Elaborazione di un documento di AdR Renato Baciocchi

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1 Elaborazione di un documento di AdR Renato Baciocchi Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Roma Tor Vergata

2 1 PREMESSA E SCOPO DEL LAVORO 1.1 Oggetto La presente analisi di rischio è finalizzata al calcolo del rischio per la salute umana e la risorsa idrica ed alla individuazione della concentrazione Soglia di Rischio (CSR) [D.Lgs. 152/06 e s.m.i.], per ciascun contaminante riscontrato nella porzione di area del Sito di. I valori di CSR, relativi ad ogni inquinante indicatore, sono stati determinati imponendo l accettabilità del Rischio, per le sostanze cancerogene, e dell Indice di Pericolo, per le sostanze tossiche, sia individuale che cumulativo, nonché imponendo l accettabilità del rischio per la falda, ossia il rispetto delle Concentrazioni Soglia di Contaminazione (CSC), in corrispondenza del Punto di conformità. Lo studio in esame assume come base di partenza la documentazione elencata nel paragrafo della presente relazione.

3 1 PREMESSA E SCOPO DEL LAVORO 1.2 Normativa e bibliografia di riferimento Per la conduzione dell analisi di rischio in oggetto si è fatto essenzialmente riferimento come normativa e bibliografia rispettivamente a: Decreto Legislativo n. 152 del 2006 Norme in materia ambientale. Pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n.88 del 14 aprile 2006, Supplemento Ordinario n.96 e s.m.i. Documento APAT Criteri metodologici per l applicazione dell analisi assoluta di rischio ai siti contaminati (2008 Rev. 2). Documento di riferimento per la determinazione e la validazione dei parametri sito-specifici utilizzati nell applicazione dell analisi di rischio ai sensi del D.Lgs. 152/06 (APAT, Giugno 2008).

4 2 SCOPO DEL LAVORO 2.1 Scopo del lavoro di analisi Lo scopo del presente lavoro consiste nella determinazione del rischio per la salute umana e per la risorsa idrica derivante dalla condizione attuale di contaminazione e nella individuazione dei valori delle Concentrazioni Soglia di Rischio (CSR), così come definite dal D.Lgs. 152/06 e s.m.i., a partire da valori di rischio individuale e cumulativo accettabile per la falda e la salute umana, sulla base del modello concettuale di seguito riportato. Sorgente di contaminazione Modalità di migrazione Via di esposizione Modalità di esposizione Bersaglio ingestione di suolo Suolo superficiale ( insaturo 0-1 m p.c.) --- suolo superficiale contatto dermico volatilizzazione aria outdoor inalazione di vapori outdoor erosione del vento aria outdoor inalazione di polveri outdoor D I Lavoratori IND/COM Suolo profondo ( insaturo > 1 m p.c.) volatilizzazione aria outdoor aria indoor inalazione di vapori outdoor inalazione di vapori indoor I Lavoratori IND/COM lisciviazione falda --- Risorsa Idrica Falda volatilizzazione aria outdoor aria indoor inalazione di vapori outdoor inalazione di vapori indoor I Lavoratori IND/COM --- falda --- Risorsa Idrica

5 3 CARATTERISTICHE DEL SOFTWARE APPLICATO Il software Giuditta versione 3.2 consiste nella predisposizione di una metodologia informatizzata decisionale per l'applicazione di procedure di analisi di rischio a siti oggetto di contaminazione in corrispondenza ad un livello 2 di analisi. Tale software è basato sugli standard ASTM E e PS , e traduce il percorso del D.Lgs. 152/06 e attraverso due livelli di approfondimento (tabellare ed analisi di rischio), permette di individuare con sufficiente semplicità ed in modo univoco, gli obiettivi di bonifica (CSR). La versione 3.2 del software tiene conto delle indicazioni del Tavolo Tecnico istituito da APAT e costituito da rappresentanti dell ISS, ISPESL, ARPA e Regioni, che ha prodotto l'elaborato rev. 2 (marzo 2008) Criteri metodologici per l applicazione dell analisi assoluta di rischio ai siti contaminati.

6 4 METODOLOGIA DI ANALISI APPLICATA 4.1 Metodologia applicata I valori di CSR, relativi ad ogni inquinante indicatore, sono stati determinati imponendo l accettabilità del Rischio, per le sostanze cancerogene, e l Indice di Pericolo, per le sostanze tossiche, sia individuale che cumulativo, nonché imponendo l accettabilità del rischio per la falda, ossia il rispetto delle Concentrazioni Soglia di Contaminazione (CSC), in corrispondenza del Punto di conformità. La metodologia applicata ha previsto: l acquisizione delle informazioni e dei dati disponibili; la ricostruzione dello schema concettuale della zona; definizione delle proprietà chimico-fisiche e tossicologiche degli inquinanti; l individuazione degli inquinanti indicatori per ciascuna sorgente di contaminazione; l individuazione delle vie e delle possibili modalità di esposizione; la definizione delle caratteristiche dei bersagli e dei fattori di esposizione; l aggiornamento del Data-Base chimico-fisico e tossicologico in base alle sostanze riscontrate.

7 4.1.1 Acquisizione delle informazioni e dei dati disponibili La documentazione utilizzata è stata la seguente: Risultati analitici delle concentrazioni degli inquinanti rilevate nei suolo e nelle acque, e dati di piezometria, ottenuti.; Dati sito specifici relativi a granulometria, kd e foc, Dati sito specifici relativi a kd mercurio; Nota inerente selezione dei parametri sito-specifici ai fini della elaborazione dell analisi di rischio per il sito Dichiarazione della società XXXXXX in merito alla frequenza di esposizione indoor del personale nel magazzino ex-wooltech.

8 4.2 Ricostruzione del modello concettuale del sito (MCS) La ricostruzione del modello concettuale del sito rappresenta uno dei passi fondamentali nella procedura di analisi del rischio e viene eseguita attraverso la definizione: dell inquadramento geologico-idrogeologico del sito; dei dati meteoclimatici caratteristici dell area; degli scenari di simulazione e delle vie e modalità di esposizione; degli inquinanti tipici del sito e degli inquinanti indicatori; delle caratteristiche dei bersagli e dei fattori di esposizione. Le attività di ricostruzione del modello concettuale si basano su dati site specific acquisiti nel corso dello studio di caratterizzazione del sito e sono finalizzati all esplicitazione di tutte le variabili che possono influenzare il trasporto dei contaminanti, il loro arrivo ai bersagli individuati e le modalità d assunzione degli stessi. Ai fini dello studio sono state verificate ed elaborate le informazioni acquisite in fase di caratterizzazione del sito.

9 4.3 Definizione delle proprietà chimico-fisiche e tossicologiche Ogni inquinante interagisce con le matrici ambientali ospiti (terreno, acque, aria) in modo strettamente dipendente sia dalle proprietà chimico-fisiche che lo caratterizzano che dalle proprietà intrinseche dell ambiente circostante. La definizione di tali variabili risulta fondamentale in quanto da esse dipendono i meccanismi di F&T dell inquinante dalla zona sorgente verso i bersagli individuati. I parametri chimico-fisici che regolano la mobilizzazione degli inquinanti ed utilizzati nelle procedure di calcolo sono: solubilità in acqua (S, mg/l); costante di Henry (H, adimensionale); pressione di vapore (VP, mm Hg); coefficiente di partizione suolo/acqua per i composti inorganici (K d, ml/g); coefficiente di adsorbimento al suolo per i composti organici (K oc, ml/g); coefficiente di diffusione in aria (D air, cm 2 /s); coefficiente di diffusione in acqua (D w, cm 2 /s).

10 4.3 Definizione delle proprietà chimico-fisiche e tossicologiche I dati di tossicità per l uomo sono espressi mediante i seguenti parametri: RfD o e SF o : rappresentano rispettivamente la dose di riferimento per tossicità non cancerogena e la slope factor per cancerogenicità, per la via d esposizione ingestione orale di contaminante. RfD d e SF d : rappresentano rispettivamente la dose di riferimento per tossicità non cancerogena e la slope factor per cancerogenicità, per la via d esposizione contatto dermico con il contaminante. RfD i e SF i : rappresentano rispettivamente la dose di riferimento per tossicità non cancerogena e la slope factor per cancerogenicità, per la via d esposizione inalazione di polveri e vapori contaminati.

11 4.4 Stima del Chemical Intake In base ai tempi di esposizione, alle caratteristiche del bersaglio e alle specifiche proprietà dell inquinante, viene calcolata per ogni via d esposizione, la portata effettiva di esposizione (E) attraverso le formule [APAT 2008]:

12 4.5 Stima del Rischio e criteri di accettabilità La procedura di calcolo del Rischio Individuale (R) e/o dell indice di pericolo (HQ), legato a ciascun contaminante, risulta essere: dove: CDI e I (Chronic Daily Intake), assunzione cronica giornaliera per contaminante cancerogeno e non cancerogeno; RfD costituisce la dose giornaliera di riferimento del contaminante tossico mg/kg d. SF (slope factor) rappresenta il potenziale cancerogeno del contaminante cancerogeno mg -1 kg d ; Il Rischio Cumulativo, legato agli inquinanti complessivamente presenti nel sito viene calcolato, nell ipotesi semplificata, ma conservativa, di interazione additiva tra i contaminanti, mediante le espressioni seguenti: R cum = R i HI = HQ i (per sostanze cancerogene) (per sostanze non cancerogene)

13 4.5 Stima del Rischio e criteri di accettabilità Nella tabella seguente sono riportati i valori di Rischio e di Indice di Pericolo accettabile sia individuale che cumulativo, assunti per l analisi di rischio sanitario in oggetto. La procedura può essere suddivisa in 2 step: Step 1: applicazione della procedura in modalità forward finalizzata alla verifica dell accettabilità del rischio e dell indice di pericolo, individuali e cumulativi, in corrispondenza alle concentrazioni rappresentative alla sorgente degli inquinanti indicatori selezionati. Step 2: applicazione della procedura in modalità backward, nei casi in cui a seguito dello step 1 non corrispondesse un rischio e un indice di pericolo accettabile, per l individuazione della corrispondente Concentrazione Soglia di Rischio (CSR).

14 4.5 Stima del Rischio e criteri di accettabilità Il rischio per la risorsa idrica sotterranea si calcola ponendo a confronto il valore di concentrazione del contaminante in falda (C GW ) in corrispondenza del punto di conformità posto al confine del sito (misurato o stimato con modelli di trasporto nell ambito della procedura di analisi di rischio) con il più conservativo tra i valori di concentrazione limite della falda (CL GW ) previste dal D.Lgs 152/06 e quelli per le acque per uso umano previste dal D Lgs. 31/2001. Il rapporto tra la concentrazione del contaminante in falda (C GW ) e la concentrazione limite prevista dalla normativa (CL GW ) definisce numericamente il rischio per la risorsa idrica sotterranea (R GW ), che per essere accettabile deve assumere valori pari o inferiori all unità: R GW = C GW /CL GW R GW (accettabile) 1

15 4.6 Stima delle CSR Le concentrazioni Soglia di Rischio (CSR) sono definite dal D.Lgs. 152/06 e s.m.i. come i livelli di contaminazione da determinare caso per caso con l applicazione della procedura di analisi di rischio sito-specifica secondo i principi illustrati nell Allegato 1 alla parte quarta del D. Lgs. 152/06 e sulla base dei risultati del piano di caratterizzazione, il cui superamento richiede la messa in sicurezza e la bonifica. I livelli di concentrazione così definiti costituiscono i livelli di accettabilità per il sito. La concentrazione soglia di rischio per la salute umana derivante da esposizione alla singola sostanza inquinante, viene calcolata per ogni sorgente (suolo superficiale, suolo profondo e falda), tramite le seguenti equazioni: Le concentrazioni soglia di rischio per la protezione della risorsa idrica vengono calcolate per ogni sorgente (suolo superficiale, suolo profondo, falda) tramite la seguente equazione tipo:

16 5 MODELLO CONCETTUALE DEL SITO In tabella. 5.1 è rappresentata la costruzione del modello concettuale dell area in esame per un uso di tipo Comm/Ind. Dalla tabella vengono messi in evidenza le potenziali relazioni esistenti fra: sorgente di contaminazione, modalità di trasporto del contaminante, bersagli finali e modalità d esposizione per il rischio sanitario. Sorgente di contaminazione Modalità di migrazione Via di esposizione Modalità di esposizione Bersaglio ingestione di suolo --- suolo superficiale D Suolo superficiale ( insaturo 0-1 m p.c.) contatto dermico volatilizzazione aria outdoor inalazione di vapori outdoor erosione del vento aria outdoor inalazione di polveri outdoor I Lavoratori IND/COM Suolo profondo ( insaturo > 1 m p.c.) volatilizzazione aria outdoor aria indoor inalazione di vapori outdoor inalazione di vapori indoor I Lavoratori IND/COM lisciviazione falda --- Risorsa Idrica Falda volatilizzazione aria outdoor aria indoor inalazione di vapori outdoor inalazione di vapori indoor I Lavoratori IND/COM --- falda --- Risorsa Idrica

17 5.1 Parametri caratteristici dei comparti ambientali outdoor ed indoor In tabella 5.2 (fuori testo) sono riportati i valori dei parametri caratteristici dei comparti ambientali outdoor e indoor. Sono stati assunti, ove possibile, valori sitospecifici, altrimenti sono stati applicati dei criteri di stima indiretta. Nella stessa tabella, in corrispondenza ad ogni parametro, è riportata una giustificazione sintetica della scelta effettuata.. Tab. 5.2 Sito Pacorini (Trieste). Valori dei parametri caratteristici del sito (1/4) Simbolo Parametro Unità di misura Valore di default Valore sito specifico Geometria della zona insatura L GW Profondità del piano di falda cm Stima diretta, corrispondente al minimo misurato nel piezometro PZ_F h out Frazione areale di fratture nel pavimento outdoor adim. 1 1 Sito privo di pavimentazione outdoor (ipotesi conservativa) Geometria della sorgente di contaminazione in zona insatura L s (SS) Profondità del top della sorgente nel suolo superficiale rispetto al p.c. cm 0 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] L s (SP) Profondità del top della sorgente nel suolo profondo rispetto al p.c. cm Stimato sulla base del campione di suolo più superficiale contaminato 100 Suolo Profondo. Sorg. SP A. Stimato sulla base del campione di suolo più profondo contaminato d s Spessore della sorgente nel suolo profondo (insaturo) cm Suolo Profondo. Sorg. SP B 1. Stimato sulla base del campione di suolo più profondo contaminato 100 Suolo Profondo. Sorg. SP B2.. Stimato sulla base del campione di suolo più profondo contaminato d Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Spessore della sorgente nel suolo superficiale (insaturo) Sito Pacorini (Trieste) cm Parametro sito specifico, coincidente con lo spessore di suolo superficiale Note

18 Tab. 5.2 Sito Pacorini (Trieste). Valori dei parametri caratteristici del sito (2/4) Simbolo Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Sito Pacorini (Trieste) 5.1 Parametri caratteristici dei comparti ambientali outdoor ed indoor Parametro Unità di misura Valore di default Valore sito specifico Caratteristiche fisiche del terreno insaturo s Densità del suolo g/cm 3 1,7 default Posto pari al default in quanto bassa variabilità/sensibilità (Appendice N, APAT-ISPRA 2008, rev. 2) f oc Frazione di carbonio organico nel suolo insaturo g-c/gsuolo 0,011 Sorgente SP B1. Valore minimo stimato da dati sito-specifici (Campioni C10, C11 e C12) 0,005 Sorgente SS A. Valore minimo stimato da dati sito-specifici (Campioni C6, C7 e C8) 0,01 ph ph del suolo insaturo adim. 6,8 --- Non utilizzato nel calcolo avendo a disposizione delle misure dirette del coefficiente di ripartizione K v Permeabilità del suolo al flusso di vapore cm 2 1,00E-08 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Tessitura Sorgente SS A Loam Sulla base dei dati granulometrici (campioni T3 e C8) Tessitura Sorgente SP A Loam Sulla base dei dati granulometrici (campione PZA) Tessitura Sorgente SP B1 Tessitura Sorgente SP B2 Caratteristiche Loam Clay Loam Clay Loam Sulla base dei dati granulometrici (campione C12) Analogia con sorgente SP B1 per assenza di dati T Porosità totale del terreno in zona insatura adim. 0,41 0,430 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) e Porosità efficace del terreno in zona satura adim. 0,353 0,352 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) w Contenuto volumetrico di acqua adim. 0,103 0,213 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) a Contenuto volumetrico di aria adim. 0,25 0,139 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) wcap Contenuto volumetrico di acqua nelle frangia capillare adim. 0,318 0,317 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) acap Contenuto volumetrico di aria nelle frangia capillare adim. 0,035 0,035 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) I eff Infiltrazione efficace cm/anno 9,46 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) h cap Spessore frangia capillare cm 18,8 37,50 Stima indiretta: LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) h v Spessore della zona insatura cm 0, ,50 = L GW - h cap Caratteristiche Clay Loam T Porosità totale del terreno in zona insatura adim. 0,41 0,410 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) e Porosità efficace del terreno in zona satura adim. 0,353 0,315 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) w Contenuto volumetrico di acqua adim. 0,103 0,200 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) a Contenuto volumetrico di aria adim. 0,25 0,115 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) wcap Contenuto volumetrico di acqua nelle frangia capillare adim. 0,318 0,288 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) acap Contenuto volumetrico di aria nelle frangia capillare adim. 0,035 0,027 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) I eff Infiltrazione efficace cm/anno 1,89 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) h cap Spessore frangia capillare cm 18,8 46,90 Stima indiretta: CLAY LOAM. Tab Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) h v Spessore della zona insatura cm 0, ,10 = L GW - h cap Note

19 5.1 Parametri caratteristici dei comparti ambientali outdoor ed indoor Tab. 5.2 Sito Pacorini (Trieste). Valori dei parametri caratteristici del sito (3/4) Simbolo Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Parametro Unità di misura Valore di default Valore sito specifico Sito Pacorini (Trieste) Geometria della zona satura d a Spessore della falda cm Valore stimato da dati sito-specifici assumendo piano falda a 10 m di profondità Suolo Superficiale. Sorg. SS A. Determinato sulla base della direzione prevalente della falda Suolo Profondo. Sorg. SP A. Determinato sulla base della direzione prevalente della falda Suolo Profondo. Sorg. SP B 1. Corrispondente al tratto di suolo possibilmente soggetto ad infiltrazione Estensione della sorgente nella direzione del W cm Suolo Profondo. Sorg. SP B 2. Determinato sulla base della direzione prevalente della falda flusso di falda Falda. Sorg. A. Determinato sulla base della direzione prevalente della falda Falda. Sorg. B. Determinato sulla base della direzione prevalente della falda Falda. Sorg. C. Determinato sulla base della direzione prevalente della falda Caratteristiche fisiche del terreno in zona satura 2,89E-04 Falda soggiacente la Sorgente SS A. Stima indiretta: LOAM. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) K sat Conducibilità idraulica del terreno saturo cm/s --- 5,56E-05 Falda soggiacente la sorgente SP A. Stima indiretta: CLAY. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) 1,23E-03 Falda soggiacente la sorgente SP B1. Stima indiretta: SANDY LOAM. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) 1,23E-03 Falda soggiacente la sorgente SP B2. Stima indiretta: SANDY LOAM. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) i Gradiente idraulico adim ,026 Valore stimato da dati sito-specifici Porosità efficace del terreno in zona satura adim. 0,353 Note 0,352 Sorgente SS A. Stima indiretta: LOAM. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) 0,312 Sorgente SP A. Stima indiretta: CLAY. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) 0,345 Sorgente SP B1. Stima indiretta: SANDY LOAM. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2) 0,345 Sorgente SP B2. Stima indiretta: SANDY LOAM. Documento APAT-ISPRA (2008, Rev. 2)

20 5.1 Parametri caratteristici dei comparti ambientali outdoor ed indoor Tab. 5.2 Sito Pacorini (Trieste). Valori dei parametri caratteristici del sito (4/4) Simbolo Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Parametro Unità di misura Valore di default Valore sito specifico Sito Pacorini (Trieste) Caratteristiche dell'aria outdoor d air Altezza della zona di miscelazione cm 200 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Suolo Profondo. Sorg. SP A. Determinato sulla base della direzione prevalente del vento Suolo Profondo. Sorg. SP B 1. Determinato sulla base della direzione prevalente del vento Estensione della sorgente di contaminazione W ' cm Falda. Sorg. GW A. Determinato sulla base della direzione prevalente del vento nella direzione principale del vento Falda. Sorg. GW B. Determinato sulla base della direzione prevalente del vento Falda. Sorg. GW C. Determinato sulla base della direzione prevalente del vento U air Velocità del vento cm/s Valore minimo da dati sito-specifici (nota CTU su parametri sito-specifici) t Tempo medio di durata del flusso di vapore (IND.) anno 25 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] P e Portata di particolato per unità di superficie g/(cm 2 -s) 6,90E-14 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Note Simbolo Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Parametro Unità di misura Valore di default Valore sito specifico Caratteristiche dell'aria indoor L crack Spessore delle fondazioni/muri cm 30 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] L b Rapporto tra volume indoor ed area di infiltrazione (IND.) cm Su informazioni CTP Pacorini : Parametro corrispondente al piano terra del Fabbricato G Frazione areale di fratture adim. 0,01 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] wcrack Contenuto volumetrico di acqua nelle fratture adim. 0,12 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] acrack Contenuto volumetrico di aria nelle fratture adim. 0,26 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] ER Tasso di ricambio di aria indoor (IND.) 1/s 0,00023 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Z crack Profondità delle fondazioni cm 15 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] K v Permeabilità del suolo al flusso di vapore cm 2 1,00E-08 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] p Differenza di pressione tra indoor e outdoor g/(cm*s 2 ) 0 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Tempo medio di durata del flusso di vapore (IND.) anni 25 default Documento APAT-ISPRA [2008, rev. 2] Sito Pacorini (Trieste) Note

21 L estensione della sorgente di contaminazione nella direzione principale del vento (W ) Per la determinazione di tale parametro è necessario individuare la direzione prevalente del vento. A tal fine sono stati utilizzati i dati della stazione meteo. I dati, estrapolati dal sito: riguardano un arco temporale di 10 anni (dal 01/09/1998 al 31/08/2008). Dall elaborazione dei suddetti dati è possibile ottenere la rosa dei venti riportata in figura 5.1. Sulla base di tali informazioni è stata assunta una direzione prevalente del vento di 75 N.

22 Per la stima della velocità del vento U air, analogamente a quanto fatto per la direzione prevalente del vento, sono stati utilizzati i dati della stazione meteo posizionata all'interno del Porto di Trieste. I dati medi orari, estrapolati dal sito: riguardano un arco temporale di 10 anni (dal 01/09/1998 al 31/08/2008). Sono stati calcolati i valori medi annui e, conformemente a quanto contenuto nel documento [APAT, 2008] è stato assunto come valore rappresentativo il minimo, pari a 2,46 m/s (tabella 5.3). ANNO VELOCITA' DEL VENTO [m/s] Valore medio annuo , , , , , , , , , ,23 Valore minimo 2,46

23 5.2 Sorgente di contaminazione e selezione degli inquinanti Per la ricostruzione del modello concettuale del sito è necessario definire l estensione della sorgente di contaminazione. A tal fine risulta necessario identificare gli inquinanti indicatori, ossia tutte le specie chimiche che almeno in un campione analizzato hanno evidenziato un superamento dei valori di Concentrazione Soglia di Contaminazione (CSC) tabellati nell Allegato 5 del D.Lgs. 152/06. La sorgente di contaminazione corrisponde alla massima estensione di suolo contaminato, e quindi essa deve comprendere tutti i punti di campionamento in cui sono stati riscontrati i suddetti superamenti.

24 5.2. Superamenti SS SP

25 5.2 Superamenti SS SP.

26 5.2 Sorgenti SS SP.

27 5.2 Superamenti GW.

28 5.2 Superamenti GW.

29 5.2 Sorgenti GW.

30 Selezione degli Inquinanti Indicatori Per ogni comparto ambientale e per ogni sorgente di contaminazione identificata, come inquinanti indicatori sono state selezionate le specie chimiche che almeno in un campione analizzato hanno evidenziato un superamento dei valori di Concentrazione Soglia di Contaminazione (CSC) tabellati nell Allegato 5 del D. Lgs. 152/06 (tabelle 5.6a, 5.6b). Sorgente di contaminazione ID sorgente Contaminanti CSC IND D.Lgs 152/06 (mg/kg) Benzo(a)Antracene 10 Suolo superficiale ( insaturo 0-1 m p.c.) A Benzo(a)Pirene 10 Benzo(b)Fluorantene 10 Indeno(1,2,3-c,d)Pirene 5 Piombo 1000 Suolo profondo ( insaturo > 1 m p.c.) A B1 Rame 600 Zinco 1500 Mercurio 0,1 Cloruro di Vinile 0,1 1,2-Dicloroetilene 15 Tricloroetilene 10 B2 Piombo 1000

31 Selezione degli Inquinanti Indicatori Sorgente di contaminazione ID sorgente Contaminanti CSC D.Lgs 152/06 (µg/l) 1,1-Dicloroetilene 0,05 A Tetracloroetilene 1,1 1,2-Dicloropropano 0,15 Cloruro di Vinile 0,5 1,1-Dicloroetilene 0,05 Falda B 1,2-Dicloroetilene 60 Tricloroetilene 1,5 Tetracloroetilene 1,1 Somma dei Composti Organoalogenati 10 Benzo(a)Pirene 0,01 Benzo(g,h,i)Perilene 0,01 C Cloroformio 0, Stima della Concentrazione Rappresentativa alla Sorgente (CRS) Considerato che in ciascuna sorgente, il numero di dati a disposizione risulta inferiore a dieci, non è stato possibile mettere in atto alcun metodo statistico. Pertanto, i valori della CRS per ciascun contaminante sono stati posti pari al valore massimo misurato nei sondaggi/trincee/piezometri posti all interno di ciascuna sorgente.

32 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo Riguardo la Profondità del piano di falda rispetto al p.c. (L GW ), per la stima del valore sito specifico si è fatto riferimento ai dati delle due campagne di monitoraggio (14-15 Giugno 2006 e 21 Luglio 2007), eseguite su 9 piezometri. Il numero di campioni a disposizione (tabella 5.7) è risultato inferiore al limite di 10. Pertanto, in accordo a quanto previsto nel documento ISPRA (ex-apat) per quanto attiene la definizione dei parametri geometrici del sito, per ciascuna delle due campagne di monitoraggio, si è proceduto con l identificazione del valore di minima soggiacenza. ID PIEZOMETRO SOGGIACENZA (m da p.c.) Campagna Giugno 2010 Campagna Luglio 2010 PZ A PZ B PZ C PZ D PZ E PZ F PZ G PZ H PZ I

33 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo Riguardo lo Spessore della falda (d a ), tenendo conto che la massima profondità alla quale la falda è stata rilevata nell ambito della presente ATP corrisponde a 10 metri di profondità e che la profondità della falda dal piano campagna è stata posta pari a 2.40 metri, si può assumere uno spessore della falda pari a 7.6 metri. Riguardo il Gradiente idraulico della falda (i), si è fatto essenzialmente riferimento ai dati delle campagne di Giugno 2006 e Luglio 2007: dalle quali si è desunto un valore rappresentativo pari al 2.6% (i=0,026). Riguardo l Estensione della sorgente in direzione parallela alla direzione prevalente del vento (W ), questa è stata definita per ciascuna sorgente così come riportato in Figura 5.5 (fuori testo) e Tabella 5.8, tenendo conto della direzione prevalente del vento così come definita in Figura 5.1 (direzione 75 N).

34 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo Riguardo l Estensione della sorgente in direzione parallela alla direzione del flusso di falda (W), per la determinazione di tale parametro è necessario individuare la direzione del flusso di falda. A questo proposito si sono esaminate le curve isopiezometriche ricostruite in base a due campagne di rilievo, rispettivamente di giugno Riguardo l Estensione della sorgente in direzione ortogonale alla direzione del flusso di falda (S w ), come per W è necessario individuare la direzione del flusso di falda, che come detto sopra è stata assunta per ogni sorgente in direzione N-NE.

35 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo

36 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo

37 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo

38 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo Relativamente alle altre caratteristiche della porzione insatura e satura del terreno, ivi inclusa la conducibilità idraulica del mezzo saturo, queste sono state desunte mediante l applicazione di metodi di stima indiretta, a partire dalle informazioni sulle granulometria. Sorgente SS-A Tipo di suolo rappresentativo: Zona insatura: LOAM (Sulla base dei dati di granulometria dei campioni T3(0-0,8 m) e C8(0-1 m); Zona satura: LOAM (sulla base dei dati di granulometria del campione PZD (5-6 m); Sorgente SP-B1 Tipo di suolo rappresentativo: Zona insatura: CLAY LOAM (Sulla base dei dati di granulometria del campione C12 (1-2 m); Zona satura: SANDY LOAM (sulla base dei dati di granulometria del campione PZC (6-7 m);

39 5.3 Inquadramento geologico-idrogeologico Individuazione dei parametri caratteristici del non saturo e del saturo Sorgente SP-A Tipo di suolo rappresentativo: Zona insatura: LOAM (Sulla base dei dati di granulometria del campione PZA (2.2-3 m); Zona satura: CLAY (sulla base dei dati di granulometria del campione PZA (6.3-7 m); Sorgente SP-B2 Tipo di suolo rappresentativo: Zona insatura: CLAY LOAM (Analogia con SPB1); Zona satura: SANDY LOAM (Analogia con SPB1).

40 PROPRIETÀ CHIMICO-FISICHE E TOSSICOLOGICHE Per la definizione delle proprietà chimico-fisiche e tossicologiche degli inquinanti indicatori sono stati assunti i valori della banca dati ISS-ISPESL aggiornata a maggio Il valore di Kd per piombo, zinco e rame è stato desunto a partire dai dati sperimentali sito-specifici resi Su questa base, sono stati utilizzati i seguenti kd; Sorgente SP-A: piombo: L/kg (T1) zinco: 9400 L/kg (T1) rame: 4100 L/kg (minore tra T2 e T1) Scenario 1: Mercurio: 7400 L/kg (minore tra dati campioni C1 e T2); Scenario 2: mercurio: 760 L/kg (medio tra dati misurati). Sorgente SPB-2: piombo: L/kg (C9)

41 8 CALCOLO DELLA PORTATA DI ESPOSIZIONE E DEL CHEMICAL INTAKE Relativamente agli scenari d esposizione selezionati (tabella 5.1) vengono indicate, nella tabella seguente (tabella 8.1), le caratteristiche di esposizione dei bersagli umani, forniti come input al modello di calcolo Giuditta ver. 3.1.

42 9 CALCOLO DEL RISCHIO E DELLE CONCENTRAZIONI SOGLIA DI RISCHIO (CSR)

43 9 CALCOLO DEL RISCHIO E DELLE CONCENTRAZIONI SOGLIA DI RISCHIO (CSR)

44 10 CONCLUSIONI presenza di idrocarburi policiclici aromatici (in particolare Benzo(a)pirene e Benzo(a)antracene) nel suolo superficiale (sorgente SS-A), che determina rischio non accettabile per la salute dei lavoratori e per la risorsa idrica al punto di conformità; presenza di composti inorganici (in particolare mercurio) nel suolo profondo (sorgente SP-A), che determina rischio non accettabile per la risorsa idrica; presenza di composti organici clorurati (in particolare cloruro di vinile e tricloroetilene) nel suolo profondo (sorgente SPB-1), che determina rischio non accettabile per la salute umana e per la risorsa idrica al punto di conformità; presenza di composti organici clorurati ed idrocarburi policiclici aromatici in falda (sorgenti GW-A, GW-B e GW-C), a concentrazioni tali da rendere non accettabile il rischio per la risorsa idrica al punto di conformità.

45 Criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk net Renato Baciocchi, Iason Verginelli Dipartimento di Ingegneria Civile Università di Roma Tor Vergata

46 Premessa Nei siti contaminati da composti organici (ad es. Idrocarburi Pesanti, IPA) è frequente riscontrare concentrazioni nel sottosuolo superiori a quelle di saturazione. La presenza di fase separata nel sottosuolo rende più complicata la stima dei potenziali impatti che i contaminantipossono averesullediverse matriciambientali e sull uomo. AFCEE, 2011 Il raggiungimento delle condizioni di saturazione infatti complica e rende non lineare il calcolo del rischio e degli obiettivi di bonifica. In questo lavoro viene descritto come la presenza di saturazioni venga gestita dal software Risk net. Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 46

47 Risk net Risk net è stato sviluppato nell ambito della rete RECONnet su iniziativa del Dipartimento di Ingegneria Civile dell Università di Roma Tor Vergata. Il software permette di applicare l Analisi di Rischio sanitaria ai siti contaminati utilizzando i criteri e le equazioni definite nelle linee guida APAT ISPRA (2008), in accordo con quanto previsto dalla normativa vigente (D.Lgs 152/06 e s.m.i.). Il software permette di calcolare sia il Rischio che gli Obiettivi di Bonifica (CSR). Attualmente è in fase di validazione da parte di diversi membri della rete RECONnet, al termine della quale verrà distribuito gratuitamente su Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 47

48 Ripartizione dei contaminanti nel suolo Per poter valutare la migrazione dei contaminanti nelle diverse matrici è fondamentale individuare le concentrazioni dei contaminanti nelle diverse fasi del suolo. Nella procedura di Analisi di Rischio si adottano dei modelli di ripartizione in cui si assume una ripartizione lineare ed istantanea tra le diverse fasi del suolo: Soluto, nell acqua interstiziale Vapore, nell aria dei pori del suolo Adsorbito al carbonio organico del suolo Come fase separata (solo a C > Csat) Ripartizione lineare fissata dalle costanti di ripartizione specifiche del contaminante soluto Alla concentrazione di saturazione (C sat ), il soluto raggiunge la solubilità nell acqua e il vapore raggiunge la tensione di vapore nell aria dei pori e inizia a formarsi la fase libera. Al di sopra della C sat Soluto, vapore e fase adsorbita non aumentano più. vapore fase libera fase adsorbita Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 48

49 Andamento delle concentrazioni C sat C tot <C sat Ripartizione Lineare No fase separata (NAPL) C tot >C sat Crescita esponenziale NAPL Altre fasi non aumentano più Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 49

50 Raggiungimento delle Condizioni di Saturazione (C sat ) Il raggiungimento delle condizioni di saturazione dipende da: Proprietà chimico fisiche del contaminante. Ripartizione, Solubilità Caratteristiche del suolo. Densità del suolo, frazione di carbonio organico, porosità Contaminante Solubilità [mg/l] Henry adim. [(g/m 3 aria)/(g/m 3 acqua)] C sat (*) [mg/kg] Benzene Cloruro di Vinile Benzo(a)Pirene 0, DDT 0, (*) Valori calcolati assumendo f oc =0.001 e f oc =0.01 Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 50

51 Andamento dei Rischi Per il calcolo del rischio, nel caso di condizioni di saturazione (CRS > C sat )inrisk net vengono utilizzate le solite equazioni con l unica differenza che: Rischio max si ottiene quando il contaminante raggiunge la solubilità o tensione di vapore Contatti non diretti (volatilizzazione e lisciviazione) al di sopra della Csat (solubilità e tensione di vapore) il rischio non cresce più. Contatti diretti (ad es. Ingestione e Contatto) tali concentrazioni, seppur superiori alla saturazione sono implementate tal quali nel software, in quanto il recettore può venire a contatto con il contaminante anche in fase separata. Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 51

52 Calcolo delle Concentrazioni Soglia di Rischio (CSR) Singola via di esposizione CSR = Concentrazione massima ammissibile compatibile con rischio accettabile. CSR < C sat 1E-05 CSR > C sat 1E-06 no CSR Rischio 1E-07 1E-08 1E-09 1E-10 Anche alla tensione di vapore o solubilità R < 10 6 C sat Concentrazione totale [mg/kg] CSR teorica Nel caso di CSR (teorica) > Csat, anche per concentrazioni nel suolo molto alte il rischio calcolato è inferiore a quello accettabile. In questo caso non viene definita una CSR. Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 52

53 Calcolo delle CSR in presenza di più vie di esposizione CSR singola via CSR vie cumulate Per il calcolo delle CSR per più vie di esposizione, Risk net tiene conto anche delle vie che saturano (in termini di rischio massimo alla saturazione). Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 53

54 Mobilità Prodotto Libero (NAPL) In alcuni casi può capitare che tutte le CSR calcolate risultino superiori alla Csat. In questo caso non è possibile identificare un obiettivo di bonifica sito specifico. Questo perché nelle procedure AdR non viene simulato il trasporto della fase separata. In questi casi Risk net può essere utilizzato per effettuare delle valutazioni sulla mobilità della fase separata. Secondo quanto indicato dallo standard ASTM E , la fase separata che si forma al di sopra della C sat inizialmente risulta immobile acausadi: Capillarità nei pori del suolo Tensioni superficiali cheneostacolanoilmovimento Al raggiungimento della capacità di assorbimento meccanica del suolo ovvero della saturazione residua, il prodotto libero diventa mobile. Newell et al Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 54

55 Calcolo dei valori di screening per la mobilità del prodotto libero La capacità di assorbimento meccanico del suolo, che determina la mobilità del contaminante come fase separata, risulta un fenomeno piuttosto complesso che dipende da diversi fattori quali la densità del suolo, la viscosità della sostanza, la tessitura del suolo In Risk net è stato implementato il modello ASTM E (per contaminanti liquidi): RBSL Dove NAPL 6 w H a o s kd o o mg S 10 kg S o e r s s ρ s : densità del suolo θ a : contenuto aria θ e : porosità suolo Sr: frazione residua pori H: cost. di Henry k d : ripartizione adsorbito/soluto S: Solubilità Benzene C sat [mg/kg] C res [mg/kg] Sabbioso (foc = 0.001, Sr =0.04) Medio Sabbioso (foc =0.005, Sr =0.1) Limoso (Sr =0.1, foc = 0.01) Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 55

56 Andamento dei rischi in condizioni di saturazione Calcolato con Risk net C tot < C sat R e HI aumentano linearmente con la concentrazione C tot > C sat Contatti diretti: rischio continua a crescere (recettore può ingerire anche fase separata) Contatti indiretti: rischio non cresce più (raggiunta solubilità e tensione di vapore) C tot > C res NAPL diventa mobile Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 56

57 Conclusioni La presenza di fase separata nel sottosuolo rende più complicata la stima dei potenziali impatti che i contaminanti possono avere sulla salute e sull ambiente. Nell ambito della procedura di Analisi di Rischio il raggiungimento delle condizioni di saturazione rende non lineari le equazioni per il calcolo degli obiettivi di bonifica. Il software Risk net permette di gestire la presenza di saturazioni tenendo conto di: Saturazione Chimico Fisica (Csat): Raggiungimento della solubilità e della tensione di vapore del contaminante in soluzione e nella fase vapore. Risk net ne tiene conto sia per il calcolo del Rischio che degli Obiettivi di Bonifica (CSR). Saturazione Residua (Cres): Limite oltre il quale la fase separata non viene più trattenuta dal suolo (diventa mobile). Per tener conto della mobilità del prodotto libero in Risk net è stato implementato il modello definito nello standard ASTM E che permette di stimare dei valori di screening oltre il quale ci si attende che il NAPL diventi mobile. Analisi delle criticità della procedura di Analisi di Rischio mediante il software Risk-net 57

58 Analisi di rischio nel quadro normativo nazionale L analisi di rischio sanitario ambientale è prevista e normata dal D.Lgs. 152/06 (Allegato 1) Allegato 1: le «procedure di calcolo finalizzate alla stima quantitativa del rischio, data l importanza della definizione dei livelli di bonifica (CSR), dovranno essere condotte mediante l utilizzo di metodologie, quali ad esempio l ASTM PS 104, di comprovata validità sia dal punto di vista delle basi scientifiche che supportano gli algoritmi di calcolo, che della riproducibilità dei risultati» I «Criteri metodologici per l applicazione dell analisi assoluta di rischio ai siti contaminati» prevedono una procedura di calcolo sostanzialmente basata sulle assunzioni dello standard ASTM RBCA, con riferimento ad un Livello 2 di approfondimento ( AdR sito specifica) LIVELLO 1 LIVELLO 2 LIVELLO 3 58

59 Modelli alla base del Livello 2 Modelliditrasporto Uso di soluzioni analitiche a stato stazionario Sorgente a concentrazione costante Biodegradazione trascurabile Modelli di esposizione Inoltre, l AdR di livello 2 è basata su di una rappresentazione semplificata dei meccanismi di assunzione dei contaminanti. Tranne che per una sola via di esposizione. il documento ISPRA prevede che dose assunta e dose assorbita coincidano. Queste assunzioni possono talvolta determinare una stima conservativa dei rischi e di conseguenza individuare obiettivi di bonifica restrittivi. 59

60 Proposte di modifica Modelliditrasporto Apportare semplici modifiche alle assunzioni e ai modelli di Livello 2 con i seguenti obiettivi: Mantenere la struttura semplice ed efficace dello standard RBCA di livello 2 Ottenere stima del rischio e CSR più realistici Le proposte di modifica sono finalizzate a superare le assunzioni del livello 2 di AdR: Introduzione dell esaurimento della sorgente Introduzione di modelli di biodegradazione nel percorso di volatilizzazione Introduzione di modelli di biodegradazione neipercorsidilisciviazione etrasportoin falda Modelli di esposizione Valutare l effettiva biodisponibilità di ciascun contaminante assunto per inalazione o ingestione 60

61 Modello di esaurimento della sorgente in falda Trasporto in falda ed esaurimento sorgente Baciocchi R., Berardi S., Verginelli I. (2010). Human Health Risk Assessment: models for predicting the Effective Exposure Duration of On-Site Receptors Exposed to Contaminated Groundwater. Journal of Hazardous Materials 181(1 3),

62 Stima dell esposizione Il rischio dipende dalla concentrazione a cui il recettore è esposto e dalla durata di esposizione: Integrale della concentrazione in sorgente per tutta la durata di esposizione. Attenuazione in sorgente Esposizione a concentrazioni progressivamente minori APPROCCIO RBCA-ASTM Concentrazione in sorgente costante per tutto il periodo di esposizione Sovrastima esposizione C source (mg/l) Esposizione Integrale della concentrazione nel periodo di esposizione C source (mg/l) Esposizione effettiva t (years) t (years) 62

63 Modelli Sviluppati C source (mg/l) 2 Approccio 1 Sviluppo di un modello che tiene conto della progressiva riduzione della concentrazione in sorgente per via del dilavamento Approccio 2 Calcolo dell esposizione equivalente ipotizzando concentrazione in sorgente costante fino al completo esaurimento 1 t (years) 63

64 Descrizione modelli Approccio 1 (Variazione concentrazione in sorgente) Riduzione Concentrazione in sorgente nel tempo legato al dilavamento Cw() t C0 exp Ks i t/[ e Wgw s Wgw Kd (1 e)] Calcolo del Rischio CR EF Rischio SF Cw() t ED i BW AT Discretizzazione in n intervalli Approccio 2 (Esposizione equivalente) Calcolo durata di esposizione equivalente ED W [ K (1- )] ( K i) eff gw e s d e s Calcolo del Rischio CR EF Rischio SF C ED BW AT 0 eff C source (mg/l) 2 1 Calcolo immediato t (years) 64

65 Esempio di applicazione: Calcolo del rischio per contaminazione da benzene Terreno Sabbioso (SAND) Benzene (C 0 = 0.1 mg/l), Gradiente idraulico = 1 %, Durata = 25 anni ASTM sovrastima rischio di più di 1 ordine di grandezza! ED eff = 0.8 anno Modello numerico agli elementi finiti Approccio 2 semplificato: usando stesso approccio ASTM ma con durata di esposizione equivalente calcolata, risultati molto simili a modelli numerici! 65

66 Sviluppo di un modello di lisciviazione da suolo insaturo in falda LISCIVIAZIONE DA SUOLO IN FALDA Verginelli I., Baciocchi R. (2012). Role of natural attenuation in modeling the leaching of contaminants in the risk analysis framework. Submitted to the Journal of Environmental Management. 66

67 Lisciviazione e modello rbca astm Lisciviazione da suolo in falda risulta una delle vie di migrazione più critiche nella maggior parte dei siti contaminati da idrocarburi. Contaminanti nel sottosuolo soggetti a diversi processi di attenuazione naturale. Modelli generalmente utilizzati nelle procedure di AdR troppo semplificati. Modello RBCA-ASTM Infiltrazione nello strato insaturo Ripartizione del contaminante Diluizione nell acquifero Non si tiene conto dei fenomeni di attenuazione naturale! Rivett et al., 2011 Modello ASTM non tiene conto di alcun processo di attenuazione naturale! 67

68 Modello Sviluppato Trasporto e attenuazione durante lisciviazione Equazione differenziale 1-D 2 dcw dcw 0 2 leach w w D v C dz dz Soluzione analitica eq. differenziale Czt (,) 2 Lf z w C0() t k exp D 2 D tleach Lf w w w sinh k z k cosh k z 2 Dt leach D D D Attenuazione in sorgente Riduzione sorgente per dilavamento e biodegradazione dm I s ef AC 0 () t source w Ad s C0 () t dt R Integrando: exp I eff source w C t C t R ds s Ksw s Ksw Assunzioni modello IPOTESI MODELLO ASTM + BIODEGRADAZIONE AEROBICA + MOBILITA DEL CONTAMINANTE + DIFFUSIONE + DISPERSIONE + ESAURIMENTO SORGENTE 68

69 Confronto con dati misurati sul campo 0 Depth below source (m) (b) Benzo(a)Pyrene Benzo(a)Pyrene(ppb) (ppb) λ = d Survey 1 Survey 2 Survey 3 NA model Benzo(k)Fluorantene (ppb) Modello sviluppato descrive correttamente trend osservati sul campo Benzo(g,h,i)Perylene (ppb) 300 λ = d λ = d-1 1 (d) Costante di biodegradazione (ordine 1) 0 Depth below source (m) Depth below source (m) (c) 1 Benzo(a)Anthracene (ppb) Depth below source (m) (a) λ = d Attenuazione durante il trasporto significativa! Non tenerne conto conduce a sovrastime dell effettivo impatto. 69

70 Esempio di applicazione: calcolo del rischio legato a ingestione di acqua (a) Benzene (b) Benzo(a)Pyrene Risk 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 Risk 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 S1 1.1E E-05 S1 1.4E E-06 S2 1.1E E-05 S2 1.4E E-07 S3 S4 1.5E E E E-07 ASTM sovrastima rischio di più di 1 ordine di grandezza! S3 S4 2.0E E E E-06 ASTM NA model SCENARI CONSIDERATI (S1) Clay, f oc = 0.01, d = 1 m, L f = 2 m (S2) Clay, f oc = 0.01, d = 5 m, L f = 5 m (S3) Sand, f oc = 0.001, d = 1 m, L f = 10 m (S4) Sand, f oc = 0.001, d = 5 m, L f = 25 m Modello ASTM conduce a sovrastime del rischio anche di ordini di grandezza: BTEX: sovrastima maggiore per terreni sabbiosi (maggiore dilavamento) IPA: sovrastima maggiore per terreni argillosi e falde profonde (tempi di residenza maggiori) 70

71 Sviluppo di un modello di intrusione di vapori in ambienti confinati INTRUSIONE DI VAPORI IN AMBIENTI CONFINATI Verginelli I., Baciocchi R. (2011). Modeling of vapor intrusion from hydrocarbon-contaminated sources accounting for aerobic and anaerobic biodegradation. Journal of Contaminant Hydrology 126,

72 Valori misurati vs. Valori calcolati Modelli 1000 volte > Misure sul campo MODELLI SOVRASTIMANO FINO A DIVERSI ORDINI DI GRANDEZZA * Modelli 10 volte > Misure sul campo Retta 1:1 (Modelli = Misure sul campo) Valori Calcolati E ORMAI RICONOSCIUTO CHE I MODELLI PER LA STIMA DEI VAPORI INDOOR POSSONO CONDURRE A RISULTATI CONSERVATIVI. Linee guida APAT-ISPRA (2008) Laddove l applicazione di tali equazioni determini un valore di rischio non accettabile [...] dovranno essere eventualmente previste campagne di indagini [...] allo scopo di verificare i risultati ottenuti. Valori Misurati Provoost et al. J Soils Sediments;

73 Biodegradazione durante la migrazione dei vapori Il modello attualmente usato (Johnson & Ettinger 1991) non tiene conto della biodegradazione. Negli ultimi anni sono stati effettuati molti studi (sperimentali e di campo) per valutare tale processo nella zona vadosa nell ambito dei processi di vapor intrusion. BTEX e Idrocarburi: biodegradazione tra i processi di attenuazione più importanti per i vapori (attenuazioni concentrazioni di diversi ordini di grandezza). ASTM E petroleum hydrocarbons such as benzene, xylenes, toluene and ethylbenzene (or a mixture of such chemicals) that are a subset of volatile chemicals of concern and that are distinguished because they are known to readily biodegrade to carbon dioxide in the presence of oxygen by ubiquitous soil microbes. 73