Bonifica dei siti inquinati e analisi di rischio Bologna 1 luglio 2015 Sede HERA. Mario Sunseri SGM Ferrara Corso ATIA-ISWA 1 luglio 2015 Bologna

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1 Tecniche di caratterizzazione innovative di tipo direct push- MIP (Membrane Interface Probe) per la ricerca dei VOC nel sottosuolo Mario Sunseri- SGM Ferrara Bonifica dei siti inquinati e analisi di rischio Bologna 1 luglio 2015 Sede HERA 1 Le campagne di indagini tradizionali in aree di particolare complessità estensione presentano: pochi punti di indagine rispetto l estensione i campioni non sono spesso rappresentativi anche a causa dell eterogeneità intrinseca - errori di campionamento - errori di laboratorio Di conseguenza avvolte le attività di bonifica non raggiungono i risultati sperati! E necessario ridurre l'incertezza tramite una maggiore sistematicità delle indagini in campo - integrazione con misurazioni real-time utili anche ad affrontare campagne «dinamiche» quindi ottenere un numero maggiore di dati a maggiore rappresentatività. Mario Sunseri SGM Ferrara Corso ATIA-ISWA 1 luglio 2015 Bologna 1

2 Come ottenere in campo informazioni robuste di dettaglio? Mario Sunseri SGM Ferrara Corso ATIA-ISWA 1 luglio 2015 Bologna Il MIP presenta un approccio integrato che coniuga i recenti progressi nella: tecnolgia della sensoristica nell analisi computazionale e di restituzione grafica 2D e 3D Mario Sunseri SGM Ferrara Corso ATIA-ISWA 1 luglio 2015 Bologna 2

3 Il M.I.P. (Membrane Interface Probe - Sonda con Membrana d Interfaccia) è una strumentazione, sviluppata da Geoprobe Systems (U.S. Patent N ), in grado di rilevare direttamente in maniera semiqualitatitva la concentrazione relativa dei VOC, in relazione alla profondità. Le sue principali modalità d impiego sono: determinazione e caratterizzazione dei VOC nel sottosuolo in tempo reale durante la perforazione; rilevamento dei VOC in tutti i tipi di terreni (granulari e fini, saturi e non saturi); individuazione e mappatura in tempo reale dei plume contaminanti, composti da idrocarburi e clorurati; determinazione della conducibilità del sottosuolo; possibilità di indagare e mappare la litologia e la permeabilità del sottosuolo. Il MIP permette di: avere in real-time grandi quantità di dati georeferenziati, che possono essere rapidamente rivisti, elaborati, e visualizzati per l'analisi in campo e guidare il processo decisionale (di caratterizzazione) Dati che sono facilmente correlati tramite controlli incrociati e integrati con altri dati (metodologie «standard») Mario Sunseri SGM Ferrara Corso ATIA-ISWA 1 luglio 2015 Bologna 3

4 IL MIP è unastrumentazionedi indaginedi campo 7 MIP funzionamento: La punta M.I.P. è costituita da un corpo principale in acciaio con un diametro di 1,5 pollici (3,8 cm) e una lunghezza di circa 12 pollici (30 cm) dotato di una particolare membrana riscaldabile fino a 121 C che, attraverso una batteria di aste, viene infissa nel terreno fino alla profondità prefissata 8 4

5 MIP funzionamento: All estremità inferiore della punta M.I.P. è montato un dipolo per la misura della conducibilità del suolo. In questo processo una corrente alternata immessa nel terreno attraverso due contatti isolati presenti sulla punta, ritorna indietro sul corpo della stessa, la misura della conducibilità rappresenta il voltaggio che la corrente genera tra questi due punti(contatti isolati e corpo punta) 9 MIP funzionamento: Al di sopra del dipolo si trova la membrana idrofobica formata da un composto in metallo e polimeri che consente il passaggio dei VOCs(Volatile Organic Compounds) trattenendo l acqua eventualmente presente nel terreno. Durante l avanzamento la membrana riscaldata entra in contatto con i contaminanti presenti nel terreno i quali verranno assorbiti dal polimero della membrana. Una volta assorbiti, le molecole dei VOC passeranno(tramite propagazione) in una piccola camera interna e, poiché lamembranaèriscaldata(temperaturadilavoroda80 a125 C)emolto sottile, il passaggio avviene in modo pressoché istantaneo 10 5

6 MIP funzionamento: Dopo la propagazione attraverso la membrana, i VOC vengono condotti in superficie sospinti da un carrier gas (gas inerte di trasporto) attraverso la linea del gas. Il flusso del gas impiega circa secondi per passare attraverso la truck line(30-50 metri) di tubazione e arrivare ai detector utilizzati nel gascromatografo da campo. H eated probe Sem i-perm eable m em brane C ontam in an t vap ors p artition in to a carrier gas Tran sp orted to FID, P ID, & E CD detectors at the surface R esults are disp layed in real-tim e on a lap -top com p uter. 11 MIP principio di funzionamento: I VOC trasportati dal gas carrier in superficie vengono analizzati da un gascromatografo da campo, che può essere attrezzato con diversi dispositivi analitici di rilevazione, i più utilizzato sono: FID: ionizzazione con fiamma; PID: fotoionizzazione; XSD: rilevatore di gas alogeno. Questi rilevatori possono essere impiegati sia singolarmente che in gruppo, dipendentemente dal tipo di sito contaminato. XSD PID FID 12 6

7 Vantaggi: Misure conduttività: Veloci Basso costo(alternativa ai metodi tradizionali) Necessitàdi limitaticampioniper confermaree calibrare il modello di interpretazione Dati Real-time su video Limitazioni: o Interferenze: minerali(sali, acidi..), metalli.. o Non precisacome le CPT 13 Rilevatori di Gas usualmente utilizzati con il MIP FID (Flame Ionization Detector) : eccellenteper HC leggeri(c 1 C 9 in MIP configuration) idrocarburi alifatici buonoper HC (BTEX..) PID (Photo Ionization Detector) : eccellente per aromatici(btex..) buonoper diversihc e sostanzecon legamecovalente semplicee/o doppio XSD (Halogen-Specific Detector) : - sensitività molto buono per Idrocarburi Clorurati e Composti Alogenati - sellettivo 14 7

8 Principali componenti del sistema MIP : 15 Log Prodotti Ogni LOG(tracciato) MIP può includere diversi grafici che visualizzano tipologie di dati diversi. Di seguito vengono elencati i grafici che si possono ottenere: ROP (Rate of Probe) che rappresenta la velocità di avanzamento della punta espressa in m/min, informazione utile per definire la consistenza del terreno; EC (electrical conductivity) rappresenta la conducibilità elettrica del terreno espressa in millisimens al metro(ms/m), informazione utile per una stima della litologia incontrata durante l avanzamento della sonda. Generalmente una bassa EC è caratteristica di un terreno grossolano quale sabbia e ghiaia mentre una conducibilità alta risulta da un terreno coesivo quale limo e argilla; TEMPERATURA(Gradi Celsius): relativa alla membrana, utilizzata per verifica del corretto funzionamento della sonda in avanzamento e in alcuni casi per determinare l eventuale presenza della falda nei terreni attraversati; PID risultati espressi in µv; FID risultati espressi in µv; XSD risultati espressi in µv. 16 8

9 Log Prodotti Ogni LOG(tracciato) MIP può includere fino a sei grafici che visualizzano tipologie di dati diversi. Di seguito vengono elencati i grafici che si possono ottenere: ROP (Rate of Probe) che rappresenta la velocità di avanzamento della punta espressa in m/min, informazione utile per definire la consistenza del terreno e l eventuale presenza di acqua; EC (electrical conductivity) rappresenta la conducibilità elettrica del terreno espressa in millisimens al metro(ms/m), informazione utile per una stima della litologia incontrata durante l avanzamento della sonda. Generalmente una bassa EC è caratteristica di un terreno grossolano quale sabbia e ghiaia mentre una conducibilità alta risulta da un terreno coesivo quale limo e argilla; TEMPERATURA(Gradi Celsius): relativa alla membrana, utilizzata per verifica del corretto funzionamento della sonda in avanzamento e in alcuni casi per determinare l eventuale presenza della falda nei terreni attraversati; PID risultati espressi in µv; FID risultati espressi in µv; XSD risultati espressi in µv. 17 I limiti di individuazione sono funzione del tipo di suolo, dalla temperatura e dal tipo di strumentazione. 18 9

10 MIP Response Test Verifica dell integrità del sistema Validazione della sensibilità della membrabna Riferimento per il confronto dei dati Al fine di rendere coerenti i confronti semiquantitativi fra i log deve essere eseguito prima e dopoognilog 19 MIP Response-Tests Trip Time vs Residence time 20 10

11 MIP Response Testing 21 Single log : Tutti i parametri in funzione della profondità 22 11

12 Overlay: Sovrapposizione di log 23 OBIETTIVI DEL MIP Partendo dai logs si possono generare rappresentazioni 2D- 3-D quindi selezionare in maniera discreta i livelli più rappresentativi dove eseguire campionamenti (meno campioni) e installare piezometri individuare i plume e definire più accuratamente i modelli di trasporto in relazione alla stratigrafia Inoltre monitorare l efficacia di trattamenti con indagini comparative successive 24 12

13 VANTAGGI DEL MIP Ridurre il tempo sul sito e la necessità di rivisitazioni di indagine (ottimizza il lavoro sul campo permettendo decisioni real time) - di conseguenza riducendo i costi complessivi (l indagine MIP permette di indagare fino a circa 60 mt/g) Ridurre bisogno / # di campioni da analizzare in laboratorio/piezometri Fornire una migliore documentazione per il monitoraggio dell attenuazione naturale controllata e o dei processi di bonifica La maggiore conoscenza riduce la possibilità di errori e i conseguenti costi