SISTEMI DI EARLY-WARNING PER EMERGENZE NELLA FORNITURA IDRICA

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1 SISTEMI DI EARLY-WARNING PER EMERGENZE NELLA FORNITURA IDRICA Elisabetta Preziosi1, Emanuele Romano1, Stefano Polesello2 1 Istituto di Ricerca sulle Acque Consiglio Nazionale delle Ricerche - via Salaria km 29, Monterotondo (ROMA) 2 Istituto di Ricerca sulle Acque Consiglio Nazionale delle Ricerche Via del Mulino, Brugherio (MB) Conferenza ECOMONDO OROBLU Rimini, 7 novembre 2013

2 Intesa operativa tra DPC e CNR-IRSA WP1 : Metodologie, modelli e procedure per la mitigazione di eventi di inquinamento accidentale (resp. Elisabetta Preziosi) WP3 : Sistemi di allarme rapido per la sorveglianza attiva del rischio di inquinamento di fonti idropotabili (resp. Stefano Polesello) WP4 : Metodologie per il monitoraggio della disponibilità di risorse idriche e per il preannuncio di possibili crisi idriche (Resp. Emanuele Romano)

3 Sistema di Early Warning per la fornitura idrica È un sistema di raccolta e analisi dei dati per evidenziare una possibile minaccia allo stato quali-quantitativo della risorsa in modo da poter programmare una risposta adeguata e tempestiva Per lo stato qualitativo è fondamentale individuare in tempo reale un cambiamento anomalo in una variabile chimica, fisico-chimica o biologica prima che l'acqua distribuita raggiunga il sistema di distribuzione ed i consumatori (WP1 e WP3) Per lo stato quantitativo l analisi riguarda delle variabili meteo-idrologiche in funzione delle caratteristiche del sistema (WP4)

4 Sistema di Early Warning qualitativo Aspetti qualitativi: indicatori chimici, chimico-fisici e biologici di una variazione legata al transito di sostanze «indesiderate» Analisi in tempo reale, possibilmente in continuo

5 Il consumo idropotabile in Europa

6 FINE FASE DI EMERGENZA EVENTO DI CONTAMINAZIONE ACCIDENTALE DELLE ACQUE SOTTERRANEE MONITORAGGIO DELLA EVOLUZIONE DELL EVENTO MISURE DI EMERGENZA LOCALIZZAZIONE DELL EVENTO Database PROPRIETA DEI CONTAMINANTI» Database PUNTI DI PRELIEVO POTABILE Database PROPRIETA ACQUIFERI CARATTERIZZAZIONE DELL EVENTO POSSIBILE ESTENSIONE DELLA CONTAMINAZIONE; PUNTI DI PRELIEVO INTERESSATI MODELLAZIONE SPEDITIVA DI FLUSSO E TRASPORTO: Stima del tempo di arrivo e della concentrazione al punto di prelievo ALLERTA DEL GESTORE MONITORAGGIO DI EARLY WARNING AL PUNTO DI PRELIEVO

7 Possibili scenari di contaminazione Scenario 1: Evidenza di effetti avversi al rubinetto (organolettici o sulla salute) senza notizia di eventi accidentali, non si conoscono le sostanze: screening di sostanza incognite Scenario 2: Si ha notizia di un evento, si conosce il luogo, si conosce la categoria delle sostanze: screening per categorie di sostanze, individuare quelle che generano il rischio

8 Sistema di Early Warning Identificazione di una variazione in variabili chimico-fisiche di fondo C O M P L E S S I T À S T R U M E N T A L E C O S T O Misura di parametri aspecifici (TOC, AOX, UV254 nm Riconoscimento inquinante mediante metodi strumentali Classificazione del rischio di una molecola (persistenza, tossicità, bioaccumulabilità) Misura rapida di tossicità (es. con kit) Protocolli GC-MS e HPLC-MS I N F O R M A Z I O N E

9 Protocollo di screening GC-MS per sostanze incognite ESTRAZIONE IN FASE SOLIDA (SPE): 2 FASI Waters OASIS HBL 500mg/6mL (adsorbenti polimerici) Phenomenex STRATA C18-U (55 µm) 500mg/6 ml SEPARAZIONE GC : Colonna Capillare HP-5MS 5% Phenyl Methyl Siloxane (30 m x 0,25 mm) SCREENING CON SPETTROMETRIA MASSA (MS) Spettrometria di Massa: Singolo quadrupolo Ionizzazione: EI 70 ev Scan mode FULL SCAN (m/z )

10 Applicazione del Protocollo GC-MS a casi di studio: Il fiume Candelaro, Puglia Identificazione di un tracciante di scarico urbano in un corso d acqua utilizzato per irrigazione: Il segnale è stato un anomalo picco di concentrazione di ammoniaca (> 6 mg/l) Ricerca della causa di inquinamento Uso del protocollo di screening GC-MS Identificazione di traccianti urbani (galaxolide, caffeina) Investigazione su impianti di depurazione urbani (STP) a monte STP di Foggia era stato by-passato per un picco di piena

11 Sampling Sites First Sampling Campaign 6-7 July 2009 Candelaro Basin

12 Abundance 0 Abundance m/z--> Average of to min.: sito4oct09_screening D\data.m (-) Galaxolide (fragranza) Candelaro : Ottobre 2009 Screening GC-MS : Ftalati (plastificanti) Abundance m/z--> Abundance Scan 934 ( min): sito4oct09_screening D\ data.ms (-928) (-) Caffeina TIC: sito4oct09_screening D\ data.ms Diethylphtalate Benzylbutylphtalate Dioctylphtalate Scan 663 ( min): sito4oct09_screening D\ data.ms (-668) (-) Time--> m/z--> Dietiltoluamide (repellente per insetti)

13 Sistema di Early Warning quantitativo Aspetti quantitativi: indicatori di preannuncio di deficit idrico (non soddisfacimento della domanda); l analisi riguarda alcune variabili meteo-idrologiche da individuare in funzione delle caratteristiche del sistema

14 Metodologia di identificazione di un indicatore di early warning quantitativo Analisi del regime delle precipitazioni mediante lo Standardized Precipitation Index Generazione di serie di precipitazione-afflusso all invaso mediante un modello di regressione multilineare Simulazioni di afflusso-deflusso del sistema di distribuzione per valutare frequenza, durata e intensità dei periodi di deficit Identificazione degli indicatori di early warning più appropriati per quel sistema

15 IL CASO DI STUDIO DI RIDRACOLI (EM ROM) Input Diversion node Reservoir Connection (water course/channel/pipeline) and flow direction Environmental requirement / Discharge gauge End WaterCourse01_Ctrl End node Il sistema idrico connesso con l invaso di Ridracoli (gestito da Romagna Acque) alimenta le tre province della costa Romagnola (Ferrara, Rimini e Forlì-Cesena) Aumento significativo della popolazione durante i mesi estivi Domanda: 62 Mm3/anno (7.5 Mm3/mese in inverno, 12 Mm3/mese in estate) End Reservoir demand node Ridracoli_Ctrl Demand site RA_Dis RA_Ctrl End WaterCourse02_Ctrl Ravenna RA_Div FC_Ctrl RI_Dis RA_LocalResources RI_Ctrl WaterCourse01 FC_Dis Rimini RI_Div FC_Div Forlì-Cesena Ravenna_Res Ridracoli_EnvReq RI_LocalResources FC_LocalResources Forlì-Cesena_Res Ridracoli Input Ridracoli Reservoir Rimini_Res WaterCourse02

16 Analisi delle relazioni afflussi - deficit ANNO AFFLUSSO DEFICIT

17 Modello di regressione multilineare Buona corrispondenza fra modello e osservazioni

18 Analisi delle relazioni afflussi deficit (dati simulati)

19 Considerazione conclusive Indicatori di early warning quantitativo: indicatori si basano sull analisi delle precipitazioni e del sistema di distribuzione, metodologia definita e sperimentata su casi di studio Indicatori di early warning qualitativo: definito un protocollo di screening GC- MS; sperimentato per alcuni sversamenti di sostanze diverse in acque superficiali