LABORATORIO BRESCIA Il Cromo VI nelle acque potabili: aspetti di sanità pubblica

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1 LABORATORIO BRESCIA Il Cromo VI nelle acque potabili: aspetti di sanità pubblica Lunedì 20 ottobre 2014 Sala Cavaliere del Lavoro Pier Giuseppe Beretta Associazione Industriale Bresciana Prime ipotesi di scenari di intervento per la messa in sicurezza e bonifica della falda del SIN Brescia-Caffaro Ing. Silvia Carecchio Servizio Operativo Bonifiche e Rifuti SOGESID S.p.A. Sviluppo sostenibile Bonifica di siti contaminati Risorse idriche Energie rinnovabili

2 SOGESID: chi siamo SOGESID SpA è una società italiana di interesse pubblico con un capitale sociale detenuto al 100% dal Ministero dell'economia e delle finanze. SOGESID opera come società in house providing, sotto la direzione e il controllo del Ministero dell'ambiente e del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti. Sogesid è funzionalmente organizzata per la produzione di servizi finalizzati alla soluzione di problematiche in materia di tutela del territorio a salvaguardia delle risorse naturali e delle infrastrutture offrendo i seguenti servizi: PROJECT MANAGEMENT e CONSULENZA MANAGERIALE PROGETTAZIONE e SERVIZI TECNICI PROCEDURE DI GARA e DIREZIONE DEI LAVORI STAZIONE APPALTANTE E CENTRALE DI COMMITTENZA ASSISTENZA TECNICA 2

3 SOGESID il coinvolgimento nel settore bonifiche rifiuti SETTORE BONIFICHE E RIFIUTI CARATTERIZZAZIONI AMBIENTALI e MONITORAGGI BONIFICA DELLA FALDA BONIFICA E/O MiS DISCARICHE BONIFICA DEI SEDIMENTI (dragaggi e colmate) BONIFICA AMIANTO RIMOZIONE RIFIUTI Campania: n. 3 interventi per 4,9 M Campania: n. 4 interventi per 67,7 M Campania: n. 9 interventi per 64,7 M Puglia n. 1 interventi per 83 M Campania: n.3 interventi per 2,5 M Campania: n. 8 interventi per 15 M Lombardia n. 2 interventi per 0,6 M Friuli Venezia Giulia n. 1 interventi per 173 M Puglia n. 2 interventi per 93 M Toscana n. 2 interventi per 163 M Lombardia n. 1 interventi per 4,2 M Toscana n. 1 interventi per 0,11 M Lombardia n. 3 interventi per 21,3 M Sicilia: n.2 interventi per 10,7 M Marche n. 1 interventi per 10 M Puglia: n. 3 interventi per 290,3 M Sicilia n. 3 interventi per 141,4 M Toscana n. 3 interventi per 60,2 M Totale n. 53 interventi di cui 25 in 13 Siti di Interesse Nazionale e 13 interventi in 2 ex SIN

4 SIN Brescia Caffaro Accordo di Programma L Accordo di Programma Per la definizione degli interventi di messa in sicurezza e successiva bonifica nel Sito di Interesse Nazionale di Brescia Caffaro, sottoscritto nel settembre 2009 tra Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, Regione Lombardia, Provincia di Brescia e i Comuni di Brescia, Passirano e Castegnato, individua: un elenco di interventi prioritari, in funzione delle risorse disponibili, i Soggetti responsabili dell attuazione dei rispettivi interventi e, il programma degli interventi con le indicazioni delle strategie e delle modalità di attuazione. Nell aprile 2013, è stata sottoscritta la Convenzione tra Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, la Regione Lombardia, il Comune di Brescia e la Sogesid La Convenzione prevede l attuazione dei seguenti interventi: Studio di fattibilità per la realizzazione degli interventi di messa in sicurezza e bonifica delle acque di falda; Avvio degli Interventi di messa in sicurezza e progettazione della bonifica delle rogge ricomprese nel perimetro del SIN di Brescia Caffaro; Avvio degli interventi di messa in sicurezza e progettazione della bonifica dei terreni delle aree di proprietà pubblica nel Comune di Brescia; Avvio degli interventi di messa in sicurezza e progettazione della bonifica dei terreni delle aree private residenziali nel Comune di Brescia; Progettazione degli interventi di messa in sicurezza permanente delle Discariche di Via Caprera. 4

5 SIN Brescia Caffaro Lo studio di fattibilità per la messa in sicurezza e bonifica della falda Obiettivo dello studio di fattibilità è la valutazione comparata dei possibili scenari di intervento per la messa in sicurezza e la bonifica della falda, individuando idonee soluzioni progettuali che permettano di bloccare la diffusione dei contaminanti alle aree limitrofe, nonché di eliminare e/o ridurre l inquinamento della falda stessa. Lo studio ha seguito le seguenti fasi: Raccolta e sistematizzazione dei dati esistenti. ricostruzione di dettaglio dell assetto stratigrafico ed idrogeologico; ricostruzione dello stato generale di contaminazione delle acque di falda del SIN; realizzazione di un modello matematico di flusso e della contaminazione; elaborazione dei differenti possibili scenari di intervento, analisi delle alternative e selezione della soluzione preferibile. 5

6 BATNEEC Best Available technology Not Entaliling Excessive Costs Nello studio delle tecnologie possibili di intervento per il disinquinamento delle acque di falda del SIN di Brescia è opportuno rimandare i criteri di scelta ad una attenta disamina di quelle che vengono comunemente definite le Best Available Technology (BAT), cioè le migliori tecnologie disponibili. In concetto di migliori tecniche disponibili che non comportino costi eccessivi (BATNEEC - Best Available Technology Not Entailing Excessive Costs) è stato introdotto con la Direttiva Quadro Air 1984 (AFD) (84/360/CEE) e si applica alle emissioni atmosferiche inquinanti da grandi impianti industriali per definire le strategie di abbattimento. Le migliori tecniche disponibili sono da considerare i migliori strumenti o le migliori soluzioni praticabili dal punto di vista tecnico economico per il conseguimento degli obiettivi ambientali. Lo sviluppo di valori sociali e l avanzamento di nuove tecnologie possono cambiare quello che è attualmente considerato come "ragionevolmente possibile", "migliore possibile" e "migliori tecniche disponibili. 6

7 I Sistemi di Supporto alle Decisioni Come scegliere l intervento più idoneo La valutazione dell intervento più idoneo deve essere effettuata attraverso un processo di analisi delle informazioni e di confronto di alternative rispetto a vari aspetti chiave (impatti, costi, efficienze) definiti sulla base delle conoscenze ed esperienze pregresse. Le modalità di valutazione devono tenere in considerazione le seguenti condizioni di carattere generale e sito specifico di natura tecnico economica: Analisi delle tecnologie applicabili realizzazione di una rassegna dello stato dell arte delle tecnologie di bonifica ad oggi disponibili; selezione delle tecnologie applicabili; stato di sperimentazione della tecnica (scala pilota o reale); risultati ottenuti sulla riduzione degli inquinanti; applicabilità tenendo conto delle condizioni sito specifiche. Analisi costi benefici L analisi economica deve valutare se i benefici derivanti da una data azione superano i costi ad essa connessi. 7

8 Analisi multicriteri in quest ultima fase del processo decisionale devono essere valutate le seguenti condizioni per la scelta definitiva delle tecnologie d intervento: Aspetti tecnici Affidabilità della tecnologia e precedenti applicazioni documentate; Disponibilità sul mercato dei mezzi e apparecchiature necessarie; Complessità del processo ed eventuale necessità di integrazione con diverse tecnologie; Esigenze tecniche specifiche (accessibilità del sito, impiego di aree, richiesta di servizi ausiliari, presenza di edifici, ); Necessità di trattamento o smaltimento esterno di residui/ emissioni; Durata delle operazioni di bonifica. Aspetti di impatto, amministrativi ed economici Impatti sulle eventuali attività produttive in corso nel sito; Rischi di esposizione del personale addetto alla bonifica e della popolazione circostante; Impatti locali (traffico, rumore, vibrazioni, emissioni, odori, polveri); Limitazioni all utilizzo futuro dei terreni; Necessità di monitoraggio a lungo termine; Aspetti economici (costi totali di bonifica, includenti il monitoraggio a lungo termine, ove necessario); Vincoli amministrativi particolari connessi all ottenimento di licenze o autorizzazioni. Sostenibilità economica dell intervento 8

9 E possibile riassumere in maniera sintetica le diverse possibili tecnologie di risanamento, in funzione degli obiettivi perseguiti nei confronti degli inquinanti: Trasformazione in composti non pericolosi Trattamenti mirati alla eliminazione delle molecole inquinanti come risultato di processi di degradazione biologica o di reazioni chimico-fisiche di trasformazione Mobilizzazione e trasferimento in altre matrici Trattamenti degli inquinanti volti al loro trasferimento dal terreno o dalle acque sotterranee ad altre matrici ambientali, da cui essi devono quindi successivamente essere rimossi Inertizzazione in forme meno mobili o disponibili Interventi di inertizzazione o contenimento, nel caso in cui gli inquinanti vengano trasformati mediante processi biologici, chimici e fisici (o un loro insieme) in forme meno tossiche, mobili o disponibili o comunque in condizioni tali da non potersi trasferire verso l'ambiente esterno Asporto, mediante escavazione Tecnologie di risanamento Escavazione dei terreni contaminati, allontanamento dal sito e ricollocazione in depositi adeguatamente confinati (Discariche) 9

10 Misure urgenti in materia ambientale Gli obiettivi di bonifica della falda, ai sensi della tabella B del D.Lgs. 152/2006 e s.m.i.. in Allegato 5, Parte IV, Titolo V; Cr VI < 5 μg/l, Cromo Totale < 50 μg/l composti organoalogenati totali < 10 μg/l STRATEGIA DI INTERVENTO Sulla base di quanto descritto, si propone un diverso approccio tra le aree sorgenti, con livelli di concentrazione elevati e ricarica della massa inquinante, rispetto alle aree più diluite riferite ai plumes di contaminazione. Per quanto riguarda le aree sorgenti si ritiene necessario poter mettere in atto azioni per ridurre la massa di contaminazione estinguendo la sorgente primaria, impedendo la formazione dei pennacchi di contaminazione che si vanno propagando a valle idrogeologica di tali aree. La riduzione delle concentrazioni nelle zone investite dai plumes di contaminazione potrà essere perseguita nel tempo mediante l interruzione del trasporto della massa inquinante dalle aree sorgenti. 10

11 PUMP & TREAT - SI o NO? Il Pump & Treat è: ben collaudato e largamente impiegato in Italia la progettazione e la messa in opera risulta piuttosto rapida rispetto ad altre tecniche di bonifica on-site. comporta costi relativamente bassi di installazione ma potrebbe presentare tempi di risanamento molto lunghi Nonostante le operazioni di P&T consentano, in una prima fase, una rapida riduzione delle concentrazioni degli inquinanti presenti in soluzione, il rendimento del sistema tende a diminuire nel tempo, portando le concentrazioni ad assestarsi su valori asintotici. Questo fenomeno è generalmente dovuto sia alla distribuzione eterogenea dei composti in zone del terreno a differente permeabilità, sia alla presenza di una massa contaminante adesa alla matrice solida che si dissolve molto lentamente nel tempo; è frequente anche che si verifichi, nei siti, una combinazione di entrambi questi fattori. è poco efficace nei confronti dei composti organoalogenati Il trattamento viene impiegato per inquinanti relativamente solubili, persistenti nella fase liquida, estremamente mobili e non soggetti a biodegradazione. E poco efficace con i composti dotati di solubilità molto bassa (solventi clorurati) e composti organici immiscibili (LNAPL, DNAPL). Il sistema P&T può essere efficiente dunque come sbarramento al plume della contaminazione ma nel caso di prodotti in fase libera di tipo DNAPL, come i composti organoalogenati, l azione di prelievo risulta essere piuttosto incerta e merita di essere approfondita per valutare la fattibilità dell'intervento. 11

12 ha un impatto significativo sulla falda Questa metodologia non permette di preservare la risorsa idrica sotterranea dal punto di vista quantitativo. Il drenaggio dell acqua dalla falda porta all impoverimento della falda e ad una alterazione del campo di moto delle acque sotterranee. Possono prodursi anche interferenze con i prelievi di acque sotterranee limitrofi Ed i costi?... Pensiamo non tanto ai costi di realizzazione quanto a quelli di gestione, alle difficoltà di raggiungimento degli obiettivi di bonifica e alla effettiva durata dell opera, alla necessità di garantire e gestire un prelievo costante delle acque, ai rischi insiti anche in termini di perturbazione delle caratteristiche naturali della falda Nel caso specifico, l applicazione della tecnica si configura in maniera più appropriata come un sistema contenimento e non una bonifica, dato che il trattamento non risulta definitivo, inoltre i tempi ed i costi del trattamento potrebbero essere difficili da calcolare.. 12

13 ISCR (IN SITU CHEMICAL REACTION) E BIOREMEDIATION I trattamenti in-situ di tipo biologico e chimico-fisici hanno avuto un rapido sviluppo, in particolare quelli indicati con il termine inglese Bioremediation, che fanno ricorso a processi biologici di degradazione che si basano sulla capacità di alcuni microrganismi, autoctoni o meno, di trasformare sostanze ritenute pericolose in sostanze innocue o meno nocive. ISCR e Bioremediation sono processi che producono la riduzione e precipitazione direttamente nel sottosuolo del Cr(VI) alla forma solida e stabile di Cr(III). In questo caso, il Cr(III) precipita e diventa parte della matrice solida dell acquifero, facendo in modo che nell acquifero si instaurino nuovamente le condizioni naturali precontaminazione. Rispetto a tecnologie più tradizionali come il P&T, questi sistemi presentano alcuni vantaggi specifici tra i cui i più rilevanti sono: l eliminazione dei composti inquinanti (mentre la maggior parte delle tecnologie di bonifica degli acquiferi si limita a trasferirli ad un altra matrice, ad esempio filtri a carboni attivi); il contenimento dei costi; la possibilità di completare il trattamento di disinquinamento in tempi relativamente brevi; l impatto relativamente basso sulla natura del sito, non necessitando di estrazioni o escavazioni; l accettazione di buona parte dell opinione pubblica, essendo un trattamento che utilizza processi naturali di decontaminazione. 13

14 Il processo di riduzione del Cr(VI) a Cr(III) avviene spontaneamente e lentamente nell acquifero e non risulta essere reversibile in condizioni naturali. Esistono prodotti con diversi componenti organici attivi che determinano l accelerazione di tale processo naturale attraverso l immobilizzazione del cromo esavalente in situ dal momento che presenta forte affinità con i metalli contaminanti e non altera le proprietà del substrato. Una volta introdotti in falda si determina un lento rilascio del carbonio attraverso un processo di idrolisi dell acqua oppure un azione enzimatica dei batteri. La proprietà di essere a lento rilascio consente al prodotto di avere tempi di residenza maggiori nell acquifero e di permettere, quindi, l effettiva immobilizzazione dei metalli. In letteratura sono documentati oltre a diversi prodotti commerciali, anche composti naturali tra i quali il più interessante dal punto di vista sperimentale è il lattato, che naturalmente fermenta nell acquifero rilasciando idrogeno in soluzione, favorendo la riduzione del Cr(VI) a Cr(III), che una volta precipitato rimane nella matrice solida del terreno. 14

15 Il lattato consente, inoltre, di trattare allo stesso tempo anche contaminazioni da solventi clorurati dal momento che, attraverso il suo rilascio si instaura nell acquifero condizioni anaerobiche favorevoli a potenziare i naturali processi di declorazione riduttiva. E importante sottolineare il fatto che il cromo non viene rimosso dall acquifero, ma semplicemente convertito in una forma stabile, insolubile e non tossica, garantendo processi ad impatto/rischio ambientale nullo. I composti inquinanti sito specifici, quali solventi clorurati e Cr(VI), si riducono e degradano completamente durante il corso della loro permanenza nell acquifero, non lasciando alcun residuo tossico o cancerogeno. 15

16 ISCR IN SITU CHEMICAL REACTION E possibile utilizzare anche trattamenti dei composti inquinanti attraverso l impiego di agenti chimici a rilascio controllato. Tra i composti a forte capacità riduttiva, tra i più impiegati e sperimentati sia a livello nazionale sia internazionale, vi è il Ferro zero valente (ZVI) in forma nanoscopica, il quale garantisce i benefici della riduzione chimica in situ (ISCR-In Situ Chemical Reaction). A questo reagente chimico spesso sono additivate substrati carboniosi in grado di promuove la sinergia dei processi di degradazione abiotici, mediati da microorganismi, a quelli chimici promossi dal Fe. La ridottissima dimensione delle particelle rende possibile la loro iniezione, e quindi il superamento dei limiti geometrici imposti dallo scavo di trincee associate all utilizzo di ferro millimetrico. L utilizzo più frequente, e con la possibilità di ottenere un azione di degradazione rapida ed efficace, è quello di iniettare il reagente in prossimità della sorgente di contaminazione. 16

17 Il trattamento comporta generalmente alcune condizioni ambientali sito specifiche nell area d intervento, quali: un abbassamento dei valori di ph nelle aree immediatamente vicino alle zone d iniezione quindi localmente può attestarsi sui valori di 6 o 5.5; un decremento del quantitativo d ossigeno disciolto e del potenziale redox e l instaurazione di condizioni anaerobiche; la riduzione dei valori redox nell acquifero può influenzare la speciazione per tutti quei tipi di metalli presenti in soluzione e sensibili al potenziale redox. In pratica, ad una variazione di redox si osserva una riduzione della solubilità di tali metalli, quindi una diminuzione delle concentrazioni in falda. Per le altre tipologie di metalli, come il Ferro ed il Manganese, si osserva, invece, un incremento della solubilità, specie nelle zone d applicazione dei prodotti. SVANTAGGI Uno dei principali svantaggi degli interventi di questo tipo è sicuramente il costo dei reagenti chimici riducenti, inoltre, l introduzione nella falda di questi composti potrebbe indurre una contaminazione secondaria della falda, ovvero un aumento elevato delle concentrazioni di Ferro. Per tale motivo si rende necessario sempre circoscrivere l area di intervento con sistemi di contenimento idraulico della falda per impedire che possano diffondersi nelle acque sotterranee tali elementi o altri prodotti derivanti dal mutato equilibrio geochimico. 17

18 Inoltre, dal punto di vista idrogeologico, i limiti dei trattamenti on-site che prevedono l immissione in falda di miscele reagenti di tipo organico o da composti chimici reattivi sono costituiti principalmente dalla possibilità effettiva di circolazione e diffusione dei prodotti all interno della falda. Le condizioni di elevata eterogeneità del mezzo acquifero e la bassa permeabilità di fatto rendono difficile l immissione puntuale e la propagazione omogenea nella falda dei prodotti. In particolare per i sistemi di trattamento chimico-biologico in sito (in situ chemical or biological reduction) esistono diverse metodologie di immissione in falda in relazione alle condizioni sito specifiche: - l introduzione in falda di barriere permeabili biologicamente o chimicamente attive (PRB); - l iniezione diretta delle sostanze reagenti e di quelle necessarie allo sviluppo batterico nelle aree di suolo contaminate; prevede, come già citato una diffusione dei substrati organici nella falda solo per effetto dell idrodinamica sotterranea. - l aspirazione di acqua che viene arricchita di sostanze e miscele chimiche reagenti o nutrienti organici per poi essere reimmessa nel sottosuolo, generando una sorta di loop definiti sistemi di Groudwater Circulation Wells (GCW). che per effetto della spinta dinamica del pozzo generano una zona omogenea di trattamento. Limite di questo metodo di contro è la necessità di emungere acqua, doverla trattare e ammendare in maniera continua prima di riemmetterla nello stesso pozzo. 18

19 ASPETTI NORMATIVI Un importante aspetto che deve essere considerato nella definizione di un sistema di bonifica on-site che prevede l introduzione di miscele e composti reagenti nel corpo acquifero sono le restrizioni e gli accorgimenti tecnici disciplinati dalla normativa, in particolare nel comma 2 dell art. 243 del D.lgs. n. 152/2006 dispone che, in deroga a quanto previsto dal comma 1 dell'articolo 104, che vieta lo scarico diretto nelle acque sotterranee e nel sottosuolo ai soli fini della bonifica dell'acquifero è ammessa la reimmissione, previo trattamento, delle acque sotterranee nella stessa unità geologica da cui le stesse sono state estratte, indicando la tipologia di trattamento, le caratteristiche quali-quantitative delle acque reimmesse, le modalità di reimmissione e le misure di messa in sicurezza della porzione di acquifero interessato dal sistema di estrazione/reimmissione. Le acque reimmesse devono essere state sottoposte ad un trattamento finalizzato alla bonifica dell'acquifero e non devono contenere altre acque di scarico o altre sostanze pericolose diverse, per qualità e quantità, da quelle presenti nelle acque prelevate. Questo sta a significare che la tecnologia di Bioremediation, indifferentemente di quali siano i sistemi adottati per l introduzione in falda dei composti di reazione (GCW oppure iniezioni spot) dovrà prevedere messa in sicurezza dell area di trattamento. In realtà le aree sorgenti individuate hanno già dei sistemi di MISE in funzione a carico delle ditte, che di fatto permettono di implementare il sistema di bonifica in sicurezza. 19

20 ASPETTI TECNICI La tecnologia prevede l eliminazione dei composti inquinanti, mentre la maggior parte delle tecnologie di bonifica degli acquiferi si limita a trasferirli ad un altra matrice. Si possono utilizzare prodotti non commerciali con caratteristiche omologhe facilmente reperibili sul mercato, con una riduzione dei costi importante. Affidarsi a prodotti non protetti da brevetto impone però una fase di studio accurata e tempi di sperimentazione superiori per poter derivare le migliori caratteristiche di efficienza del prodotto. Inoltre la riduzione biologica a differenza di quella chimica prevede delle cinetiche di reazione più lunghe e criticità legate alla vita della comunità batterica. Un importante aspetto da considerare è l applicazione di tecnologie analoghe attualmente effettuate proprio nel SIN di Brescia, all interno dell area Baratti, per la verifica dell efficienza di tecnologie di trattamento eseguito. L attività è ancora oggi in fase di svolgimento e rappresenta un valore aggiunto importante e un punto di partenza per poter acquisire parametri, sia idrogeologici sia biologici, per poter progettare campi prova e di laboratorio. 20

21 ASPETTI SOCIO AMBIENTALI Il sistema ha un basso impatto sulle eventuali attività produttive in corso nel sito ed eventuali rischi di esposizione del personale addetto alla bonifica e della popolazione circostante; non si producono di fatto impatti locali quali traffico, rumore, vibrazioni, emissioni, odori, polveri; non si determinano limitazioni all utilizzo futuro dei terreni nelle aree sorgente; la tecnologia non prevede una particolare accessibilità del sito, l impiego di aree estese, la richiesta di servizi ausiliari, e non è ostacolata dalla presenza di edifici; l impatto ambientale sul contesto idrogeologico è relativamente basso; sotto l aspetto strettamente collegato alla necessità di non introdurre elementi chimici in falda, estranei al contesto geochimico dell acquifero, l impiego di substrati organici per la bonifica, come il siero di latte, per la natura stessa della miscela comunemente utilizzata per scopi alimentari, può essere accettata da buona parte dell opinione pubblica e promossa dagli Enti sul territorio, essendo un trattamento che utilizza processi naturali di decontaminazione. 21

22 ASPETTI ECONOMICI Il sistema d intervento è sicuramente il più economico tra quelli disponibili, non prevedendo costi per il trattamento di rifiuti o quanto meno ridotti associati a bassi volumi di acqua da trattare nel caso si utilizzi il sistema GCW. I costi di gestione sono contenuti e riconducibili alla frequenza delle iniezioni e al monitoraggio. Inoltre potendo utilizzare prodotti non commerciali è possibile ottimizzare la spesa dell intero processo. Il costo dell intervento non comporta un arresto delle attività produttive e comunque non è sproporzionato dal punto di vista economico rispetto all importanza del comparto industriale e dell area complessiva che ne trarrà beneficio. 22

23 GRAZIE PER L ATTENZIONE 23