Il monitoraggio delle acque sotterranee in siti contaminati

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1 Geofluid,, 4 ottobre 2012 Il monitoraggio delle acque sotterranee in siti contaminati Dott. Geol. Giovanni Dondi (ECOVIVA S.a.s.) ECOVIVA S.a.s. Via Passo della Cisa,, Parma Tel Fax ambiente.it

2 1 Campionamento delle acque sotterranee 1.1 Siti contaminati 1.2 Procedure di campionamento delle acque sotterranee 2 Alcuni casi reali di monitoraggio 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna

3 1.1 Siti contaminati: esempio di fonti di contaminazione Sversamenti Distributori di carburanti Erogatori Serbatoi interrati

4 1.1 Siti contaminati - esempio di migrazione degli inquinanti nel sottosuolo Pozzo per uso idropotabile Acqua sotterranea Sezione schematica illustrante la possibile contaminazione delle acque di falda

5 1.1 Siti contaminati: esempio di impianti di bonifica in sito del sottosuolo Soil Vapor Extraction: impianto di bonifica in sito del terreno insaturo

6 1.1 Siti contaminati: esempio di impianti di bonifica in sito del sottosuolo Pump & Treat: emungimento costante delle acque sotterranee e trattamento delle acque estratte

7 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 1) Analisi dei dati pregressi per determinare l ordine di campionamento 2) Rilievi C.O.V. a testa pozzo 3) Rilievo freatimetrico con freatimetro o rilevatore di interfaccia acqua- olio 4) Spurgo 3 5 volumi 5) Rilievo parametri chimico-fisici 6) Campionamento con pompa immergibile, bailer, pompa peristaltica, ecc. 7) TST prima e dopo lo spurgo sull acqua prelevata 8) Imballo campioni in frigobox T< 4 C 9) Pulizia attrezzatura

8 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 1) Analisi dei dati pregressi per determinare l ordine di campionamento L ordine di campionamento è importante per minimizzare il rischio di contaminazione incrociata. L attività di campionamento deve avvenire partendo dal pozzo meno contaminato e passare man mano a quelli con livelli di contaminazione superiore campione Idrocarburi totali (µg/l)( benzen e(µg/l) etilbenzene (µg/l) m+p xilene (µg/l) stirene (µg/l) toluene (µg/l) Pm < Pm < Pm < Limiti D.Lgs. 152/06 <350 <1 <50 <10 <25 <15

9 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 2) Rilievi C.O.V. a testa pozzo. Questi rilievi consentono di acquisire informazioni inerenti la contaminazione del terreno insaturo e della falda piezometro PID piezometro COV falda Rilievo C.O.V. a testa pozzo con PID falda

10 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 2) Rilievi C.O.V. a testa pozzo. La presenza di C.O.V. può indicare la contaminazione del terreno insaturo e della falda piezometro piezometro COV prodotto in galleggiamento terreno inquinato COV falda inquinata falda falda inquinata falda

11 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 3) Rilievo freatimetrico con freatimetro o rilevatore di interfaccia acqua- olio. Lo scopo è individuare soggiacenza e la direzione di flusso della falda e l eventuale presenza di prodotto in galleggiamento Rilievo freatimetrico Freatimetro, rilevatori di interfaccia acqua - olio Testa piezometro

12 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 4) Spurgo 3 5 volumi 5) Rilievo parametri chimico-fisici Lo spurgo ha il fine di eliminare l acqua stagnante presente nel tubo piezometrico e di far entrare acqua dell acquifero; la stabilizzazione dei parametri chimico fisici indica che si sta estraendo acqua rappresentativa. L acqua di spurgo, cosi come tutti i prodotti di risulta di una bonifica, è considerata un RIFIUTO (Allegato A Parte 4^ D. Lgs 152/06), e deve pertanto essere destinata ad appositi impianti di trattamento di rifiuti liquidi Raccolta e successivo smaltimento acque di spurgo in bulk da 1000 litri Sonda multiparametrica

13 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 6) Campionamento con pompa immergibile, bailer, pompa peristaltica, ecc. Il campionamento può essere dinamico previo spurgo con pompe immergibili, dinamico a basso flusso (low flow) con pompe immergibili o di superficie, statico con bailer, ecc. Per minimizzare il rischio di contaminazione incrociata possono essere utilizzate pompe per piezometri storicamente inquinati e altre pompe esclusivamente per piezometri storicamente puliti. Durante la raccolta del campione la portata deve essere ridotta per minimizzare la formazione di bolle e turbolenze con conseguente perdita di volatili Pompa immergibile 220 V Bailer per campionamento statico Pompa immergibili 12 V con regolatore di flusso Peristaltica per basso flusso

14 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 7) TST prima e dopo lo spurgo sull acqua prelevata. Significa Test dello Spazio di Testa e consiste nell analisi dei C.O.V. in spazio di testa utilizzando un fotoionizzatore allo scopo di avere un dato qualitativo sullo stato di contaminazione delle acque. Analisi in spazio di testa con PID

15 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 8) Imballo campioni in frigobox T< 4 C Frigobox con piastre refrigeranti Frigobox con piastre refrigeranti Per il mantenimento della temperatura richiesta (+4 C) si possono utilizzare frigoriferi portatili con apposite piastre refrigeranti al fine di minimizzare la volatilizzazione e biodegradazione degli eventuali inquinanti presenti p nel campione I campioni devono essere consegnati ed esaminati nel più breve tempo possibile (max h)

16 1.2 Procedura di campionamento acque sotterranee Fasi del campionamento: 9) Pulizia attrezzatura La pulizia dell attrezzatura è fondamentale per minimizzare il rischio di contaminazione incrociata prodotta da pompe, tubazioni o materiale contaminato I campioni vengono infine inviati al laboratorio per le analisi chimiche che restituiranno le concentrazioni dei vari analiti nelle acque campionate

17 2 Alcuni casi reali di monitoraggio 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna

18 MTBE ( (metil-t-butil etere) Il metil-t-butil etere (o MTBE) è un etere, avente formula bruta C5H12O. E un composto tossico Con la progressiva eliminazione del piombo, a partire dalla metà degli anni ottanta è stato uno dei componenti più utilizzati per riformulare le benzine: il basso costo ne hanno incrementato l'impiego come antidetonante in tutte le benzine verdi, fino ad essere usato oggi in percentuali che vanno dal 7% al 12%. Ciò che lo rende temibile, rispetto ad altri idrocarburi contenuti nella benzina, è la sua alta solubilità in acqua: il valore medio di solubilità in acqua degli idrocarburi non supera generalmente 0,15 g/l, mentre la solubilità in acqua del MTBE è di circa 50 g/l. Non viene trattenuto negli strati superficiali del terreno e una volta raggiunta la falda acquifera, si disperde facilmente e vi resta per tempi indefiniti, in quanto scarsamente degradabile. fonte

19 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano A seguito di un incidente è avvenuto il ribaltamento di un autobotte che trasportava MTBE. La contaminazione ha interessato il terreno e le sottostanti acque di falda. La MISE è avvenuta tramite asportazione di terreno e periodico emungimento acqua (non costante). La bonifica prevede SVE e Pump & Treat. Il monitoraggio è avvenuto con cadenza da mensile a trimestrale attraverso il campionamento previo spurgo volumi delle acque sotterranee, con pompe 12V da piezometri in prima falda ed in seconda falda, durante la fase di MISE precedente alla bonifica

20 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano L MTBE sversato ha interessato il terreno insaturo e la falda freatica presente a circa 2 3 metri dal piano campagna Sezione idrogeologica schematica

21 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano Durante la fase di MISE è stato asportata la maggior parte del terreno contaminato insaturo; per le acque di falda non è stato attivato uno sbarramento idraulico tramite Pump & Treat ma sono stati effettuati emungimenti periodici con autospurghi; la tecnica adottato non ha consentito la creazione di uno sbarramento e non ha impedito la migrazione del contaminante verso valle POZZI Percorso dell MTBE nelle acque sotterranee

22 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano Pozzo per uso idropotabile Acqua sotterranea Percorso dell MTBE nelle acque sotterranee in assenza di sbarramento idraulico Pump & Treat Pozzo sbarramento idraulico Pozzo per uso idropotabile Acqua sotterranea Percorso dell MTBE nelle acque sotterranee in presenza di sbarramento idraulico Pump & Treat

23 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano Conclusioni del CTP (Geotechnical Engineering - Tethys ) ricavate dall analisi dei dati di monitoraggio delle acque di falda Percorso dell MTBE nelle acque sotterranee in assenza di sbarramento idraulico Pump & Treat (primo periodo) Rappresentazione della distribuzione in falda dell MTBE dopo 6 mesi e dopo 2 anni, nell acquifero profondo

24 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano Conclusioni del CTP ricavate dall analisi dei dati di monitoraggio delle acque di falda Rappresentazione della distribuzione in falda dell MTBE dopo 6 mesi e dopo 2 anni, nell acquifero profondo

25 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano Conclusioni del CTP 1) I dati di monitoraggio delle acque sotterranee indicano una costante estensione della pulme 2) La costante estensione della plume indica che, in fase di MISE precedente alla bonifica, lo sbarramento tramite spurghi periodici non è stato efficace 3) Era auspicabile l immediata attivazione del Pump & Treat 4) La forma della plume indica presenza di sorgente ancora attiva e necessità dell immediata attivazione del Pump & Treat

26 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno sversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milano Conclusioni derivanti dall applicazione del modello di diffusione del contaminante (Analisi di rischio - software RBCA toolkit for chemical releases) Una concentrazione di 5 mg/kg di MTBE distribuito uniformemente in tutto il terreno insaturo della zona sorgente della contaminazione può portare ad una contaminazione della falda sottostante per lisciviazione con concentrazioni teoriche in acqua di 3000 µg/l al di sotto del punto di sversamento; fenomeni di dispersione, biodegradazione e diluizione ridurrebbero le concentrazioni massime a 40 µg/l al punto di conformità posto a 370 m dalla sorgente. Il modello conferma l importanza dell attivazione dello sbarramento idraulico perché modeste concentrazioni di MTBE residuo nel terreno portano a significative concentrazioni nelle acque

27 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna (dati forniti da Ecotherm Spa) A seguito di indagini correlate all asportazione asportazione dei serbatoi interrati presso un distributore di carburanti è stata individuata presenza di MTBE nelle acque sotterranee di prima falda. Il terreno risultava conforme alla normativa ma le acque di falda mostravano concentrazioni non a norma. E E stato quindi attivato un sistema di bonifica Pump & Treat. Il monitoraggio è avvenuto tramite campionamenti delle acque sotterranee, previo spurgo volumi, con pompe 12V da piezometri in prima falda con cadenza da mensile a trimestrale Filtri a carbone attivo del sistema Pump & Treat

28 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Area vecchi serbatoi interrati asportati, monitorata con piezometri Zona erogatori Planimetria del Punto Vendita

29 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Variazioni delle concentrazioni di MTBE in falda dal 2009 al 2012 Considerazione 1: falda Fonte di contaminazione? La distribuzione delle concentrazioni di MTBE e le variazioni di queste nel tempo portano ad ipotizzare che la fonte di contaminazione sia esterna ed adiacente all area monitorata con i piezometri: potrebbe trattarsi terreno contaminato da piccole perdite delle tubazioni interrate o da sversamenti nella zona erogatori

30 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Variazioni delle concentrazioni di MTBE in falda dal 2009 al 2012 Considerazione 2: Il Pump & Treat è risultato efficace e le concentrazioni di MTBE in falda sono passate da valori dell ordine di 2000 µg/l a valori dell ordine di 100 µg/l in tutti i punti monitorati

31 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Variazioni della quota assoluta della falda Considerazione 3: La falda freatica si è abbassata presumibilmente per effetto dell emungimento costante del Pump & Treat

32 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Quantità di MTBE estratto dal sistema di bonifica Considerazione 4: Le quantità complessivamente estratte dal sistema di bonifica risultano di circa 6 kg di MTBE corrispondenti a quantità di benzina ipotizzabili nell ordine di grandezza del centinaio di kg.

33 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Relazione oscillazione falda - concentrazione di MTBE nei piezometri Considerazione 5: In alcuni piezometri, a seguito dell innalzamento della falda si osservava un incremento delle concentrazioni di MTBE con un certo sfasamento temporale. Questa relazione confermerebbe che la fonte di contaminazione risulta esterna, sopragradiente ed adiacente alla zona delimitata dai piezometri

34 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna MTBE piezometri Relazione oscillazione falda - concentrazione di MTBE nei piezometri Considerazione 5: piezometri livello piezometrico massimo livello piezometrico minimo confermerebbe che la fonte di contaminazione risulta esterna, sopragradiente ed adiacente alla zona delimitata dai piezometri. E possibile inoltre ipotizzare che tale fonte di contaminazione sia posta a monte dei piezometri, nella zona di oscillazione stagionale della falda e che questo sia la causa delle alte concentrazioni nei piezometri in corrispondenza della falda alta

35 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagna Metodo per individuare l ubicazione della fonte di contaminazione Considerazione 6: PZ8 PZ3 direzione falda PZ6 MTBE PZ10 utilizzando l MTBE come tracciante è possibile teoricamente individuare la fonte di contaminazione; sono infatti noti : -itempi t di risposta dei vari piezometri sottogradiente; - i parametri idrogeologici per calcolare le velocità effettiva di flusso (V e = Ki/n e ) La distanza d dalla fonte di contaminazione risulta d = V e t = Ki/n e t dove: K = conducibilità idraulica I = gradiente idraulico n e = porosità efficacie

36 Grazie per l attenzione! l