DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI DEGRADATIVI IN FALDA ATTRAVERSO PROVE DI CAMPO TIPO PPT (Push Pull Test) Dott.ssa Chiara Majolo In collaborazione con: - Università degli Studi di Milano-Bicocca, Piazza della Scienza 1, 20126 Milano - Copernico srl, Via Monte Hermada 75, 33100 Udine, Italy
BIO-BONIFICHE in ITALIA? Sconosciute Studio complesso della componente naturale Rapporto con gli enti Mancanza di strumenti validi ANALISI DI RISCHIO RICERCA ed INDIVIDUAZIONE della BIODEGRADAZIONE SITO-SPECIFICA
Il parametro di degradazione Tasso di degradazione SITO-SPECIFICO Doc. APAT - Analisi di rischio - Come stimare scientificamente tale parametro? Come individuare i suoi andamenti nel tempo? Sono stime affidabili? I I Coefficiente di decadimento del primo ordine I 1/giorno " Criteri metodologici per l'applicazione dell'analisi assoluta di rischio ai siti contaminati" -Rev.2- Marzo 2008
Il SITO di Assago OTTIMO CAMPO PROVA! Contaminato dal composto: Metyl-Ter-Butyl Etere (MTBE) Fase di caratterizzazione: - pennacchi lunghi e spinti verso gli acquiferi più profondi; - assenza di condizioni aerobiche; - presenza di TBA. Biodegradazione ATTIVA?
Metodi di Laboratorio Prove biologiche VANTAGGI in scala di laboratorio presso l Università di Milano-Bicocca Condizioni sotto controllo Possibilità di testare varie condizioni Possibilità di eseguire più analisi Minimizzano la probabilità di contrattempi ed imprevisti in campo Test biologici SVANTAGGI in microscala presso il laboratorio LAV srl Prelievo di campioni dal sito con conseguente alterazione delle matrici Difficile ricreare le medesime condizioni del sito Costi abbastanza alti Tempi lunghi di sperimentazione Problemi per alcune categorie di inquinanti (alta volatilità)
Il metodo Push-Pull Test è una sperimentazione tecnica in situ Studia a scala locale la variabilità delle caratteristiche degli acquiferi Stima l attività microbica in situ - velocità di flusso locale delle acque sotterranee; - porosità e trasporto di una soluzione nelle falde; - dispersione longitudinale effettiva.
Il metodo Push-Pull Test Single-well Push-Pull Test Processo operativo: Double-well Push-Pull Test 1. Fase d iniezione (PUSH) Miscela IN 2. Fase di recupero (PULL) Miscela IN + acqua di falda
Il metodo Push-Pull Test Miscela IN: - Acqua di falda - Tracciante non reattivo: Bromuro di potassio KBr - Soluto reattivo: Ossigeno [Br-] 1,66 g/l [O2] 8,34 mg/l Double-well Push-Pull Test (DW-PPT): - caratteristiche chimico-fisiche della molecola; - probabile bassa degradazione del composto; - alto gradiente idrico naturale reso ancora più veloce dalle barriere fisiche di P&T poste a valle del campo prova.
Condizioni necessarie per la DW-PPT I DUE POZZI: 1) Distanza di 6 m l'uno dall'altro, 2) Profondità di 29 m da p.c., 3) Fenestratura da 19-29 m da p.c., 4) Litologia (sabbia media debolmente limosa), 5) Stesso acquifero, = condizioni idro-chimiche; 6) Portata nel pozzo di estrazione costante. CARATTERISTICHE FALDA Nome Gradiente falda T ( C) REDOX (mv) Cond (µs/cm) % O 2 O 2 (mg/l) ph Acquifero A1 0,4x100 15 58 1349 2,0 0,2 6,76
Allestimento DW-PPT PROVE PRELIMINARI Il tempo di permanenza nell acquifero della soluzione iniettata Il fattore di diluizione attuato dalla falda 1,4 L/sec = Portata pozzo di estrazione 0,4 L/sec = Portata pozzo d iniezione Volumi Concentrazioni Masse
Allestimento DW-PPT MISCELA IN: Volume di 800 L [Br-] 1,66 g/l [O2] 8,34 mg/l Tempo T ( C) REDOX Cond (µs/cm) % O2 O2 (mg/l) ph Miscela Pre Aggiunta di KBr e O2 (cisterna) Miscela Post Aggiunta di KBr e O2 (cisterna) 15 72,2 2012 3,5 0,35 6,76 15,7 57,1 4761 83,4 8,07 7,28
Svolgimento DW-PPT 1. FASE D INIEZIONE 2. FASE DI MONITORAGGIO
Risultati 1. 2. MONITORAGGIO del parametro CONDUCIBILITA OSSIGENO DISCIOLTO 1420 4.0 1400 3.5 Cond. (µs/cm) Ossigeno % 1380 3.0 1360 2.5 1340 2.0 1320 1300 1.5 h.min h.min 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00 25:00 26:00 27:00 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00 25:00 26:00 27:00
3:17:12 4:17:12 03:17:12 5:17:12 04:25:12 6:17:12 05:33:12 7:17:12 06:41:12 8:17:12 07:49:12 9:17:12 08:57:12 10:17:12 10:05:12 11:17:12 12:17:12 11:13:12 13:17:12 12:21:12 14:17:12 13:29:12 15:17:12 14:37:12 16:17:12 15:45:12 17:17:12 16:53:12 18:17:12 18:01:12 19:17:12 19:09:12 20:17:12 20:17:12 21:17:12 22:17:12 21:25:12 24:59:25 22:33:12 25:59:25 25:23:25 26:31:25 (mg/l) (mg/l) Br (Cm-Cf)/Ci (mg/l) DO (mg/l) Elaborazione dei risultati 35 30 25 20 15 10 5 0.025 35 CONDUCIBILITA 30 0.02 + OSSIGENO 25 DISCIOLTO 0.015 20 15 0.01 10 0.005 5 0 Retta di taratura - fase di arrivo del tracciante 0-0.005-5 y = 0.58118x - 784.42429 1359; 6.46 R 2 = 0.98874 1369; 10.4 1375; 14.4 1391; 24.7 1384; 18.3 1399; 30.5 1420 1400 1380 1360 1340 1320 1300 1402; 29.4 1350; 0.261 0 1340 1350 1360 1370 1380 1390 1400 1410 Cond. (µs/cm) 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 35 30 25 20 15 10 5 08:00 09:00 [Br-] mg/l DO mg/l 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Cond. (µs/cm) Retta di taratura - fase di esaurimento del tracciante 1371; 2.32 y = 0.85364x - 1168.48773 R 2 = 0.96689 1382; 11.9 20:00 21:00 1394; 22.6 O2 Br 22:00 1391; 15.6 23:00 24:00 0.6 0.5 0.4 25:00 1402; 29.4 0.55 0.45 0.3 h.min 0 1365 1370 1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405 Cond. (µs/cm) 26:00 0.35 0.25 0.15 27:00 0.2 tempo
Risultati finali Concentrazioni Volumi di acqua Masse Tempo Br - O2 Massa iniziale 1.3 kg 6.672 g Massa recuperata 0.9996 kg 5.122 g FR 76.892 % 76.769 % 0,9-7,8 µg n-esano eq/(l day) 0,123% = 10 mg di O2 - Tempo residenza medio (day) - Volumi di acquifero (range) - Quantità stechiometrica di contaminante come n-esano
Conclusioni L'elevato fattore di recupero del tracciante (>76%) ha permesso di elaborare i dati sperimentali ottenuti in modo affidabile fino alla determinazione della massa di ossigeno coinvolta nella degradazione. La prova ha dato un valore di ossigeno consumato troppo basso per poter realmente apprezzare l'apporto di una valida biodegradazione. BASSA ATTIVITA DEGRADATIVA
CONSIDERAZIONI FINALI CONDIZIONI VANTAGGI DI APPLICABILITA AL SITO Sperimentazione in situ Zona satura dell acquifero Allestimento di semplice gestione Caratteristiche e concentrazione del Poco costoso contaminante Breve durata Buona permeabilità Non contiene composti tossici Assenza di eterogeneità stratigrafiche Gradiente falda basso e/o noto Assenza/bassa concentrazione di Br- ELEMENTI SVANTAGGI NECESSARI ALLA PROGETTAZIONE Alta concentrazione di O2 nella miscela 1-2 pozzi a disposizione con note Eterogeneità del sottosuolo e flussi caratteristiche (= per ambo i pozzi) preferenziali 1-2 pompe a portata medio-bassa Durata prova: 1 sonda multi-parametro Portata delle pompe Valore di fondo: Ossigeno disciolto e Tempo di residenza medio Conducibilità nell acquifero della 1 o più pre-test soluzione iniettata Progettazione su carta: tempistiche e INCOGNITA della COMUNITA organizzazione del cantiere BATTERICA -? -
Ringraziamenti DISAT, UNIVERSITA DI MILANO BICOCCA Giuseppina Bestetti Andrea Franzetti COPERNICO SRL Adriano Biasiolo Giovanni Porto Walter Di Nunno Dario Montesi