Il Modello Concettuale e cenni sulle principali tecniche di bonifica Giornata di studio “BONIFICHE AMBIENTALI” Villa Demidoff, Parco Mediceo di Pratolino – Vaglia 3 Ottobre 2008 Il Modello Concettuale e cenni sulle principali tecniche di bonifica Dott. Chim. Marco Mazzoni, Ing. Beatrice Sani

Normativa di riferimento Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Normativa di riferimento 1 Determinazione delle condizioni di contaminazione Definizione degli obiettivi degli interventi di bonifica Individuazione delle metodologie di approccio da adottare Aspetti normativi NORMATIVA NAZIONALE: (D.Lgs. 22/97 “Decreto Ronchi”; il D. M. 471/1999) D. Lgs. 152/2006: Parte IV, Titolo V “Bonifica di siti contaminati” NORMATIVA REGIONALE: L.R. 25/1998: approva il 2° Piano Regionale di Gestione dei Rifiuti, 3° stralcio relativo alla Bonifica delle Aree Inquinate (in vigore dal 1° marzo 2000). D.P.G.R. 25 febbraio 2004, n. 14/R, norma tecnica di riferimento (riferito alle procedure disposte dal precedente D.M. 471/99, ancora in vigore in attesa di nuovi provvedimenti attuativi)

D.Lgs 152/06 - Procedura amministrativa Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 D.Lgs 152/06 - Procedura amministrativa 2 Evidenza preliminare Azioni d’emergenza (MISE) I - Caratterizzazione Superamento valori limite MODELLO CONCETTUALE II - Analisi del rischio Calcolo di valori soglia/obiettivo sito-specifici (CSR) Se CSR superate, bonifica fino a CSR Se CSR non superate , sito non contaminato, bonifica non necessaria III – Progetto Bonifica Bonifica e svincolo del sito Messa in sicurezza operativa (siti attivi) Possibile monitoraggio

D.Lgs. 152/06 – Caratterizzazione e MC Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 D.Lgs. 152/06 – Caratterizzazione e MC 3 Ricostruzione storica delle attività sul sito Raccolta dei dati disponibili a priori Piano di indagini preliminari MODELLO CONCETTUALE PRELIMINARE CARATTERIZZAZIONE Esecuzione del piano di indagini Elaborazione dei risultati MODELLO CONCETTUALE DEFINITIVO Progetto preliminare ANALISI DI RISCHIO INTERVENTI DI BONIFICA Progetto definitivo

Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Definizione di MC 4 MODELLIZZAZIONE: Ricostruzione del mondo reale, naturale e antropico, dei suoi elementi e delle interazioni tra di essi, tramite strumenti logici-matematici ASTRAZIONE: Problema reale (complesso) MC: Schema fisico teorico (semplificato) ELEMENTI DEL MC (AdR IN MODALITA’ DIRETTA, Forward) Sorgente della contaminazione Bersaglio della contaminazione Trasporto Vie di migrazione dei contaminanti Esposizione alla contaminazione AdR in modalità diretta: Calcolo del rischio associato ad un recettore esposto derivante da una sorgente di contaminazione a concentrazione nota

Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Elementi del MC 5

Elementi del MC – sorgente di contaminazione Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Elementi del MC – sorgente di contaminazione 6 Sorgenti primarie: elemento che è causa diretta di inquinamento (i.e. accumulo di rifiuti, sversamento nel suolo, etc.) Sorgenti secondarie: elementi soggetti alla contaminazione (sottosuolo e acqua sotterranea) Geometria del sito e della sorgente di contaminazione Parametri caratteristici degli ambienti aperti (aria outdoor) Caratteristiche degli ambienti e dei contaminanti Parametri caratteristici degli ambienti confinati (aria indoor) Parametri chimico-fisici e tossicologici degli inquinanti

Elementi del MC – Il trasporto Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Elementi del MC – Il trasporto 7 Emissione di particolato da suolo superficiale contaminato Volatilizzazione dal terreno contaminato superficiale Volatilizzazione dal terreno contaminato profondo in ambienti aperti Volatilizzazione dall’acquifero superficiale contaminato in ambienti aperti; Volatilizzazione dal terreno contaminato profondo in ambienti confinati; Volatilizzazione dall’acquifero superficiale in ambienti confinati Rilascio degli inquinanti nel sottosuolo e miscelazione nell’acquifero superficiale Trasporto e dispersione in falda

Elementi del MC - Bersagli Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Elementi del MC - Bersagli 8 Recettori Ambientali: ambiente vegetale, ambiente animale; ambiente fisico Recettori Umani: residenti (adulti e bambini), frequentatori, lavoratori Recettori on- site: posti in corrispondenza della sorgente di contaminazione Recettori off- site: posti ad una certa distanza dalla sorgente di contaminazione

Elementi del MC - Bersagli Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Elementi del MC - Bersagli 9 Dati necessari per la determinazione dei bersagli: uso del suolo nell’intorno del sito (residenziale, industriale, commerciale, agricolo, ricreativo) presenza di pozzi e corpi idrici superficiali utilizzo delle acque superficiali e sotterranee (potabile, irriguo, ricreativo) uso attuale del sito e la destinazione d’uso prevista dagli strumenti urbanistici distribuzione della popolazione residente e altre attività antropiche

MC generico di un sito contaminato Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 MC generico di un sito contaminato 10 Sorgente secondaria Meccanismi di Trasporto Vie di esposizione Contatto dermico Ingestione SUOLO Suolo superficiale Erosione ad opera del vento e dispersione in atmosfera SORGENTE PRIMARIA Inalazione di particolato e vapori ARIA Suolo profondo Volatilizzazione e dispersione in atmosfera Ingestione ACQUE SOTTERRANEE Percolazione e diluizione in falda Acque sotterranee Contatto dermico Ingestione ACQUE SUPERFICIALI Trasporto e dispersione in falda

Interventi di BONIFICA e MESSA IN SICUREZZA Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Interventi di BONIFICA e MESSA IN SICUREZZA 11 Distinzione tra Bonifica e Messa in Sicurezza utilizzando il modello Sorgente – Percorso - Bersaglio Percorso BERSAGLIO DELLA CONTAMINAZIONE SITO CONTAMINATO INTERVENTO DI BONIFICA INTERVENTO DI MESSA IN SICUREZZA SITO CONTAMINATO SITO CONTAMINATO BERSAGLIO BERSAGLIO

Tipologie di intervento Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di intervento 12 Per quanto riguarda le Tipologie di Intervento il D. Lgs. 152/2006 così le classifica: Interventi in Situ: effettuati senza movimentazione o rimozione di materiali e suolo inquinato; Interventi ex Situ - On Site: con movimentazione e rimozione di materiali e suolo inquinato ma con trattamento nell’area del sito stesso e possibile riutilizzo; Interventi ex Situ - Off Site: con movimentazione e rimozione di materiali e suolo inquinato fuori dal sito stesso per avviare i materiali negli impianti di trattamento autorizzati o in discarica. SCELTA Individuazione tecnologia applicabile (nei tempi richiesti) Interventi IN SITU - Ristretta applicabilità, più economici Interventi EX SITU – Maggiore applicabilità, maggiori costi Rapporto costo/efficacia

Tipologie di MESSA IN SICUREZZA Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di MESSA IN SICUREZZA 13 Formazione di BARRIERE FISICHE atte a isolare la sorgente di contaminazione (spesso applicate in caso di discariche) Isolamento superficiale Costipazione di un adeguato spessore d'argilla Deposizione di geomembrana Evitare la percolazione delle acque meteoriche Controllare la eventuale fuoriuscita di biogas Limitare le migrazioni per capillarità delle sostanze estranee Resistere ai fenomeni di gelo-disgelo, alle fessurazioni per essiccamento, alle azioni erosive Cinturazione perimetrale Tramite inserimento di palancole metalliche , diaframmi (riempiti con fanghi bentonitici, cemento-bentonite, con eventuale presenza di telo in materiale plastico) Applicati a situazioni stratigrafiche nelle quali sia presente uno strato di terreno naturale continuo, di adeguato spessore e di bassa permeabilità, entro il quale si possa inserire la barriera verticale. Impermeabilizzazione del fondo

Tipologie di BONIFICA - IN SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di BONIFICA - IN SITU 14 AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION (SVE) Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale In Situ Iniezione forzata continua o intermittente di aria nel mezzo saturo. Un impianto di Air Sparging è solitamente accoppiato ad uno di Soil Vapour Extraction per l'eliminazione della componente volatile dei contaminanti che migra dalla zona satura a quella insatura. VOCs (es: TCE) Idrocarburi Suolo saturo (Air Sparging) Suolo insaturo (Soil Vapor Extraction) BIOVENTING (+ SVE) Attivazione del processo biodegradativo per ventilazione forzata del suolo. Immissione forzata nel sottosuolo di aria per aspirazione del gas interstiziale o per insufflazione diretta. L'ossigeno apportato alla flora batterica autoctona funziona da elletron accettore per le reazioni di biodegradazione.

Tipologie di BONIFICA - IN SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di BONIFICA - IN SITU 15 LAND FARMING AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale In Situ Coltivazione del suolo (aggiunta di concimi e periodica dissodatura) al fine di promuovere la proliferazione della flora batterica eterotrofa in presenza di un determinato contaminante organico. Tecnologia di tipo microbiologico. Idrocarburi e Composti organo-alogenati Suolo insaturo (solo la parte corticale)

Tipologie di BONIFICA - IN SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di BONIFICA - IN SITU 16 SOIL FLUSHING AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale In Situ Lavaggio in situ del sottosuolo tramite acqua pura o additivata. Solubilizzazione, o estrazione per via chimica del contamiannate tramite soluzioni acquose direttamente iniettate nel sottosuolo. VOCs Composti organici colorurati Idrocarburi Pesticidi Metalli (es. As, Pb) Saturo e Insaturo

Tipologie di intervento IN SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di intervento IN SITU 17 STABILIZZAZIONE/SOLIDIFICAZIONE AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale In Situ, (Ex Situ) Misura di messa in sicurezza permanente. Impiega leganti inorganici (cemento, calce, resine a scambio ionico) e organici (resine termoplastiche e termoindurenti) che solidificando confinano fisicamente la contaminazione entro un volume definito (solidificazione). Composti organici colorurati Idrocarburi Pesticidi Metalli (es. Pb, Cr VI) Suolo insaturo Suolo saturo (Ex situ previa essiccazione)

Tipologie di intervento EX-SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di intervento EX-SITU 18 COMPOSTAGGIO ( o BIOPILE) AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale Ex-situ (On site, Off site) Bonifica microbiologica di cumuli di terreno contaminato areati per rivoltamento o insufflazione/aspirazione forzata di aria. La tecnologia premette un preciso controllo delle condizioni di processo. Idrocarburi Composti organici alogenati Suolo insaturo. Terreno rimosso e portato nell’area di trattamento

Tipologie di intervento EX-SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di intervento EX-SITU 19 BIOSLURRY REACTOR AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale Ex-situ (On site, Off site) Trattamento di biodegradazione spinta in bioreattori. Biodegradazione aerobica o anaerobica in reattore controllato. Il materiale viene mescolato ad acqua e reagenti in maniera da ottenere un fase fluida (Slurry) che favorisce il contatto del contaminante con la biomassa. Idrocarburi Composti organici alogenati Suolo insaturo

Tipologie di intervento EX-SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di intervento EX-SITU 20 SOIL WASHING AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale Ex-situ (On site, Off site) Lavaggio ex situ del suolo corticale tramite acqua pura o additivata. Separazione per via fisico chimica della frazione fine del terreno al quale è assorbita la maggior parte della contaminazione. Gli additivi consentono la bonifica della frazione fine. Idrocarburi Composti organici clorurati VOCs Metalli ( Cd, Pb) Suolo corticale

Tipologie di intervento EX-SITU Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di intervento EX-SITU 21 TERMODISTRUZIONE AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale Ex-situ (Off site) Combustione e distruzione ad elevate temperature in sistemi off site dei suoli. Ossidazione termica della sostanza organica. Recupero dei contaminati inorganici dal particolato e dalle ceneri di combustione. Metalli (Cr VI) Pesticidi PCB Solventi clorurati Suolo insaturo corticale

Tipologie di BONIFICA INNOVATIVE Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di BONIFICA INNOVATIVE 22 AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Denominazione Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale ELECTRO REMEDIATION Insitu (Ex situ, on site) L'applicazione di correnti ai volumi di terreno da sottoporre a trattamento innesca una serie di fenomeni (elettromigrazione, elettroosmosi) che favoriscono il desorbimento dei contamianati dalla matrice e il loro trasferimento verso il catodo o l'anodo dove possono essere captati. Composti organici clorurati Metalli (Cr, Hg, Pb, As) Suolo insaturo corticale OSSIDAZIONE CHIMICA IN SITU In situ Immissione di agenti ossidanti (KMnO4, NaMnO4, H2O2, O3) nel volume di suolo contaminato. Ossidazione in situ dei contaminanti presenti in falda e nella zona insatura. Idrocarburi Composti organici alogenati Suolo insaturo Falda RIDUZIONE CHIMICA IN SITU In Situ Immissione di agenti riducenti in situ. Riduzione in situ dei contaminanti presenti in falda e nella zona insatura. (S2O42-, H2S, Fe0). Solventi clorurati Pesticidi PCB Cr VI

Tipologie di BONIFICA INNOVATIVE Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Tipologie di BONIFICA INNOVATIVE 23 AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Denominazione Tipo di intervento Descrizione Tipo di contaminante Matrice ambientale VETRIFICAZIONE In Situ Applicazioni di intense correnti elettriche al terreno al fine di favorire la fusione di un intero volume e la formazione di un monolite vetroso. La massa monolitica che viene a formarsi intrappola la contaminazione inorganica evitando che questa possa interagire con le altre matrici ambientali. I contaminanti organici vengono termodistrutti. Composti organici clorurati Metalli (Cr, Cu) Suolo insaturo corticale DESORBIMENTO TERMICO Ex Situ (on site) Consiste nella vaporizzazione tramite riscaldamento del terreno, dei contaminanti organici. Metalli (As,Hg) PHYTOREMEDIATION Piantumazione di selezionate specie vagetali. Consente di ottenere: fitoestrazione, fitostabilizzazione, fitodegradazione, fitovolatilizzazione Idrocarburi Metalli (Cd, Pb, Hg) Suolo saturo e insaturo (profondità apparato radicale)

Ci vedremo per approfondire il tema delle Giornata di studio: BONIFICHE AMBIENTALI – 3 Ottobre 2008 Conclusioni 24 AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION Ci vedremo per approfondire il tema delle TECNICHE DI BONIFICA In un apposito Convegno che l’Ordine dei Chimici della Toscana organizzerà nel prossimo mese di dicembre Riferimenti e approfondimenti: ISPRA (ex-APAT) http://www.apat.gov.it/site/it-IT/Servizi_per_l'Ambiente/Siti_contaminati/ BANCA DATI TOSSICOLOGICA http://bdt.regione.puglia.it/home.html FEDERAL REMEDIATION TECHNOLOGIES ROUNDTABLE http://www.frtr.gov/default.htm

Grazie per l'attenzione ! Giornata di studio “BONIFICHE AMBIENTALI” Villa Demidoff, Parco Mediceo di Pratolino – Vaglia 3 Ottobre 2008 Grazie per l'attenzione ! Dott. Chim. Marco Mazzoni, m.mazzoni@hydrogeavision.it Ing. Beatrice Sani , b.sani@hydrogeavision.it www.hydrogeavision.it