Le Risorse Idriche

Pillola 1

La vulnerabilità di un acquifero è la sua "suscettibilità specifica[...]ad ingerire e diffondere, anche mitigandone gli effetti, un inquinante fluido o idroveicolato tale da produrre impato sulla qualità dell'acqua sotterranea nello spazio e nel tempo" (Civita,1987).
La possibilità che le acque sotterranee possano essere inquinate dipende dalla velocità con cui avviene il trasferimento della sostanza dal piano campagna alla superficie della falda, dall'entità dell'infiltrazione, dal percorso effettuato e dai meccanismi chimico-fisico-biologici che operano selettivamente in relazione al tipo di terreno e di sostanze.
Nei prossimi interventi discuteremo con più dettaglio da quali parametri dipendono i fattori descritti in precedenza.

Pillola 2

I criteri necessari per valutare la vulnerabilità degli acquiferi (e per costruire di conseguenza le CARTE DELLA VULNERABILITA') si basano principalmente su:

- Tempo di transito dell'acqua e di un eventuale fluido da essa trasportato nel mezzo non saturo, fino a raggiungere la superficie piezometrica dell'acquifero soggiaciente.

- Dinamica del deflusso idrico sotterraneo e di un eventuale inquinante fluido trasportato dall'acqua nel mezzo non saturo.

- Concentrazione residua di un inquinante fluido trasportato dall'acqua al suo arrivo nel mezzo saturo rispetto alla concentrazione iniziale (CAPACITA' DI ATTENUAZIONE DEL MEZZO NON SATURO).

Pillola 3

I parametri di base che vanno considerati per determinare il tempo di transito dell'acqua (e di un eventuale inquinante) nel Mezzo Non Saturo (MNS) sono:

- lo spessore del MNS (ovvero la soggiacienza della falda);

- se il MNS è un terreno: tessitura e granulometria, porosità toale ed efficace, ritenzione specifica, umidità e pressione capilare, permeabilità orizzontale e verticale;

- se il MNS è una roccia: litologia, indice di fratturazione, indice di carsificazione, struttura dell'ammasso roccioso, permeabilità verticale ed orizzontale (è consigliabile sempre effettuare un accurato rilievo geologico tecnico dell'ammasso roccioso, ponendo particolare attenzione ai parametri riguardanti la caratterizzazione delle famiglie di discontinuità);

- densità, viscosità e solubilità in acqua degli inquinanti;

- ricarica attiva media globale attraverso il calcolo di un bilancio idrico che tenga conto delle precipitazioni, dell'evapotraspirazione e del ruscellamento superficiale.

Pillola 4

Il deflusso idrico sotterraneo è il risultato dell'interazione di numerosi fattori, che sarebbe opportuno investigare con il maggior dettaglio possibile, specie se si considera l'importanza di conoscere la direzione e la velocità di trasporto di un contaminante che abbia raggiunto la falda acquifera.
Per ricostruire le caratteristiche dinamiche del deflusso sono necessari:

- Caratteristiche idrogeologiche dell'acquifero (porosità cinematica, permeabilità orizzontale e verticale, dispersività longitudinale e trasversale, immagazzinamento, velocità effettiva di flusso...);

- Struttura, geometria e gradiente idraulico dell'acquifero;

- Temperatura dell'acqua e dell'acquifero;

- Densità, viscosità e solubilità in acqua degli inquinanti

Pillola 5

La capacità di attenuazione dell'impatto degli inquinanti sulla falda esercitata dal Mezzo Non Saturo dipende essenzialmente da:

-Soggiacenza della falda
-Ricarica attiva media globale
-Acclività e uso della superficie topografica
-Densità del reticolo drenante e rapporti con l'acquifero
-Spessore, tessitura, composizione mineralogica, ritenzione specifica, caratteri chimico-fisici, permeabilità del suolo e del mezzo non saturo in generale.

Pillola 6

Il metodo DRASTIC può essere utilizzato per valutare la vulnerabilità di un sito alla contaminazione delle acque sotterranee. Si tratta di applicare una classificazione parametrica che considera sette aspetti dell'acquifero, richiamati dall'acronimo DRASTIC:

*Distanza tra piano campagna e superficie della falda
*Ricarica dell'acquifero
*Acquifero presente
*Suolo che costituisce la copertura superficiale
*Topografia dell'area
*Impatto della Zona Non Satura
*Conducibilità idraulica.
E' necessario attribuire ad ognuno di essi un coefficente, stimabile attraverso alcuni diagrammi, reperibili nella pubblicazione originale, a cui senz'altro si rimanda per ulteriori approfondimenti. [Aller, Bennet, Lehr, Petty - DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potetial using hydrogeological settings - EPA/600/2-85/018, National Water Well Association, Worthington, 1985]

Pillola 7

Spesso nello studio dei metodi di prevenzione dell'inquinamento delle falde acquifere, il mezzo non saturo (o -per dirla come i "vecchi" e saggi geologi- il terreno aerato) è trascurato; in realtà, come abbiamo già avuto modo di vedere insieme, esso ricopre un ruolo importantissimo poichè costituisce la prima barriera difensiva delle falde.

Pillola 8

Un terreno sciolto, dal punto di vista fisico e idrogeologico, è generalmente considerato come un sistema di tubi capillari, costituiti dagli spazi non occupati dalla fase solida, detti "vuoti".
I vuoti sono disponibili ad ospitare sia una fase gassosa sia una fase liquida: in condizioni naturali la fase gassosa è costituita dall'aria mentre la fase liquida è costituita dall'acqua. Lo stato e la quantità dell'acqua contenuta nel terreno permettono di distinguere, lungo un profilo verticale di un terreno sciolto, tre zone che sono rispettivamente, dall'alto verso il basso:

- una Zona Non Satura

- una zona di transizione o Frangia Capillare

- la Falda Freatica.

Pillola 9

Tutta l'acqua presente in un terreno poroso è soggetta a diversi campi di forze, e principalmente:

- la forza peso;

- la forza elettrostatica, attiva soprattutto in prossimità dei cristalli di minerali argillosi, i quali avendo, come è noto, una superficie elettricamente non neutra, tendono ad attirare le molecole d'acqua in virtù della polarità di queste ultime;

- le forze di tensione superficiale, responsabili dei fenomeni di capillarità, a causa dei quali l'acqua ha facoltà di essere trattenuta o anche di risalire nei pori. L'entità del fenomeno è inversamente proporzionale alla sezione dei pori e quindi al quadrato del diametro dei grani

Pillola 10

Le grandezze che caratterizzano le proprietà idrauliche dei suoli definiscono le modalità di circolazione nel mezzo non saturo e la possibilità che vi sia un passaggio d'acqua dai livelli superiori a quelli inferiori. Nei prossimi interventi vedremo insieme le definizioni delle principali proprietà e i metodi di misura consigliati.

CAPACITA' DI CAMPO (CC)
Rappresenta la quantità d'acqua che un terreno può trattenere nei pori capillari contro la forza di gravità e in condizioni di equilibrio idrico temporaneo (acqua dei micropori) - Misura diretta [Beretta G.P., 1992] - Metodo speditivo di Romano-Lauciani [1979]

Pillola 11

Il PUNTO DI APPASSIMENTO (PA) è il livello di umidità del terreno al quale una pianta può appassire (determinabile con il cosiddetto metodo delle "piante in vaso", in Beretta G.P., 1992).
Inoltre:

-Relazione di Briggs e Schantz (1912): PA=0.5434 CC
-Formula di Tombesi e Macella per terreni con media e alta capacità di campo (1980): PA=(0.87 CC)-6.368

Pillola 12

La SATURAZIONE PERCENTUALE (SP)è la massima quantità d'acqua che un terreno può contenere quando, con azione di mescolamento esercitata in presenza di quantità crescenti d'acqua, è stato demolito il suo stato di aggregazione naturale.

- Ricavabile dalla relazione approssimata (in Beretta G.P., 1992)

Pillola 13

La Velocità di Infiltrazione (VI) è rappresentata dalla capacità di un terreno di lasciare infiltrare acqua al suo interno, espressa in mm/ora.

Metodologie per la determinazione di VI:

- Apparecchio di Muntz (in Tombesi, 1982)
- Infiltrometro a doppio anello (ASTM D 3385-75, 1979)
- Infiltrometro a doppio anello sigillato (derivazione dell'infiltrometro a doppio anello della serie ASTM)
- Bat Porous Probe (Daniel D.E., 1987)

Pillola 15

La permeabilità laterale profonda (PL) fornisce il valore della componente orizzontale della permeabilità di un terreno.

Metodi di determinazione:

- Shallow well pump-in test (Boast C.W., Kirkham D., 1971; Bouwer H., Jacksons R.D., 1974; Tombesi L., 1982; Van Beers W.F.J., 1979;).

Pillola 16

La contaminazione del suolo e del sottosuolo deriva dalla immissione involontaria, per incuria o dolosa di sostanze inquinanti in superficie o direttamente nel sottosuolo.

Distinguiamo quindi:

A) CONTAMINAZIONE INVOLONTARIA: a seguito di incidenti stradali con sversamento di sostanze inquinanti, incendi, esplosioni, migrazioni di sostanze contaminanti provenienti da un luogo diverso, etc.

B) CONTAMINAZIONE PER INCURIA: a seguito di perdite da serbatoi interrati o da fognature sconnesse, piccoli sversamenti protratti nel tempo, immagazzinamento non corretto di sostanze inquinanti, etc.

C) CONTAMINAZIONE DOLOSA: a seguito di interramento incontrollato e/o immissione nel sottosuolo attraverso pozzi perdenti di sostanze inquinanti.

Pillola 17

In base alle considerazioni precedenti (vedi Pillola 16), si possono individuare alcune aree potenzialmente soggette ad una verifica per la tutela ambientale del territorio:

1. Discariche incontrollate di rifiuti speciali e/o tossico-nocivi e/o rifiuti solidi urbani o assimilabili.

2. Attività industriali dismesse.

3. Aree sulle quali si abbia fondata ragione di ritenere che vi sia una alterazione della qualtà del suolo e/o del sottosuolo, in seguito a sversamenti e spargimenti involontari, per incuria o dolosi, di sostanze inquinanti.

Pillola 18

Tra le aree suscettibili di un controllo della qualità del suolo e del sottosuolo, al fine di operare una adeguata protezione delle risorse idriche sotterranee, annoveriamo:

- siti con stoccaggio in serbatoi interrati (depositi di carburanti, stazioni di servizio);

- siti con impianti di produzione di sostanze potenzialmente inquinanti o con lavorazioni particolari (pesticidi, vernici, farmaceutici, tintorie, cromature, galvanotecniche, etc.)

- siti con impianti di stampaggio di materie plastiche, industrie elettroniche ed elettromeccaniche (ampio uso di solventi);

- siti con insediamenti artigianali tipo carrozzerie e carpenterie metalliche (ampio uso di solventi e vernici);

- siti con attività di fabbricazione di mobili (ampio uso di collanti);

- aree poste a valle di siti contaminati (contaminazione trasportata dalle acque sotterranee);

- ex aree di cava ricolmate e vegetate (possibile presenza di discariche abusuve nel sottosuolo);

- tutti i siti e/o gli impianti a rischio ove sia noto l'intervento recente dei Vigili del Fuoco.

Pillola 19

La prima fase di verifica di un'area ritenuta a rischio dal punto di vista della contaminazione del suolo e/o del sottosuolo deve necessariamente comprendere una valutazione preliminare articolata in alcune operazioni:

A) Ricerca bibliografica con raccolta ed esame di tutti i dati esistenti, con particolare attenzione a:
1. Letteratura e cartografia geologica e pedologica
2. Stratigrafia dei pozzi e/o dei sondaggi terebrati nell'area.

B) Esame di tute le foto aeree reperibili, possibilmente riferite ad epoche diverse.

C) Ricognizione sul sito.

D) Raccolta di testimonianze dirette mediante interviste e/o documenti storici.

L'esito della valutazione preliminare permette di individuare le potenziali sorgenti di contaminazione eventualmente esistenti, le possibili vie di diffusione dei contaminanti e i relativi bersagli. Se in seguito alla valutazione preliminare l'area viene giudicata non contaminata, il sito viene abbandonato; se viceversa l'area è giudicata come probabilmente contaminata, oppure i dati non sono sufficienti per esprimere un giudizio, si deve procedere ad un approfondimento analitico del sito.

Pillola 20

Il metodo principe per l'esecuzione di indagini di tipo diretto in aree contaminate, o ritenute tali, è il sondaggio geognostico.
La scelta del tipo di perforazione deve essere determinata dalle necessità richieste dal singolo caso di caratterizzazione in esame, ma deve comunque consentire il prelievo di campioni per una corretta valutazione della distribuzione della contaminazione del terreno nelle tre dimensioni.
In ogni caso, dovranno sempre essere adottate opportune cautele necesarie ad evitare fenomeni di "cross contamination" (o contaminazione incrociata); in particolare:

- il carotaggio deve essere effettuato per quanto possibile a secco, utilizzando un carotiere di opportuno diametro ed evitando fenomeni di surriscaldamento;

- al termine di ogni manovra deve essere effettuata la pulizia delle aste, dei carotieri e dei tubi di rivestimento utilizzando un'idropulitrice a vapore ad alta pressione, allo scopo di eliminare ogni residuo della manovra precedente;

- la perforazione dovrà essere seguita immediatamente dal rivestimento provvisorio del foro senza fluido in circolazione, o limitandone l'uso al minimo indispensabile.

Pillola 21

Nel corso della realizzazione di sondaggi a carotaggio continuo e/o scavi superficiali è opportuno eseguire campionamenti di terreno.

Le operazioni di campionamento devono essere eseguite attenendosi a quanto previsto dalla normativa vigente ed utilizzando metodologie indicate da Enti specializzati nel settore quali:

- Manuale UNICHIM n. 175/94, schede C-02 e C-03

- Metodiche IRSA-CNR n. 64, Appendice 1 (modalità di formazione del campione)

- US EPA Removal Program Representative Sampling Guidance Vol.1 - Soil

- US EPA SOP #2012, soil sampling

- US EPA SOP #2006, soil sampling

Pillola 22

Il campione di terreno prelevato per la caratterizzazione di un sito contaminato deve essere costituito in modo da rappresentare sia l'andamento geologico sia l'inquinamento presente.

In altre parole, da ciascuna carota devono essere prelevati tanti campioni quante sono le evidenti discontinuità, in modo da rendere possibile anche la ricostruzione del suolo contaminato.
Tali discontinuità possono essere costituite da diversi orizzonti litologici attraversati o da un'evidente variazione visiva o olfattiva dello stesso materiale.

Pillola 23

La caratterizzazione delle aree contaminate prevede anche indagini idrogeochimiche a carico della falda (o delle falde, se del caso), per la determinazione di un eventuale stato di contaminazione, sia dal punto di vista qualitativo che da quello quantitativo.

A tale scopo si rende necessaria l'installazione di piezometri di controllo con il duplice scopo di verificare la quota piezometrica della falda captata e di consentire il prelievo di acque sotterranee.

Il D.M. 471/99 stabilisce il numero di piezometri da installare in ciascun caso:

- area fino a 50 ettari: almeno 4 piezometri

- area compresa tra 50 e 100 ettari: almeno 6 piezometri

- area compresa tra 100 e 250 ettari: almeno 8 piezometri

- area superiore ai 250 ettari: almeno 1 piezometro ogni 25 ettari.

Pillola 24

Anche per quanto concerne i punti di campionamento di suolo e sottosuolo il D.M. 471/99 fornisce indicazioni ben precise:

nel caso si proceda con una disposizione a griglia, il lato di ogni maglia potrà variare da 25 a 100 m a seconda del tipo e delle dimensioni oggetto di indagine. I punti di indagine possono essere localizzati in corrispondenza dei nodi della griglia (ubicazione sistematica) oppure all'interno di ogni maglia in posizione opportuna (ubicazione sistematica casuale), oppure posizionati casualmente all'interno delle maglie della griglia a seconda dei dati conoscitivi ottenuti dalla fase di indagine preliminare o della situazione logistica (presenza di infrastrutture, sottoservizi, etc.).

Riguardo al numero dei punti di indagine, indicativamente ci si può regolare così:

- Area < 1 ettaro: almeno 5 punti

- Area tra 1 e 5 ettari: da 5 a 15 punti

- Area tra 5 e 25 ettari: da 15 a 60 punti

- Area tra 25 e 50 ettari: da 60 a 120 punti

Pillola 25

Con il D. Lgs. 22/97 art. 17 comma 6 , è stato introdotto il concetto di “misure di sicurezza” adottate su un sito al fine di impedire danni derivanti dall’inquinamento residuo, qualora i limiti di accettabilità di contaminazione non possano essere raggiunti, neppure con l’applicazione delle migliori tecnologie disponibili a costi sopportabili.

Il regolamento attuativo del D. Lgs 22/97, il D.M. 471/99 , oltre a definire i limiti di accettabilità della contaminazione dei suoli, nel sottosuolo e nelle acque sotterranee, ha ripreso e sviluppato il concetto di “bonifica con misure di sicurezza”, specificando all’art. 5 che, qualora un progetto preliminare di bonifica dimostri che i valori di concentrazione limite accettabili, indicati nell’allegato 1, non possono essere raggiunti, nonostante l’applicazione, secondo i principi della normativa comunitaria, delle migliori tecnologie disponibili a costi sopportabili, possono essere previsti interventi di bonifica con misure di sicurezza , che siano in grado comunque e in ogni caso di garantire la tutela ambientale e sanitaria, anche se le concentrazioni residue presenti nel sito sono superiori alle concentrazioni limite tabellari.

Le concentrazioni residue vanno determinate in base all’applicazione di una metodologia di analisi di rischio , secondo dei requisiti e delle specifiche tecniche sviluppate nell’allegato 4 del D.M. 471/99.

Pillola 26

I metalli rappresentano una delle specie chimiche contaminanti che più spesso si rinvengono nelle acque sotterranee.

E' possibile classificare i metalli in relazione alla loro tossicità per l'organismo:

- Metalli a tossicità elevata: antimonio, arsenico, cadmio, cromo, piombo, mercurio, nichel.

- Metalli a tossicità modesta: rame, ferro, manganese, selenio, zinco.

- Metalli a tossicità bassa: alluminio, argento, stronzio, tallio, stagno.

Pillola 27

IL PIOMBO (Pb)

è presente nell'ambiente sotto varie forme:
- Pb metallico
- Pb in forma ionica
- Sali di Pb
- Composti organometallici

L'uso industriale del Pb è legato ai seguenti processi produttivi:
- Processi di fusione
- Preparazione di vernici
- Produzione di antiparassitari
- Industria della plastica
- Filiera dei combustibili

I valori limite di concentrazione del Pb stabiliti dal D.M. 471/99 sono i seguenti:
- 10 ug/l nelle acque sotterranee;
- 100 mg/Kg nei terreni ad uso verde pubblico e residenziale
- 1000 mg/Kg nei terreni ad uso industriale.

Pillola 28

Il Cadmio (Cd) trova impiego nei seguenti settori industriali:

- Produzione di accumulatori e batterie
- Ricopertura di metalli
- Produzione di vernici
- Stabilizzazione di materie plastiche - Stabilizzazione di materie plastiche
- Additivazione di carburanti per aviazione
- Assorbimento di neutroni in reattori nucleari

Limiti di concentrazione previsti dall'Allegato 1 del D.M. 471/99:
- Terreni ad uso residenziale: 2 mg/Kg
- Terreni ad uso industriale e commerciale: 15 mg/Kg
- Acque sotterranee: 5 ug/l

Pillola 29

Il Mercurio Hg

Secondo alcune stime circa l’80% del mercurio immesso nell’ambiente deriva da fonti naturali (erosione delle rocce da parte degli agenti atmosferici e dei fiumi, vaporizzazione dalla crosta terrestre). Il rimanente 20% è di origine antropica e deriva:

- dalla combustione di petrolio e carbone
- da perdite relative all’utilizzo del mercurio nell’industria delle vernici e della carta (come antimuffa)
- dall’industria della plastica (catalizzatore nella sintesi di poliuretani e del cloruro di vinile)
- dagli impianti cloro-soda (ove è utilizzato come catodo nell’elettrolisi del cloruro di sodio)
- nella fabbricazione di dispositivi elettrici (lampade a vapori di mercurio, batterie, interruttori a mercurio)
- nella fabbricazione di termometri e barometri

I limiti di concentrazione massima ammissibile stabiliti dal D.M. 471/99 sono rispettivamente:

- Terreni "Colonna A" (uso residenziale e verde pubblico): 1 mg/Kg
- Terreni "Colonna B" (uso industriale e commerciale) : 5 mg/Kg
- Acque sotterranee: 1ug/l

Pillola 30

Il Cromo Cr

Il cromo è presente nella crosta terrestre in concentrazioni variabili comprese tra 80 e 200 ppm, con un valore medio di 125 ppm. Sebbene questo metallo pesante abbia stati di ossidazione compresi tra -2 e +6, lo stato più comunemente presente in natura è +3. Il cromo e i suoi composti sono largamente utilizzati nell'industria; in particolare, gli impieghi principali sono:

-cromatura protettiva delle superfici metalliche;
-produzione di leghe e acciaio;
-concia delle pelli;
-produzione di vernici e materiale refrattario;

Introduzione dei cromati nelle acque di raffredamento per prevenire i fenomeni di corrosione.
Gli effetti più dannosi per l'uomo risultano dell'esposizione ai composti del cromo esavalente (cromati). Le CMA previste dal D.M. 471/99 come obiettivo di bonifica sono le seguenti:

Terreni
-Cromo totale: 150 ppm per uso residenziale; 800 ppm per uso industriale.
-Cromo esavalente: 2 ppm per uso residenziale; 15 ppm per uso industriale.

Acque sotterranee
-Cromo totale: 50 ppb
-Cromo esavalente: 5 ppb