Le ESM ed il campionamento ai sensi del D.M. 471/99

Sommario

1.1      Riferimenti normativi alla bonifica e al piano di caratterizzazione

1.2      Piano di caratterizzazione

1.3      Il campionamento

1.3.1  Suolo e sottosuolo

1.3.2  Campionamento di acque sotterranee

1.3.3  Campionamento di gas interstiziali

1.1      Riferimenti normativi alla bonifica e al piano di caratterizzazione

Il processo normativo nasce con le direttive dell’Unione Europea 91/156/CEE sui rifiuti, 91/689/CEE sui rifiuti pericolosi e 94/62/CEE sui rifiuti di imballaggio, direttive recepite in Italia con il D.lgs. 22/97 (Decreto Ronchi),il quale, nell’art. 17, introduce una disciplina specifica relativa alla bonifica e al ripristino ambientale dei siti inquinati.

Le norme attuative del suddetto articolo sono riportate nel D.M. 471/99 che definisce gli aspetti tecnici ed operativi degli interventi di bonifica e fissa i limiti di accettabilità delle contaminazioni.

Nell’art. 10 del decreto vengono definiti i tre livelli di approfondimenti tecnici progressivi nei quali si deve articolare qualsiasi intervento di recupero: Piano della Caratterizzazione, Progetto Preliminare e Progetto Definitivo, ognuno dei quali si conclude con la presentazione all’autorità competente di una Relazione Tecnica Descrittiva, corredata dai relativi Elaborati tecnici.

1.2      Piano di caratterizzazione

E’ evidente come la validità e completezza del Piano di Caratterizzazione siano indispensabili alla buona qualità della progettazione; gli allegati 2 e 4 del D.M. 471/99 contengono utili indicazioni sugli obbiettivi e i contenuti del suddetto piano, rimandando all’esperienza del progettista la scelta dei metodi e delle tecnologie più appropriati per raggiungere gli obbiettivi preposti:

“Il Piano della caratterizzazione descrive dettagliatamente il sito e tutte le attività che si sono svolte o che ancora si svolgono; individua le correlazioni tra le attività svolte e tipo, localizzazione ed estensione della possibile contaminazione; descrive le caratteristiche delle componenti ambientali sia all’interno del sito che nell’area da esso influenzata; descrive le condizioni necessarie alla protezione ambientale e alla tutela della salute pubblica; presenta un piano delle indagini da attuare per definire tipo, grado ed estensione dell’inquinamento”.

Secondo la normativa il Piano deve articolarsi in tre sezioni distinte:

1) Raccolta ed organizzazione dei dati esistenti

2) Caratterizzazione del sito e formulazione preliminare del Modello Concettuale

3) Piano di investigazione iniziale

1) Durante la prima fase di audit ambientale, raccolta e sistemazione dei dati esistenti è necessario acquisire tutte le informazioni e le documentazioni necessarie di carattere generale e specifico (amministrative, normative, urbanistiche, tecniche, impiantistiche,ecc..), effettuare colloqui ed interviste con personale specializzato o con persone che abbiano memoria storica del sito, realizzare sopralluoghi mirati ed infine elaborare i dati raccolti.

In questo modo è possibile definire i punti di maggiore criticità, la storia del sito e la sua caratterizzazione generale contenente: inquadramento territoriale, inquadramento geologico ed idrogeologico, andamento della superficie della falda ed uso degli acquiferi.

Per un elenco maggiormente particolareggiato delle informazioni, documentazioni ed elaborazioni cartografiche da raccogliere in questa fase progettuale si rimanda alla lettura dell’Allegato 4.

2) Terminata l’elaborazione dei dati storici si passa alla seconda sezione: Caratterizzazione del sito e formulazione preliminare del Modello Concettuale.

“Ai fini di una progettazione che rispetti i criteri di qualità è fondamentale la definizione del Modello Concettuale del sito: con questo vengono infatti descritte le caratteristiche specifiche del sito in termini di fonti della contaminazione; grado ed estensione della contaminazione del suolo, del sottosuolo, delle acque superficiali e sotterranee del sito e dell’ambiente da questo influenzato; percorsi di migrazione dalle sorgenti di contaminazione ai bersagli ambientali e alla popolazione”.

“Il modello concettuale deve permettere di individuare nel dettaglio le caratteristiche di impianti e strutture presenti nel sito, le caratteristiche dei rifiuti e le modalità dello stoccaggio e definire in che misura possono aver generato inquinamento di suolo, sottosuolo, materiali inerti, acque sotterranee e superficiali”.

“Questa schematizzazione del sito è la base per: la definizione degli obiettivi di bonifica, la formulazione del Progetto, la valutazione del rischio e la selezione delle eventuali misure di sicurezza permanente. In questa sezione si richiede la formulazione preliminare del modello concettuale sulla base dei dati raccolti nella sezione precedente. In seguito con l’integrazione dei risultati delle analisi chimico-fisiche e di altro tipo realizzate durante il campionamento, le indagini e le analisi verrà formulato un modello concettuale definitivo”.

“L’obiettivo è quello di raccogliere tutti gli elementi che servono a: definire l’estensione dell’area da bonificare; i volumi di suolo contaminato; le caratteristiche rilevanti dell’ambiente naturale e costruito; il grado di inquinamento delle diverse matrici ambientali; le vie di esposizione e le caratteristiche della popolazione su cui possono manifestarsi gli effetti dell’inquinamento”.

3) A questo punto si può passare alla terza sezione, la fase di investigazione fondata sulle attività di indagine in sito.

Questa è la parte fondamentale della caratterizzazione poiché permette di inquadrare da un punto di vista quantitativo l’eventuale contaminazione e quindi di proseguire con l’applicazione dei modelli di flusso e trasporto i quali, unitamente alle considerazioni di carattere tossicologico, forniscono le basi complete per effettuare una corretta analisi di rischio e progettare un eventuale intervento.

“Ai fini della completa valutazione del rischio di inquinamento per l’ambiente naturale, il territorio urbanizzato e del danno per la salute pubblica, dovranno essere condotte analisi del suolo, sottosuolo, acque sotterranee e superficiali e delle componenti ambientali che possono essere state interessate dalla migrazione delle sostanze presenti nella sorgente di contaminazione”.

“Il piano di investigazione iniziale è mirato a:

·           verificare, sulla base delle ipotesi formulate nelle sezioni precedenti, l’effettivo inquinamento generato da singoli impianti, strutture e rifiuti stoccati alle diverse matrici ambientali

·           individuare le fonti di ogni inquinamento, tra cui impianti dismessi, impianti in attività, rifiuti stoccati o suolo contaminato

·           definire, confermare e integrare i dati relativi alle caratteristiche geologiche, idrogeologiche, pedologiche, idrologiche del sito e ad ogni altra componente ambientale rilevante per l’area interessata

·           definire accuratamente l’estensione e le caratteristiche dell’inquinamento del suolo, del sottosuolo, dei materiali di riporto, delle acque sotterranee e superficiali e delle altre matrici ambientali rilevanti”.

Schematizzando le operazioni che è necessario compiere nel processo di investigazione, si possono individuare i seguenti passaggi:

·          Rilievi geofisici

·          Prelievo di campioni di terreno o di rifiuto

·          Monitoraggio e campionamento dei gas interstiziali

·          Monitoraggio e campionamento delle acque sotterranee

·          Analisi chimiche di laboratorio

·          Elaborazione dei dati raccolti

·          Redazione del rapporto tecnico

Possiamo quindi osservare come le operazioni di campionamento ricoprano un ruolo fondamentale nel passaggio progettuale di Caratterizzazione del sito, per questo nell’Allegato 4, nel quale viene esposta la procedura di formulazione del Piano di Caratterizzazione, viene espressamente richiesto che vengano riportate nel Piano la scelta dei punti e delle modalità di campionamento che devono rispettare le direttive poste nell’Allegato 2 (Procedure di riferimento per il prelievo e l'analisi dei campioni).

Vediamo il delicato processo di campionamento, le disposizioni della normativa, le criticità e le soluzioni tecnologiche disponibili per superarle.

1.3      Il campionamento (Sommario)

“Il campionamento e le analisi da condurre su un sito potenzialmente inquinato e sull’ambiente circostante da questo influenzato devono garantire di:

·          individuare tra le possibili fonti presenti nel sito quelle che hanno effettivamente determinato la situazione di inquinamento. Le fonti potenziali di inquinamento sono definite sulla base della caratterizzazione del sito condotta secondo le indicazioni dell’Allegato 4 e comprendono: i luoghi di accumulo e stoccaggio di rifiuti e materiali pericolosi, vasche e serbatoi fuori terra ed interrati, pozzi disperdenti, cumuli di rifiuti in contenitori o dispersi, tubature, fognature.

·          verificare l'esistenza di inquinamento di suolo, sottosuolo, materiali di riporto, acque superficiali e sotterranee, atmosfera; definire il grado, l’estensione volumetrica dell’inquinamento e la presenza di eventuali focolai di contaminazione; delimitare il volume delle aree di interramento di rifiuti

·          individuare le possibili vie di dispersione e migrazione degli inquinanti dalle fonti e rilevare la concentrazione delle sostanze inquinanti nelle diverse matrici ambientali (suolo e sottosuolo, acque superficiali e sotterranee, atmosfera, polveri) influenzate dal sito

·          definire, in particolare, la ricostruzione delle caratteristiche geologiche ed idrogeologiche dell’area ed ottenere i parametri necessari a condurre nel dettaglio l’analisi di rischio, tra cui ad esempio permeabilità degli acquiferi, caratteristiche pedologiche dei suoli, grado di saturazione in acqua, capacità di assorbimento

·          definire le vie di esposizione di bersagli umani ed ambientali alle sostanze inquinanti ed individuare i bersagli da sottoporre eventualmente ad indagine diretta

·          valutare la possibilità di trasporto eolico di contaminanti

·          valutare la possibilità di passaggio degli inquinanti nella catena alimentare”.

“A tal fine devono essere definiti:

·           ubicazione e tipologia delle indagini da svolgere, sia di tipo diretto, quali perforazioni, che indiretto, come i rilievi geofisici, e loro caratteristiche tecniche;

·           piano di campionamento di suolo, sottosuolo, materiali di riporto, rifiuti, acque sotterranee e superficiali, atmosfera e piano di analisi chimico-fisiche o di altro tipo;

·           profondità da raggiungere con le perforazioni, assicurando la protezione degli acquiferi profondi ed evitando il rischio di contaminazione indotta dal campionamento;

·           il piano di analisi e le metodiche analitiche;

·           le metodologie di interpretazione e restituzione dei risultati”.

Il numero minimo dei punti nei quali effettuare un prelievo viene fissato in alcune tabelle riportate nell’Allegato 2 dove la suddetta soglia è determinata per ogni matrice ambientale in relazione alle dimensioni del sito da analizzare.

 Nel suddetto Allegato vengono riportate anche delle disposizioni in termini di profondità indicando che questa dovrà essere determinata sulla base della necessità di caratterizzare l’area dal punto di vista geologico ed idrogeologico, di definire la profondità dell’inquinamento e la sua variabilità verticale oltre che un eventuale contatto con la falda.

Per la determinazione dell’ubicazione delle stazioni sono invece disponibili diverse metodologie tra le quali il progettista dovrà scegliere in modo da perseguire gli obbiettivi dettati dal D.M., le suddette metodologie sono:

·          Campionamento soggettivo

·          Campionamento sistematico o su griglia regolare

·          Campionamento casuale semplice

·          Campionamento stratificato

·          Campionamento combinato

·          Campionamento a cluster adattativo

·          Campionamento composito

Viene inoltre imposto come verifica il campionamento del fondo naturale, ovvero il prelievo di campioni da aree adiacenti il sito nelle quali si ha la certezza di assenza di contaminazioni; il numero si questi prelievi è variabile in rapporto alle dimensioni del sito ma non deve mai essere inferiore a tre campioni per matrice ambientale analizzata.

La normativa fornisce anche disposizioni in termini di modalità di prelievo, conservazione e trasporto dei campioni, in particolare:

“La qualità dei risultati delle analisi può essere fortemente compromessa da una esecuzione non corretta delle fasi di campionamento, immagazzinamento, trasporto e conservazione dei campioni, occorre quindi che in ognuna di queste fasi sia sottoposta ad un controllo di qualità mirato a garantire:

·           l’assenza di contaminazione derivante dall’ambiente circostante o dagli strumenti impiegati per il campionamento e prelievo

·           l’assenza di perdite di sostanze inquinanti sulle pareti dei campionatori o dei contenitori

·           la protezione del campione da contaminazione derivante da cessione dei contenitori

·           un’adeguata temperatura al momento del prelievo per evitare la dispersione delle sostanze volatili

·           un’adeguata temperatura di conservazione dei campioni

·           l’assenza di alterazioni biologiche nel corso dell’immagazzinamento e conservazione

·           l’assenza in qualunque fase di modificazioni chimico-fisiche delle sostanze

·           la pulizia degli strumenti e attrezzi usati per il campionamento, il prelievo, il trasporto e la conservazione”

Analizziamo ora nello specifico le singole matrici ambientali per le quali sono riportate in normativa osservazioni maggiormente dettagliate in modo da guidare il progettista anche nella scelta delle tecnologie più adatte ad affrontare le operazioni di campionamento.

1.3.1        Suolo e sottosuolo (Sommario)

“Data la particolare eterogeneità delle matrici ambientali suolo, sottosuolo e acque sotterranee, il campionamento e le analisi dovranno essere effettuate in modo da fornire un campione rappresentativo della reale concentrazione di una determinata sostanza nello spazio, cioè nell’area e nel volume campionati, e l’evoluzione della concentrazione nel tempo”.

“La scelta del tipo di perforazione deve essere guidata dalle necessità conoscitive poste dal singolo caso tenendo conto del tipo di terreno da perforare nonché dalla necessità di conoscere con esattezza la litologia e la sua successione nel sottosuolo, di effettuare il prelievo di campioni indisturbati di terreno, considerando anche l'eventuale presenza di inquinanti volatili e la necessità di installare piezometri”.

“Il carotaggio deve essere effettuato con metodi di perforazione a secco senza fluido di perforazione,  usando un carotiere di diametro idoneo ed evitando fenomeni di surriscaldamento. In particolare si propone il metodo di perforazione a percussione con "campionatore a pareti spesse", che permette il carotaggio integrale e rappresentativo del terreno con recupero >85%”.

La normativa suggerisce quindi l’utilizzo di una strumentazione a percussione con avanzamento a secco, il cui funzionamento è simile a quello dei penetrometri utilizzati in campo geotecnico: un martello spinge alla profondità voluta una serie di aste al termine delle quali è presente un campionatore.

Al fine di introdurre sul mercato un prodotto che risponda pienamente alle esigenze ora esposte, la Pagani Geotechnical Equipment presenta le ESM 12-35 ed ESM 12-180, macchine corredate della strumentazione necessaria al campionamento di suolo e sottosuolo con metodo a rotazione e percussione con avanzamento a secco

Nel sistema di campionamento “direct-push” il prelievo delle carote può essere effettuato utilizzando un campionatore aperto o a pistone; se si utilizza il campionatore aperto si effettuerà un carotaggio continuo del terreno, se invece si desidera prelevare una carota ad una definita profondità, è possibile far avanzare il campionatore chiuso da una speciale punta che può essere svincolata dall’operatore una volta raggiunta la profondità desiderata in modo da permettere il prelievo di terreno e quindi l’inizio del carotaggio.

Terminato il carotaggio le aste vengono sfilate dal terreno tramite un rapido sistema di estrazione, in questo modo è quindi possibile recuperare il campione che viene restituito all’interno di una fustella in materiale plastico trasparente che permette un’iniziale ispezione visiva.

La chiusura della fustella mediante gli appositi tappi permette di minimizzare il contatto del campione con l’atmosfera o con altri agenti esterni.

Alla luce della procedura ora esposta si può con certezza asserire che la strumentazione proposta presenta innegabili vantaggi tra cui la velocità, la qualità di campionamento ed i costi limitati.

1.3.2        Campionamento di acque sotterranee (Sommario)

Le ESM permettono anche di effettuare campionamenti nel mezzo saturo, ovvero prelievi delle acque di falda.

L’operatore potrà scegliere tra due differenti approcci: eseguire il campionamento tramite piezometri oppure con una tecnica puntuale direct-push.

I piezometri dovranno essere realizzati attraverso un carotaggio continuo, avanzamento a percussione o rotazione, ed eventualmente strutturati in un sistema multilivello in modo da permettere una ricostruzione tridimensionale della contaminazione e una migliore comprensione delle condizioni di flusso.

Se invece si sceglie di utilizzare il sistema direct-push si effettuerà il campionamento attraverso un sistema di aste terminanti con una punta finestrata infissa direttamente nell’acquifero alle profondità desiderate.

Il sistema di aste viene infisso con avanzamento a percussione a secco.

Al fine di ottenere un campione rappresentativo è infatti necessario creare il minor disturbo possibile alle condizioni naturali di deflusso ed effettuare un corretto spurgo del pozzo prima del prelievo; tra le varie tecniche di spurgo si segnala la possibilità di monitorare la stabilizzazione dei parametri chimico-fisici dell’acqua la cui determinazione è di fondamentale importanza e può essere effettuata in sito attraverso sonde multiparametriche.

Anche per la fase di prelievo del campione sono disponibili diverse tecnologie classificabili fondamentalmente in pompe a pressione positiva, aspiranti e inerziali.

1.3.3        Campionamento di gas interstiziali (Sommario)

Il campionamento dei gas interstiziali (atmosfera del suolo) viene usualmente effettuato nei pressi di discariche di RSU per valutare la migrazione di biogas e può essere, inoltre, un’interessante tecnica di valutazione preliminare per un’eventuale contaminazione da composti volatili nel sottosuolo.

Le due tecniche più comunemente utilizzate per il prelievo dei gas interstiziali sono il campionamento attivo e quello passivo.

Il campionamento attivo può essere condotto mediante l’introduzione di punte finestrate (direct-push) o l’installazione  di sistemi di monitoraggio permanenti all’interno del mezzo insaturo e la successiva estrazione dei gas con l’ausilio di pompe a vuoto, elettriche o manuali

Le ESM consentono l’attuazione di entrambe le metodologie: tecnica direct-push con infissione a percussione o realizzazione di un sistema di monitoraggio, simile a un piezometro, tramite un carotaggio continuo con avanzamento a percussione o rotazione.

Come nel caso delle acque sotterranee, anche per i gas è opportuno effettuare un’operazione di spurgo prima del campionamento.

Il campionamento passivo è invece basato sul flusso naturale del contaminante nel suolo verso un sistema di campionamento costituito da un materiale adsorbente alloggiato in un contenitore di vetro disposto all’interno di un perforo nel terreno.