La misura dei Soil Gas nei siti contaminati

LA MISURA DEI SOIL GAS
NEI SITI CONTAMINATI
APPLICAZIONI, VANTAGGI E CRITICITà DI UNO STRUMENTO
UTILE PER LA STIMA DEL RISCHIO E PER LA VALUTAZIONE
DELL’ANDAMENTO DELLE BONIFICHE AMBIENTALI
di A. Italia, A. Lenci, A. Spadaro e A. Calì*
N
ello studio di siti inquinati da composti volatili e semivolatili, la caratterizzazione e il monitoraggio dei
gas interstiziali (“soil gas”), cioè la misura delle concentrazioni dei gas presenti negli spazi
intergranulari del sottosuolo, ha assunto negli
ultimi anni un ruolo da protagonista.
Infatti, la misura dei soil gas costituisce una
procedura avanzata per la formulazione del
modello concettuale di un sito, per la stima
dei rischi igienico-sanitari correlati e per la valutazione dell’andamento delle attività di bonifica condotte.
Tale misura si dimostra fortemente influenzata
da una molteplicità di variabili e di condizioni
al contorno da cui dipendono sia la rappresentatività dei dati sia il loro utilizzo. Particolarmente importanti ai fini della qualità delle
misure, sono le caratteristiche litostratigrafiche e idrologiche del sottosuolo, le proprietà
chimico-fisiche dei composti di interesse nonché le modalità di campionamento e le metodiche analitiche utilizzate.
Le difficoltà tecnico-operative delle misure di
soil gas, sono inoltre acuite dall’assenza di linee guida nazionali che ne esplichino le modalità di esecuzione e di analisi, appianando le
divergenze ad oggi in essere.
Obiettivi della misura
di soil gas
Il ricorso alla misura dei soil gas trova spazio
in ciascuna delle diverse fasi previste dal procedimento ambientale [1] per i siti potenzial-
mente contaminati o interessati da intervento
di bonifica.
Quantificare con misure dirette le concentrazioni dei soil gas, può fornire in primo luogo un
“metodo mirato” di caratterizzazione ambientale [2]. Disporre di informazioni sulla composizione analitica dei soil gas può rivelarsi un
utile strumento decisionale nell’ubicazione di
sondaggi geognostici, nella scelta delle profondità di prelievo dei campioni di terreno
nonché nella definizione del set analitico di interesse, migliorando la definizione del modello
concettuale definitivo del sito.
Il monitoraggio dei soil gas trova altresì impiego anche nelle fasi successive all’indagine
ambientale, con particolare riferimento alla
procedura di analisi di rischio sito-specifica
per la determinazione degli obiettivi di bonifica
[3]. Dall’esame di esperienze maturate nel settore sia nazionale che internazionale, è emerso infatti che la procedura di analisi di rischio
fornisce risultati estremamente conservativi,
soprattutto per quanto riguarda l’esposizione
indoor [4]. Il monitoraggio dei soil gas consente
pertanto una valutazione diretta dell’effettiva
entità dei fenomeni di volatilizzazione sito-specifici a carico della contaminazione riscontrata
nel sottosuolo di un sito inquinato. Le misure
eseguite potranno quindi essere impiegate
nell’elaborazione di un’analisi di rischio più rappresentativa dei rischi igienico-sanitari correlati
ai potenziali meccanismi di intrusione in ambienti chiusi (“vapor intrusion”) e di dispersione
nell’aria atmosferica.
Il ricorso alle misure di soil gas può infine
trovare applicazione nei piani di controllo
in corso d’opera della bonifica, per valutare l’efficienza degli interventi di bonifica, fornendo una valutazione diretta della
variabilità spaziale e temporale della concentrazione nei gas interstiziali dei composti di interesse.
La misura dei soil gas presenti nel sottosuolo
di un sito inquinato, mostra quindi significativi
vantaggi, tra cui:
• il dato fornito è strettamente correlato alle
matrici ambientali terreno e acque sotterranee normate ai sensi del D.Lgs. 152/06;
• le misure sono rappresentative dell’eterogeneità del sottosuolo e delle diverse sorgenti di contaminazione potenzialmente
attive;
• i piani di monitoraggio periodico consentono di valutare sia la variabilità temporale
dei soil gas con continuo aggiornamento
del modello concettuale del sito, sia di
avere utili informazioni sui meccanismi di
attenuazione e di migrazione.
Per contro, possono essere individuate anche
diverse criticità, in particolare:
• le concentrazioni nei soil gas risentono
delle condizioni atmosferiche come piovosità e temperatura, per cui è fondamentale
minimizzare le interferenze con l’ambiente
esterno;
• è necessaria una buona conoscenza
dell’assetto geologico ed idrogeologico
del sito di interesse.
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pro g e t t i e t ec nol og i e
L’uso dei soil gas nell’analisi di rischio
Le misure di soil gas possono trovare applicazione nella procedura di analisi di rischio sito-specifica di un sito contaminato [7].
Al riguardo la comunità scientifica sta valutando un approccio [8] mirato a favorire il superamento
di uno scoglio normativo nell’applicazione dei soil gas in ambito dell'analisi di rischio sito-specifica, derivante dal fatto che le matrici ambientali contemplate dal D.Lgs. 152/06 non comprendono
i gas interstiziali.
Il ricorso alle misure di soil gas come strumento di valutazione concreta dell’effettiva entità dei
fenomeni di volatilizzazione della contaminazione presente del sottosuolo di un sito inquinato, ha
portato ben presto a scontrarsi con la necessità di esplicitare l’inevitabile legame che esiste tra la
“matrice soil gas” e le matrici terreno ed acque sotterranee previste dalla normativa ambientale.
Gli orientamenti più recenti prevedono il ricorso a una procedura di analisi di rischio il più possibile
sito-specifica e sempre meno affetta dagli eccessi di conservatività tipici dei modelli analitici di
simulazione dei meccanismi di volatilizzazione indoor e outdoor.
Tale approccio, più rappresentativo, è incentrato sulla definizione sito-specifica di un fattore di correlazione tra la contaminazione presente nelle matrici suolo e acque sotterranee e quella presente
nel soil gas. A tale scopo si definisce un fattore β, indicativo dell’attenuazione sito-specifica che
la concentrazione dei composti d’interesse nei soil gas, subisce durante la migrazione dalla zona
insatura e dalle acque sotterranee soggiacenti un sito inquinato.
L’approccio, da recenti applicazioni su 12 casi reali omogenei sia per tipologia di inquinamento
(composti idrocarburici) sia per estensione della contaminazione nella zona insatura, si è rivelato
efficace soprattutto nello stabilire una correlazione tra le concentrazioni nel terreno e quelle nel soil
gas. Invece, nel caso di falde inquinate, tale correlazione è di più difficile valutazione.
Al fine pertanto di ottenere misure qualitativamente rappresentative, è opportuna un’accurata pianificazione delle attività di esecuzione
da condursi sovente di concerto con le Pubbliche Autorità competenti.
Modalità operative
La misura dei soil gas può essere eseguita mediante la realizzazione nella zona vadosa del
sottosuolo, di punti di campionamento temporaneo o permanente. In particolare, i punti
permanenti di campionamento costituiti da
pozzi appositamente attrezzati, consentono
di programmare piani di monitoraggio tali da
garantire una valutazione dell’andamento tem-
Figura 1. Installazione dei punti di campionamento
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Anno 6 - Numero 25
Il fattore di attenuazione βsg, espresso in [(mg/m3)/(mg/kg)],
ha valori inferiori a 0,1 nel caso degli idrocarburi pesanti
Il fattore di attenuazione βsg, può assumere valori più
elevati, fino a 100, nel caso di idrocarburi leggeri o BTEX
porale delle concentrazioni, fondamentale ad
esempio nella valutazione dell’efficacia di una
bonifica. E’ possibile inoltre prevedere installazioni multilivello, con la finalità di quantificare
la variabilità della composizione dei soil gas in
funzione della profondità da piano campagna,
soprattutto in caso di misure da impiegare nella procedura di analisi di rischio sito-specifica.
Di seguito si riportano i principali aspetti su
cui si ritiene fondamentale porre una particolare attenzione in fase di pianificazione
delle attività, sulla scorta della nostra esperienza e delle principali linee guida regionali
[5] ad oggi disponibili, stante comunque la
necessità di regolamentarne e unificarne l’e-
secuzione con linee guida a livello nazionale:
• numero e ubicazione dei punti di campionamento;
• esecuzione e installazione dei punti di monitoraggio;
• campionamento e analisi.
Il numero e l’ubicazione dei punti di campionamento soil gas, devono essere stabiliti sulla
base sia delle informazioni disponibili in merito
alle attività eseguite sul sito in funzione della
sua destinazione d’uso, che di quelle ricavate
dalle indagini ambientali eseguite. Disporre dei
dettagli progettuali e della mappatura di strutture e infrastrutture, risulta un valido supporto
per la definizione del numero e del posiziona-
Figura 2. Prove di tenuta
mento dei soil gas soprattutto se finalizzati alle
successive fasi di indagine ambientale.
Il numero di punti di misura varia da un minimo di tre, per aree di piccole dimensioni come
i punti vendita carburanti [6] a valori maggiori
per aree di medie e grandi dimensioni soprattutto se caratterizzate da attività produttive e
fasi lavorative spazialmente diversificate.
La procedura adottata sulla base della nostra
esperienza, prevede che l’ubicazione dei pozzi
di soil gas venga stabilita in base ai seguenti
criteri:
• individuazione delle aree di interesse in relazione alle attività produttive sito-specifiche;
• individuazione dei punti maggiormente
rappresentativi della contaminazione riscontrata nelle matrici terreno e acque
sotterranee come risultanza delle indagini
ambientali eseguite;
• individuazione delle sorgenti secondarie
nella matrice terreno e acque sotterranee
secondo il modello concettuale proposto;
• individuazione dei recettori che potrebbero
inalare i vapori prodotti dalla volatilizzazione della contaminazione rilevata.
L’esecuzione e l’installazione dei pozzi di soil
gas, deve essere stabilita in primo luogo in
funzione del modello geologico e idrogeologico con particolare attenzione alla sequenza
stratigrafica ricostruita e alle oscillazioni dei
livelli di falda, al fine di non compromettere
l’affidabilità del dato. Vanno altresì considerati
anche aspetti tecnico-operativi come l’accessibilità delle aree d’interesse e gli spazi disponibili all’esecuzione delle attività nel principio
universale della sicurezza. L’installazione dei
punti di campionamento può avvenire pertan-
to mediante l’utilizzo di macchine perforatrici,
escavatori a risucchio o trivella a mano (Fig. 1).
Si suggerisce di sottoporre i punti di misura a
prove di tenuta con l’utilizzo di un gas inerte
come tracciante (ad esempio elio), per verificare l'assenza di richiamo di aria esterna dagli
strati superficiali del suolo durante i campionamenti e quindi l'assenza del fenomeno dello
short-circuiting (Fig. 2).
La prova può essere articolata nelle seguenti
fasi:
• incapsulazione al di sotto di un recipiente in
plexiglas a tenuta dell’intero punto di campionamento e delle relative tubazioni;
• immissione al di sotto del plexiglas di elio
ultra puro e con basso contenuto di umidità
fino a raggiungere concentrazione del gas
tracciante non inferiore al 60%;
• aspirazione contemporanea di aria dal
punto di campionamento, monitorando in
continuo la concentrazione dell’elio nel soil
gas pompato per valutare l’eventuale presenza di elio.
Il campionamento può essere condotto sia in
modalità indiretta tramite ad esempio fiale assorbenti a carbone attivo, che in modalità diretta tramite canister (Fig. 3).
Tra i criteri che guidano la scelta della modalità di campionamento più idonea, ci sono le
proprietà chimico-fisiche dei composti volatili
e semivolatili di interesse, la sensibilità delle
misure di cui si necessita nonché valutazioni
tecnico-economiche. In molti casi risulta preferibile il campionamento indiretto rispetto a
quello diretto, soprattutto in termini di economicità dell’intervento e di praticità di conservazione del campione pur fornendo quest’ultimo
in genere una maggiore accuratezza del dato.
Figura 3. Campionamento con fiale (a sinistra) e con con canister (a destra)
Particolare attenzione deve essere posta alla
durata del campionamento avendo questa
un’influenza diretta sulla sensibilità della misura. La durata del campionamento viene stabilita sulla base della portata di pompaggio, al
fine di garantire l’aspirazione almeno del volume minimo necessario a raggiungere il limite
di rilevabilità di interesse, dipendente sia dalla
tipologia di campionatore che dalle metodiche
analitiche scelte.
*Golder Associates s.r.l.
NOTE
[1] D.Lgs. 152/06 “Norme in materia ambientale”
e successive modifiche e integrazioni.
[2] Allegato 3 al Titolo V della Parte Quarta del
DLgs 152/2006 “Criteri generali per la selezione
e l’esecuzione degli interventi di bonifica e
ripristino ambientale, di messa in sicurezza
(d’urgenza, operativa o permanente), nonché
per l’individuazione delle migliori tecnologie
d’intervento a costi sopportabili”.
[3] Allegato 1 al Titolo V della Parte Quarta del
DLgs 152/2006 “Criteri generali per l’analisi
di rischio sanitario ambientale sito-specifica.”,
come modificato dal Decreto Legislativo n. 4 del
29 gennaio 2008 “Ulteriori disposizioni correttive
ed integrative del DLgs 152/06, recante norme in
materia ambientale”.
[4] California Environmental Protection Agency
“Guidance for the evaluation and mitigation
of subsurface vapour intrusion to indoor air,
Department of Toxic Substances Control” (2005).
[5] ARPA Veneto “Linee guida per il monitoraggio
attivo dei gas interstiziali del terreno (soil gas)”
ARPA Liguria “Criteri per campionamento e analisi
di gas interstiziali”
ARPA Piemonte “Campionamento dei gas
interstiziali e rilievo delle emissioni di vapori dal
terreno in corrispondenza dei siti contaminati”
ARPA Lombardia “Indicazioni tecniche per il
campionamento attivo e analisi dei soil gas”.
[6] ISPRA “Criteri metodologici per l’applicazione
dell’analisi assoluta di rischio ai siti contaminati”,
revisione 2 di marzo 2008 e sua Appendice V
“Applicazione dell’Analisi di Rischio ai punti
vendita carburante.
[7] Bozza di “Protocollo ISPRA-INAIL (exISPESL) per la valutazione del rischio associato
all’inalazione di vapori e polveri, in ambienti aperti
e confinati nei siti di bonifica” (ottobre 2010).
[8] SiCOn 2013 - Laura D’Aprile (ISPRA)
“applicazione dell’analisi di rischio alla bonifica
dei siti contaminati: sviluppi tecnici e normativi”.
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