Un`analisi integrata per la valutazione della mobilità del prodotto

LE AZIENDE INFORMANO
Bonifiche
Mobilità del prodotto surnatante:
un’analisi integrata per la valutazione
di Anna De Fina
e Jean Pierre Davit
Golder Associates Srl
N
ella letteratura in materia di bonifiche, i casi di
contaminazioni da idrocarburi in fase libera richiedono più che mai la corretta ricostruzione
del modello concettuale del sito come base di partenza
per la scelta e la gestione di una strategia efficace. Sul
tema viene presentato uno studio in grado di dimostrare come l’analisi integrata dei dati di soggiacenze di
falda, degli spessori di prodotto, misurati nei pozzi, le
informazioni stratigrafiche e le indagini storiche possano permettere di determinare la reale condizione idrostatica del LNAPL e consentire un’accurata valutazione
della sua mobilità e distribuzione.
GOLDER ASSOCIATES S.R.L.
Via Antonio Banfo, 43
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1
LE AZIENDE INFORMANO
La corretta ricostruzione del modello concettuale di un sito contaminato è essenziale per la scelta e
la gestione di una strategia di bonifica efficace. Questo concetto ricopre un’importanza particolare
quando il contaminante di interesse è prodotto idrocarburico in
fase libera (light non-aqueous
phase liquid – “LNAPL”), sia per
un’intrinseca difficoltà a recuperarlo dal sottosuolo sia per i peculiari meccanismi di trasporto e diffusione, diversi dai contaminanti
solubili e miscibili con acqua. Storicamente la distribuzione del
LNAPL nel sottosuolo e le relative
strategie di bonifica sono state
concettualizzate sulla base dei soli
spessori di prodotto osservati nei
pozzi di monitoraggio. Questo può
portare a valutazioni insufficienti
della distribuzione del LNAPL nel
sottosuolo e a interventi di bonifica inefficaci e dispendiosi.
Un’analisi integrata dei dati degli
spessori di LNAPL, dell’andamento della soggiacenza di falda, dei
log stratigrafici sito-specifici e
delle proprietà chimico fisiche del
prodotto in fase libera, invece,
consente valutazioni più accurate
per un corretto sviluppo del modello concettuale della contaminazione da LNAPL, sulla cui base
progettare una strategia di bonifica efficace.
Figura 1
2
Uno studio effettuato e di seguito
descritto dimostra, infatti, come
l’analisi integrata dei dati di soggiacenze di falda, degli spessori di
prodotto, misurati nei pozzi, le informazioni stratigrafiche e le indagini storiche possano permettere
di determinare la reale condizione
idrostatica del LNAPL e consentire
un’accurata valutazione della sua
mobilità e distribuzione.
Lo studio dimostra anche come
quello che pareva essere un nuovo sversamento di benzina era, di
fatto, solo la manifestazione temporanea di un problema ambientale in corso di risoluzione.
Fondamenti teorici
Il modello correntemente utilizzato per descrivere il comportamento del prodotto surnatante
(LNAPL) nel sottosuolo, le sue vie
di migrazione e la sua diffusione in
un mezzo poroso, si basa sugli studi di Lenhard, Parker e Farr dei
primi anni 90.
Si tratta di un modello multifase,
secondo il quale il prodotto surnatante coesiste nelle porosità del
suolo insieme ad altri fluidi (acqua
e aria interstiziale) e l’equilibrio
tra i diversi fluidi è dominato dalla
pressione capillare e dalle caratteristiche proprie dei fluidi. Come
risultato di ciò, il grado di saturazione di acqua, LNAPL e aria, nelle
porosità del suolo, varia lungo il
profilo verticale del sottosuolo;
questo modello viene, infatti,
chiamato “Vertical Equilibrium
Model“ (“VEQ”), in contrapposizione con il modello storicamente
utilizzato, secondo il quale il
LNAPL galleggia sopra la superficie
della falda come in una vasca, in
modo stratificato e separato (pancake model).
Meccanismi di migrazione
e diffusione
Secondo il modello VEQ, i principali processi che regolano il movimento e la distribuzione del
LNAPL nel sottosuolo sono:
l la forza di gravità;
l la pressione capillare, ovvero la
differenza di pressione tra due
fluidi (LNAPL/acqua, aria/LNAPL,
aria/acqua);
l le caratteristiche del LNAPL (viscosità, densità, tensione superficiale);
l la geologia del sito (permeabilità, granulometria, presenza di
eterogeneità).
A valle di uno sversamento, infatti,
il prodotto si sposta verticalmente
nella zona vadosa sotto l’azione
della forza di gravità e occupa le
porosità del suolo, prima occupate
da aria.
La pressione capillare del prodotto
surnatante deve eccedere la resistenza capillare o pressione d’entrata («displacement entry pressure») delle porosità del suolo, per
permettere al LNAPL di entrare
nei pori del terreno, spostando
molecole d’aria (nella zona vadosa) e d’acqua (nella zona satura);
la resistenza dell’acqua (zona satura) è maggiore rispetto all’aria (zona vadosa) e la resistenza di entrata in pori piccoli è maggiore rispetto a quella in pori grandi.
Figura 1
Distribuzione del prodotto nelle porosità del
suolo – Fonte ITRC
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Raggiunta la frangia capillare e la
superficie piezometrica dell’acquifero, quindi, il prodotto incontra
una maggiore resistenza alla migrazione verticale e tenderà a diffondersi lateralmente, pur penetrando in profondità nella falda, se
presenta una pressione sufficiente
a vincere la resistenza capillare ed
entrare nei pori saturi che contengono acqua.
La pressione capillare determina,
pertanto, la distribuzione verticale
del LNAPL e il grado di saturazione
del prodotto/acqua cioè la frazione di porosità del suolo occupata
dal prodotto/acqua, come schematizzato nella figura 1.
Le caratteristiche proprie del
LNAPL e del sottosuolo influenzano, a loro volta, la distribuzione
verticale della saturazione del prodotto; il prodotto surnatante è, infatti, in grado di muoversi più facilmente in terreni a granulometria
grossolana
perché
la
resistenza capillare è inferiore per
i pori di grandi dimensioni, mentre
maggiore è la viscosità e densità
del prodotto maggiore è la resistenza capillare al movimento.
Note le caratteristiche del LNAPL e
la litologia del sottosuolo, secondo il modello VEQ, pertanto, è
possibile ricostruire i profili di sa-
Figura 2
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turazione del prodotto in condizioni di equilibrio, partendo dagli
spessori apparenti misurati all’interno dei pozzi di monitoraggio. Si
fa presente, tuttavia, che le condizioni del modello teorico sono
spesso alterate dalle azioni di recupero del prodotto, dalle fluttuazioni della falda e dall’eterogeneità geologica, che rendono maggiormente complessa la stima
della quantità di LNAPL e i relativi
profili di saturazione.
Definizioni
Sulla base dei meccanismi di migrazione del LNAPL individuati e
descritti sopra, si riportano nel seguito le principali definizioni e la
terminologia tecnica, adottata dalla letteratura tecnica per la definizione del modello concettuale per
il LNAPL, e riportata tra parentesi:
l corpo di LNAPL (LNAPL body):
un volume tridimensionale con
presenza di LNAPL nel sottosuolo in varie condizioni (libero,
mobile, residuo, intrappolato);
l LNAPL intrappolato (entrapped
LNAPL): prodotto surnatante re-
siduo, presente in modo discontinuo in una porzione sommersa
del sottosuolo o nella zona di
fluttuazione della falda, come risultato delle oscillazioni di falda,
all’interno del corpo di LNAPL;
l LNAPL libero (free LNAPL): prodotto surnatante, idraulicamente
connesso nelle porosità del sottosuolo, con saturazione maggiore della saturazione residua;
l LNAPL mobile (mobile LNAPL):
prodotto surnatante libero che
si sta espandendo lateralmente
o verticalmente nel sottosuolo;
l LNAPL residuo (residual LNAPL):
prodotto surnatante idraulicamente discontinuo e immobile
nel sottosuolo, con saturazione
inferiore alla saturazione residua.
Fluttuazioni della falda
ed eterogeneità del suolo
Le fluttuazioni della falda e la presenza di eterogeneità nel suolo influenzano in modo significativo la
distribuzione del prodotto surnatante nel sottosuolo.
Fluttuazioni del livello di falda
possono verificarsi, in generale,
per cambiamenti stagionali o climatici, influenza delle pratiche irrigue o delle maree, ecc.; l’effetto
sul LNAPL di queste fluttuazioni è
che il prodotto surnatante viene
“spalmato” nella zona di oscillazione della falda, con conseguente
riduzione della mobilità del prodotto. Generalmente, in un sistema non confinato, quando la quota di falda è alta, parte del prodotto surnatante risulta intrappolato
in modo discontinuo nelle porosità sature del sottosuolo, al di sotto del livello di falda (LNAPL intrappolato), mentre, quando la
falda è bassa, prodotto surnatante, che era intrappolato, defluisce
dalla zona, diventata insatura, e
forma un orizzonte di LNAPL maggiormente mobile (LNAPL libero; si
veda la figura 2). Occorre considerare, infatti, che la saturazione reFigura 2
Andamento dei livelli di falda e degli
spessori apparenti di LNAPL in condizioni
non confinate – Fonte ITRC
3
LE AZIENDE INFORMANO
sidua in condizioni insature è inferiore a quella in condizioni sature,
ovvero, il suolo saturo trattiene
maggiore prodotto rispetto al suolo insaturo.
Questi cicli generano una redistribuzione verticale del prodotto, ovvero una spalmatura del prodotto,
che, a parità di quantità iniziale, si
trova a interessare uno spessore
apparente di terreno maggiore,
ma con una saturazione molto minore. Quando la saturazione risultante scende al di sotto di quella
residua, il prodotto non riesce più
a muoversi (LNAPL intrappolato)
e, quindi, questi cicli contribuiscono a diminuire mobilità e recuperabilità del LNAPL. L’effetto sugli
spessori apparenti di prodotto
surnatante misurati nei piezometri
è che, in un sistema non confinato, lo spessore apparente di LNAPL
misurato nei piezometri aumenta
quando la quota di falda diminuisce e viceversa.
In presenza di un acquifero confinato, invece, le fluttuazioni della
falda producono un effetto opposto, esistendo una correlazione diretta tra spessori apparenti di
LNAPL misurati e quota della falda; quando la falda sale, infatti, la
pressione piezometrica sul prodotto aumenta, determinando un incremento degli spessori apparenti
misurati nel pozzo, dove il prodotto incontra minore resistenza. A
seconda della posizione della falda
rispetto al fondo dell’unità di suolo confinato, lo spessore apparente di prodotto surnatante all’interno del pozzo può essere molto
maggiore dello spessore di prodotto surnatante libero nella formazione.
Anche la presenza di eterogeneità
geologiche può contribuire in modo importante sulla distribuzione
del prodotto surnatante: la presenza di un livello a granulometria
fine e minor permeabilità al di sopra di un orizzonte più grossolano
dove è presente il prodotto surnatante agisce come confinamento
locale per il LNAPL, non in grado
di esercitare una pressione sufficiente a vincere la resistenza capil-
4
lare del livello meno permeabile.
In questo scenario le fluttuazioni
della falda producono un effetto
pari a quello degli acquiferi confinati, ovvero la risalita di falda determina un incremento degli spessori apparenti di prodotto surnatante, non correlata alla reale
presenza di LNAPL libero nella formazione.
Se invece il livello a granulometria fine si trova al di sotto di un
orizzonte grossolano con presenza di LNAPL, il prodotto surnatante risulta localmente sospeso sul
livello a minor permeabilità, a
causa della maggior resistenza capillare del livello meno permeabile; in questo scenario, lo spessore
apparente di LNAPL misurato nel
piezometro sovrastima largamente la presenza di prodotto surnatante nella formazione perché il
LNAPL drena da un punto alto nel
pozzo e si accumula fino a ristabilire l’equilibrio con il punto di entrata all’interno del pozzo. In presenza di fluttuazioni di falda si
registra una correlazione inversa
tra andamento della quota dell’acquifero e spessori apparenti di
LNAPL, analogamente a un sistema non confinato.
Schemi esplicativi della distribuzione del prodotto in relazione alle eterogeneità del sottosuolo sono riportati nella figura 3.
Pertanto, le fluttuazioni della falda
e la conoscenza di locali eterogeneità geologiche hanno un effetto
rilevante sulla distribuzione del
prodotto nel sottosuolo, sull’efficacia di recupero del LNAPL e sulla
valutazione degli spessori apparenti di prodotto surnatante misurati nei piezometri.
Ne consegue che il semplice dato
di spessore apparente di LNAPL
misurato nei piezometri deve essere interpretato e analizzato contestualmente alla quota dell’acquifero e alla litologia sito-specifica
del pozzo, soprattutto in contesti
caratterizzati da una certa complessità idrogeologica con fluttuazioni del livello di falda ed eterogeneità geologiche.
Valutazione preliminare
della mobilità del prodotto
È riconosciuto che la presenza e la
misura degli spessori apparenti di
prodotto surnatante nei pozzi non
sono, da soli, uno strumento adeguato per valutare la potenziale
mobilità del LNAPL nel sottosuolo
e la sua recuperabilità.
Figura 3
Distribuzione del prodotto in relazione ad
eterogeneità del sottosuolo – Fonte ITRC.
Figura 3
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LE AZIENDE INFORMANO
Tipicamente, il LNAPL si muove
nel sottosuolo finché è attiva una
sorgente primaria di rilascio; interrotto il rilascio, la forza dei meccanismi di migrazione del prodotto
diminuisce e non è in grado di
produrre ulteriori movimenti del
LNAPL. Questo accade quando la
pressione del prodotto surnatante
non è sufficiente a spostare molecole di acqua ai margini del corpo
di LNAPL, come schematizzato nella figura 4. A valle di uno sversamento, infatti, la pressione esercitata dal prodotto (hLNAPL) è in grado di vincere la resistenza
capillare; il prodotto entra nei pori
saturi che contengono acqua e si
diffonde lateralmente e in profondità (“tempo 1” in figura 4), fintanto che la saturazione del prodotto è superiore alla saturazione
residua (“Sor” in figura 4). Nel
tempo, interrotta la sorgente di rilascio primaria, la pressione del
prodotto si dissipa e il LNAPL non
possiede più sufficiente forza, per
vincere la resistenza capillare ed
espandersi ulteriormente (“tempo
2” in figura 4).
Contaminazioni antiche, quindi,
senza sorgenti di rilascio attive,
generalmente sono stabili e immobili, poiché il LNAPL non pos-
Figura 4
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siede sufficiente forza ai bordi del
corpo di prodotto surnatante, per
vincere la resistenza capillare ed
espandersi ulteriormente. L’invecchiamento del prodotto, inoltre,
ne riduce la mobilità generale,
perché ne modifica la composizione e le proprietà fisiche; la dissoluzione nelle acque di falda e la
volatilizzazione nei vapori interstiziali, infatti, impoveriscono la
massa di prodotto surnatante delle componenti più solubili e volatili, portando a una composizione
ove predominano le componenti
più pesanti, meno mobili.
Una prima valutazione della mobilità del prodotto può essere effettuata attraverso una revisione dei
dati di caratterizzazione del sito e
può essere approfondita successivamente, se il potenziale di mobilità del corpo di LNAPL è sufficientemente alto, attraverso la raccolta di ulteriori dati sito specifici.
L’analisi storica della presenza e
degli spessori apparenti di LNAPL
nel tempo, infatti, consente di valutare, quale prima linea di evi-
denza, eventuali avanzamenti del
corpo di prodotto surnatante, se
la rete di monitoraggio è sufficientemente fitta e se la serie di
dati a disposizione è sufficientemente ampia. L’analisi degli andamenti deve essere incrociata con
eventuali fluttuazioni stagionali
della falda e la litologia sito specifica (si veda il paragrafo “Fluttuazioni della falda ed eterogeneità
del suolo”).
Una stima quantitativa della potenziale mobilità del prodotto e
della sua recuperabilità può essere, invece, effettuata attraverso il
calcolo della trasmissività del prodotto surnatante con l’interpretazione di bail-down test, skimming
test e l’interpretazione dei dati di
recupero.
Caso applicativo
Il sito in esame è un importante
polo industriale, con accertata presenza di prodotto idrocarburico in
fase libera (benzine), in corrispondenza del parco serbatoi, da oltre
un decennio, dovuta a sversamenti
accidentali pregressi.
Nel tempo sono stati realizzati massicci interventi di recupero del prodotto surnatante e controllo della
diffusione della contaminazione,
con sostanziali miglioramenti del
quadro ambientale con riduzione
degli spessori apparenti misurati
nei pozzi e riduzione areale della
zona con presenza di prodotto surnatante.
Nel corso del 2012, tuttavia, in controtendenza rispetto al trend passato e nonostante le continue azioni
di recupero, è stato registrato un
incremento sia degli spessori di
LNAPL nei pozzi, che del numero di
pozzi in cui viene rilevata la presenza di fase libera.
La falda principale presenta una
soggiacenza media di circa 6 m da
p.c., ed è contenuta in un orizzonte costituito da sabbie medio-fini,
debolmente limose, con presenza
Figura 4
Schema esplicativo della mobilità del
prodotto nel tempo (Sor = Saturazione
residua) – Fonte ITRC
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LE AZIENDE INFORMANO
di lenti limose, e mostra una variazione stagionale dell’ordine di
qualche metro.
Analisi integrata degli spessori
di LNAPL
Sulla base del modello teorico di
trasporto e diffusione del LNAPL
nel sottosuolo, l’approccio utilizzato per lo studio, è stato il seguente:
l valutazione
preliminare dell’estensione dell’area con presenza di prodotto sulla base degli
spessori apparenti misurati nei
pozzi e confronto con i passati
monitoraggi;
l analisi incrociata degli spessori
apparenti di prodotto surnatante,
dei valori di soggiacenza della falda, e della stratigrafia locale, attraverso la costruzione di diagrammi idrostratigrafici;
l identificazione della condizione
idrogeologica del prodotto, attraverso grafici diagnostici;
l ricostruzione storica dell’area con
presenza di prodotto, sulla base
dei dati disponibili, e confronto
con i dati recenti;
l valutazione della potenziale mobilità del LNAPL.
Nella figura 5 è riportata l’area con
LNAPL sulla base degli spessori medi di prodotto surnatante misurati
nei piezometri negli anni 20092012.
Figura 5
6
Si evidenzia un sostanziale incremento dell’area con prodotto surnatante nel 2012, nonostante le
continue azioni di recupero e in
controtendenza rispetto a un trend
migliorativo del triennio precedente. Anche gli spessori apparenti di
prodotto misurati nei singoli pozzi
sono aumentati nel 2012 fino a
oltre 3 m.
Il solo dato degli spessori di prodotto misurati nei pozzi sembra, quindi, indicare una sorgente di rilascio
ancora attiva e un potenziale nuovo sversamento di prodotto, occorso nel 2012.
n Idrostratigrammi. Il dato degli
spessori apparenti di LNAPL misurati nei pozzi, analizzato singolarmente, costituisce, tuttavia,
una misura spesso fuorviante e
non rappresenta uno strumento
adeguato per valutare la reale
presenza di prodotto nel sottosuolo. Pertanto, in considerazione dell’importanza delle fluttuazioni della falda e delle eterogeneità del sottosuolo per i
processi di trasporto e diffusione
del LNAPL, sono state costruite
curve idrostratigrafiche, che com-
binano le seguenti informazioni:
- quota di falda e livello di prodotto;
- spessore di prodotto;
- stratigrafia e caratteristiche del
pozzo.
Questi diagrammi sono strumenti
potenti, poiché permettono di visualizzare
contemporaneamente
diverse informazioni, consentendo
un’analisi integrata e maggiormente approfondita, rispetto alle curve
idrostatiche tradizionali.
Da un esame delle curve idrostratigrafiche è possibile valutare se l’aumento degli spessori di prodotto,
possa essere correlato alle fluttuazioni della falda e/o a potenziali
eterogeneità del sottosuolo, oppure è dovuto a un reale nuovo sversamento di prodotto.
Un idrostratigramma dal sito in
esame è riportato nella figura 6.
Da un esame di questi diagrammi è
possibile evidenziare che:
l nell’ultimo periodo, si rilevano incrementi significativi degli spessori apparenti di prodotto (in giallo), da valori nulli o decimetrici, a
spessori di quasi 3 m, che poi
diminuiscono a valori decimetrici;
l si evidenzia una correlazione inversa tra gli spessori apparenti di
prodotto e i livelli di falda, comportamento tipico di LNAPL in
condizioni non confinate; il prodotto che, in condizioni di falda
media, è intrappolato dall’acqua
sotterranea nelle porosità della
zona satura, in modo discontinuo
(LNAPL intrappolato), all’abbassarsi della superficie piezometrica defluisce dalla zona, diventata
insatura, e forma un orizzonte di
LNAPL libero, localmente continuo. La risalita della falda, da settembre 2012, ha intrappolato
nuovamente il prodotto nelle porosità del suolo, limitandone la
mobilità e la recuperabilità
(LNAPL intrappolato).
In controtendenza rispetto all’andamento generale sono altri pozzi in
cui si registra una diminuzione deFigura 5
Variazione nel tempo dell’area con LNAPL
(periodo 2009-2012)
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LE AZIENDE INFORMANO
gli spessori apparenti di prodotto
surnatante, contestuale all’abbassamento dei livelli di falda, e un
successivo incremento con la risalita dell’acquifero; questa correlazione diretta tra livelli di falda e spessori apparenti di prodotto rispecchia quanto riportato in letteratura
per LNAPL in condizioni idrostatiche confinate.
Queste condizioni si verificano
quando il prodotto surnatante risulta accumulato in lenti a granulometria più grossolana e permeabilità maggiore, al di sotto del livello di
falda e al di sotto di un orizzonte a
granulometria più fine; la mobilità
del LNAPL è limitata dall’eteroge-
l in
In sintesi, dall’esame incrociato dei
dati di soggiacenza della falda, degli
spessori apparenti di prodotto misurati nei pozzi e dai log stratigrafici
dei sondaggi, si evidenzia che:
l l’aumento dello spessore apparente di prodotto e del numero di
pozzi con prodotto è da attribuire
alle fluttuazioni della falda, non a
nuovi sversamenti;
l nella maggior parte del sito il
prodotto si trova in condizioni
idrogeologiche non confinate;
alcuni pozzi, il prodotto surnatante sembra confinato al di sotto di orizzonti a minore permeabilità.
n Diagrammi diagnostici. Un diagramma diagnostico è un grafico
dove si rappresentano i livelli dell’interfaccia LNAPL/aria, LNAPL/
acqua e la superficie piezometrica al variare dello spessore apparente di LNAPL misurato in un
pozzo nel tempo. L’analisi degli
andamenti di questi parametri
può essere usata per valutare le
diverse condizioni idrostatiche di
accumulo del prodotto. Le basi
teoriche per l’analisi degli andamenti dei diversi parametri nei
grafici DGP sono riassunte nel seguito:
- LNAPL in condizioni non confinate: la quota di tutte e tre le
interfacce e lo spessore apparente
di prodotto variano; lo spessore
apparente di LNAPL varia in modo
inverso rispetto alla quota delle
tre interfacce;
- LNAPL in condizioni confinate: la
quota dell’interfaccia LNAPL/acqua rimane stabile mentre gli altri
parametri variano (livello di prodotto, falda e spessore di prodotFigura 6
Curva idrostratigrafica per il pozzo MW2
Figura 7
Curva idrostratigrafica per il pozzo MW4
Figura 6
neità del sottosuolo e dal fatto che
il prodotto non riesca a vincere la
resistenza capillare del terreno a
granulometria più fine e, pertanto,
risulti in condizioni confinate.
Esiste una correlazione diretta tra le
fluttuazioni di falda e gli spessori
apparenti di prodotto in condizioni
confinate; quando la falda sale, infatti, la pressione piezometrica sul
prodotto aumenta, determinando
un incremento degli spessori apparenti misurati nel pozzo, dove il prodotto incontra minore resistenza.
La curva idrostratigrafica per il pozzo MW4, che presenta LNAPL in
condizioni confinate, è riportata
nella figura 7.
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Figura 7
7
LE AZIENDE INFORMANO
to), in modo proporzionale.
Il diagramma diagnostico del pozzo
MW2, dove la curva idrostratigrafica aveva evidenziato potenziali condizioni non confinate per il prodotto, è riportato in figura 8; l’aumento degli spessori apparenti di
prodotto si accompagna a una diminuzione della quota dell’interfaccia LNAPL/acqua e, in misura minore, dell’interfaccia LNAPL/aria e della soggiacenza corretta, in linea con
quanto riporta la letteratura.
L’analisi tramite i diagrammi diagnostici ha confermato l’ipotesi formulata dall’analisi delle curve idrostratigrafiche:
l nella maggior parte del sito il prodotto si trova in condizioni idrostatiche non confinate;
l nell’estremità settentrionale dell’area del parco serbatoi, in corrispondenza di un numero limitato
di pozzi, il prodotto surnatante si
trova in condizioni idrostatiche
confinate, al di sotto di orizzonti a
minore permeabilità.
Analisi storica
Per valutare il potenziale di migrazione del prodotto surnatante, è
stata ricostruita l’area con presenza
di LNAPL sulla base delle informazioni storiche disponibili. Nei primi
anni ’90, infatti, sono stati eseguiti
sul sito studi idrogeologici che hanno evidenziato la presenza di prodotto in fase libera.
Lo scopo dell’indagine storica è valutare se sono emersi nuovi nuclei
di contaminazione e se effettivamente l’area con prodotto surnatante è in fase di espansione o migrazione.
Nella figura 9 sono riportate le
aree con presenza di prodotto surnatante, identificate dall’indagine
degli anni 90, a confronto con lo
stato attuale del sito. Dal confronto
emerge come il prodotto surnatan-
te sia stato riscontrato nel 2012
nelle stesse aree, dove era presente secondo l’indagine storica; in
particolare, è individuato un unico
corpo di prodotto surnatante, non
due pennacchi idraulicamente separati, come invece dai dati pregressi recenti (2009-2011) (si veda
la figura 5).
Dall’indagine storica, pertanto,
emerge come nel tempo non siano
comparse nuove aree con presenza
di prodotto, né ci sia stato un avanzamento del corpo di prodotto, a
indicare che il LNAPL riscontrato in
sito non è migrante, ovvero non si
sta diffondendo o espandendo arealmente.
Si conferma, pertanto, quanto evidenziato dall’analisi comparativa
degli spessori apparenti di prodotto nel periodo 2009-2012, ovvero
si ritiene che in sito non ci sia
LNAPL mobile, ma solo LNAPL inFigura 8
Diagramma diagnostico
Figura 8
8
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LE AZIENDE INFORMANO
trappolato, LNAPL residuo e LNAPL
libero; la condizione del prodotto,
tra le tre fasi di cui sopra, è dinamica e varia con le fluttuazioni della falda. L’aumento degli spessori
apparenti, misurati in alcuni pozzi
e della presunta superficie con
prodotto è da imputarsi alle variazioni della quota di falda e non a
un reale peggioramento del quadro ambientale del sito.
Risultati dello studio
In sintesi i risultati dello studio integrato per la valutazione della mobilità del prodotto in sito hanno
evidenziato quanto riportato nel
seguito:
l l’aumento degli spessori e del numero di pozzi con prodotto è da
attribuire alle fluttuazioni della
falda e non a un reale peggioramento del quadro ambientale del
sito. Nella maggior parte dell’area di studio, infatti, il prodotto
surnatante si trova in condizioni
idrostatiche non confinate e il
marcato abbassamento della
Figura 9
Area con prodotto surnatante – Indagine
storica
Figura 9
quota di falda nel 2012 ha determinato il flusso nei pozzi di
LNAPL, in passato intrappolato in
modo discontinuo nelle porosità
sature del sottosuolo;
l in alcune aree localizzate il prodotto surnatante risulta in condizioni idrostatiche confinate, al di
sotto di orizzonti o livelletti a minore permeabilità. In condizioni
confinate esiste una correlazione
diretta tra lo spessore apparente
di prodotto nei pozzi e la quota di
falda, ma lo spessore apparente
di LNAPL misurato sovrastima la
quantità effettivamente presente
e recuperabile nel sottosuolo e il
relativo profilo di saturazione;
l l’indagine storica conferma come
non siano comparse nuove aree
con prodotto, né ci sia stato un
avanzamento del corpo di prodotto surnatante, a indicare che il
LNAPL riscontrato in sito non è
migrante, ovvero non si sta diffondendo o espandendo arealmente; si ritiene, pertanto, che
non ci sia LNAPL mobile, ma solo
intrappolato, residuo e libero; la
condizione del prodotto, tra intrappolato, residuo e libero, è dinamica e varia con le fluttuazioni
della falda.
Conclusioni
L’utilizzo dei soli spessori di prodotto, osservati nei pozzi di monitoraggio, può portare a valutazioni insufficienti della distribuzione del
LNAPL nel sottosuolo e a interventi
di bonifica inefficaci e dispendiosi.
Un’analisi integrata dei dati degli
spessori di LNAPL, dell’andamento
della soggiacenza di falda, dei log
stratigrafici sito-specifici e delle
proprietà chimico fisiche del prodotto in fase libera, invece, consente valutazioni più accurate per un
corretto sviluppo del modello concettuale della contaminazione da
LNAPL, sulla cui base progettare
una strategia di bonifica efficace.
Lo studio effettuato dimostra come
l’analisi integrata dei dati di soggiacenze di falda, degli spessori di prodotto, misurati nei pozzi, le informazioni stratigrafiche e le indagini
storiche possano permettere di determinare la condizione idrostatica
del LNAPL, attraverso le curve idrostratigrafiche e i diagrammi DGP, e
consente una maggiormente accurata valutazione della mobilità del
prodotto e della sua distribuzione
nel sottosuolo.
Lo studio effettuato rappresenta, comunque, uno strumento preliminare
di valutazione qualitativa, che può
venire successivamente approfondito e rafforzato attraverso l’esecuzione e l’interpretazione di baildown
test specifici, per la determinazione
della trasmissività del LNAPL, quale
misura quantitativa della recuperabilità e mobilità del prodotto surnatante, oppure attraverso campagne
di indagini mirate, con strumenti
quali LIF e MIP, per la completa delimitazione del corpo di LNAPL, a vantaggio di una ottimizzazione dei
tempi e costi di bonifica.
l
Le figure 1, 2, 3 e 4 sono di proprietà ITRC - Le figure 5, 6, 7, 8 e 9 sono di proprietà Golder
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