Le misure dirette per la valutazione del percorso d'inalazione vapori
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Le misure dirette per la
valutazione del percorso
d’inalazione vapori
dott. geol. Madela TORRETTA
ARPA Lombardia – Settore APC
U.O.C. F.S.T. Bonifiche di Siti di Interesse Significativo e Analisi di Rischio
La bonifica dei siti contaminati: tecnologie innovative e aspetti operativi
Varese, 22 novembre 2017
Programma dell’intervento
• Il percorso d’inalazione vapori nel
contesto regionale
• Prospettive a livello nazionale (GdL 9bis)
• Esperienze del Dipartimento di Como e
Varese
22 novembre 2017
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TRASPORTO VAPORI
Nell’analisi di rischio di tipo sanitario-ambientale, per il recettore uomo, il
percorso di esposizione spesso più critico riguarda l’inalazione di vapori dal
sottosuolo e dipende dalla concentrazione dei contaminanti in aria (Cair).
intrusione per diffusione (es.
Gas in aria
advezione e Farmer o Jury) e
dispersione (es.
Cair dispersione in
indoor outdoor
Jonhson & atmosfera (es.
Ettinger) modello a box)
Gas interstiziali
fase vapore
Sorgente nel terreno legge di ripartizione
soluto dell’equilibrio trifase
adsorbito
sorgente nelle acque sotterranee legge di Henry
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CONCENTRAZIONE IN ARIA Cair
Le tecniche tradizionali richiedono
dati di concentrazione in falda o
terreno, prevedono l’uso di modelli
basati su ipotesi semplificative,
spesso non sito-specifiche, poco
rappresentative del sottosuolo e della
dispersione in aria, e con uso di dati
di input soggetti ad elevata
incertezza.
Questo potrebbe comportare
valutazioni poco rappresentative della
realtà.
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CONCENTRAZIONE IN ARIA Cair
Il campionamento diretto dell’aria
ambiente consente di determinare
l’effettiva concentrazione dei
composti volatili (indoor o outdoor)
ai quali sono esposti i recettori.
Si elimina l’incertezza modellistica,
ma il risultato può essere
condizionato da tenori di fondo e
da eventuali sorgenti puntuali, dal
vento e dalla climatizzazione dei
locali in Lombardia è
competenza di ATS (Agenzia di
Tutela della Salute).
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CONCENTRAZIONE IN ARIA Cair
La tecnica del monitoraggio delle sonde soil
gas, che consiste in un campionamento attivo
dei gas all’interno di un pozzetto attrezzato,
permette di evitare l’uso delle formule
analitiche di ripartizione di fase (prima parte
della modellizzazione) superando le ipotesi
conservative dei modelli che utilizzano le
concentrazioni in falda/terreno.
Necessita comunque di applicare un modello
di trasporto fino a piano campagna (p.c.) ed
un successivo modello di dispersione in
ambienti aperti o di intrusione in ambienti
chiusi.
Riduce il rischio di sottostima del flusso di
vapori emesso a p.c. legato al
campionamento.
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PROTOCOLLO DI MONITORAGGIO DI ARPA
LOMBARDIA PER SONDE SOIL GAS
ARPA Lombardia ha redatto un protocollo tecnico-
operativo, IO.BN.004, sviluppato alla luce
dell’esperienza maturata dal 2010, aggiornato nel
tempo (rev. 4 del 2016), «Modalità di
campionamento dei soil gas in ambito di bonifica e
relativi controlli» disponibile sul sito di ARPA
Lombardia nella sezione Imprese al link
http://ita.arpalombardia.it/ita/procedure-arpa-2.asp.
Questa istruzione operativa è finalizzata a fornire un
procedimento standard, applicabile e riproducibile nei
diversi siti e da operatori differenti, utile anche per la
redazione, da parte dei progettisti, di proposte di
monitoraggio condivisibili.
Si focalizza sui metodi di monitoraggio al momento
svolti presso ARPA Lombardia: modalità attiva
mediante l’uso di fiale adsorbenti (DS e DT) o
canister.
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CONTENUTI DEL PROTOCOLLO (1/2)
• APPLICABILITÀ
- ambiti di utilizzo
- limiti e vincoli di applicabilità
- composti ricercabili
• CONDIZIONI OPERATIVE
- parametri influenti e frequenza di
campionamento
- indicazioni per acquisire misure
significative
• PROGETTAZIONE delle ATTIVITÀ
- ubicazione punti di campionamento
- profondità delle sonde
- modalità di realizzazione delle
sonde
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CONTENUTI DEL PROTOCOLLO (2/2)
• MODALITA’ di ESECUZIONE
- scelta del supporto di campionamento
- portata e tempi di campionamento
- parametri da controllare in campo
- attività correlate al campionamento
• ANALISI CHIMICHE
- metodiche analitiche e limiti di
quantificazione
• INTERPRETAZIONE e TRATTAMENTO
dei DATI
- verifica della correttezza dei dati
acquisiti
- trattamento dei dati
- gestione dei risultati
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CONCENTRAZIONE IN ARIA Cair
La camera di flusso o flux chamber (FC)
permette di determinare il flusso naturale
di vapori proveniente dal sottosuolo,
isolando dall’ambiente esterno un volume
di aria a contatto con il terreno.
Occorre applicare solo il modello a
box/intrusione per la dispersione sino al
recettore.
Possono essere usate camere di flusso
dinamiche aperte o chiuse (per la
valutazione dei valori di concentrazione) e
camere di flusso statiche per la mappatura
del flusso.
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10CAMERA DI FLUSSO APERTA DINAMICA:
FUNZIONAMENTO (1/2)
• Le camere di flusso più utilizzate sono quelle aperte dinamiche;
• il funzionamento prevede l’utilizzo di un gas carrier (Qin), gas inerte a
concentrazione nota ed a portata costante, che viene immesso nella
camera;
• il gas carrier garantisce la completa miscelazione dei gas all’interno
della camera e consente di mantenere temperatura e umidità costanti
all’interno della stessa;
• prima del campionamento si procede con uno spurgo di un volume di
aria per un tempo pari ad almeno 4 volte il tempo di residenza (che è
pari al rapporto tra il volume camera di flusso e la portata del gas
carrier);
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11CAMERA DI FLUSSO APERTA DINAMICA:
FUNZIONAMENTO (2/2)
• durante il campionamento si devono rilevare i seguenti parametri:
Qgas carrier , Pint-Pest (∆P), COV , CO2 , O2 , Tint , Test, umidità interna;
• per avere un campione rappresentativo si deve verificare che il
parametro O2 non registri un trend in aumento e la differenza di
pressione tra la camera e l'ambiente esterno si mantenga positiva, con
una leggera sovrappressione rilevata all'interno della camera, per
scongiurare l’introduzione di aria dall’esterno.
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12CAMERA di FLUSSO APERTA DINAMICA:
VANTAGGI (1/2)
• Assenza d’interferenze da sorgenti esterne di
contaminazione in atmosfera, con
quantificazione del solo contributo emissivo
del sistema terreno/falda;
• misura diretta del flusso emissivo,
eliminando incertezze modellistiche legate al
trasporto sino a p.c.;
• nessun vincolo sull’ubicazione dei punti di
monitoraggio con possibile utilizzo in aree
produttive o cantieri attivi senza necessità di
scavi o di interrompere le attività in corso;
• applicabile anche nel caso di falda con
soggiacenza modesta;
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13CAMERA DI FLUSSO APERTA DINAMICA:
VANTAGGI (2/2)
• idonea anche in caso di contaminazione in
suolo superficiale;
• permette, come nel caso dei soil gas, di
quantificare il contributo di gas inquinanti di
sostanze difficilmente determinabili con le
tecniche tradizionali (analisi dei terreni
impattati da sostanze particolarmente
volatili quali ad es. solventi clorurati);
• applicabile anche per terreni omogenei fini
(sabbia limosa/argillosa) perché restituisce
il flusso reale di vapori migrati a p.c. (in
caso di terreno eterogeneo è opportuno
collocare la camera sulle diverse litologie in
modo da valutarne la risposta).
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14CAMERA DI FLUSSO APERTA DINAMICA:
LIMITI
• Tecnica ancora non consolidata soprattutto nel panorama nazionale sia
come realizzazione della camera che come esecuzione delle misure;
• dubbi sulla significatività del campionamento della camera su aree
pavimentate (ad oggi non ci sono test sperimentali);
• restituzione di informazioni di uno specifico punto a un dato tempo;
• elaborazione del dato analitico restituito dall’analisi chimica per ottenere
il flusso emissivo e successivamente Cair;
• forte influenza delle condizioni al contorno (stato del terreno, pressione
e temperatura ambiente sul flusso emissivo, vento in assenza di
frangivento…);
• spesso tempi lunghi di monitoraggio per raggiungere adeguate masse
minime quantificabili ed ottenere esiti significativi a causa della
diluizione del gas vettore (es. azoto o aria purificata);
• necessità di un elevato controllo della configurazione della camera
(gestione e controllo del gas vettore) e dei parametri operativi mediante
dispositivi talvolta complessi dedicati.
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15Misura di aeriformi in Italia
Le misure di aeriformi nei
procedimenti di bonifica, a livello
nazionale, vengono eseguiti solo da
9 Agenzie:
• ARPA Valle d’Aosta;
• ARPA Piemonte;
• ARPA Liguria;
• ARPA Lombardia;
• ARPAE Emilia Romagna;
• ARPA Veneto;
• ARTA Abruzzo;
• ARPA Sicilia;
• ARPA Sardegna.
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16Analisi di laboratorio su matrici aeriformi
Le analisi di laboratorio su matrici
aeriformi nei procedimenti di
bonifica, a livello nazionale,
vengono eseguiti solo da 5
Agenzie:
• ARPA Piemonte;
• ARPA Liguria;
• ARPA Lombardia;
• ARPAE Emilia Romagna;
• ARPA Veneto.
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17GDL 9bis (1/4)
Per la complessità del tema, diverse Agenzie si sono dotate di proprie
linee guida regionali e conseguentemente il SNPA ha istituito il GdL 9bis
composto dai referenti di alcune ARPA, ISPRA, ISS e INAIL con la finalità
di definire un approccio metodologico condiviso per la redazione di un
unico documento di riferimento.
Sono stati costituiti 4 sottogruppi di lavoro con diversi obiettivi.
• Sottogruppo 1 – Progettazione per definire criteri condivisi per la
realizzazione di campagne di monitoraggio dei vapori:
➢ tipologie di misure per le diverse linee di evidenza;
➢ numero e ubicazione dei punti di misura;
➢ inquinanti da ricercare;
➢ durata e frequenza dei prelievi.
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18GDL 9bis (2/4)
• Sottogruppo 2 - Campionamento finalizzato a definire le tecniche
di misura delle diverse linee di evidenza e l’utilizzo dei differenti
supporti di campionamento, anche mediante sperimentazioni a cui
hanno partecipato diverse ARPA.
I siti oggetto di monitoraggio sono stati i seguenti:
➢ Deposito di combustibili Piemonte
➢ Stabilimento industriale dismesso Piemonte
➢ Sito industriale/polo chimico Emilia Romagna
➢ Sito industriale/polo chimico Abruzzo
➢ Sito industriale/polo chimico Lombardia
➢ Sito industriale in attività Lombardia
➢ Sito oggetto di sversamento Veneto
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19GDL 9bis (3/4)
• Sottogruppo 3 - Analisi in laboratorio per
individuare metodi analitici omogenei, tra le
diverse Agenzie.
➢ Ricognizione presso le Agenzie sulle
dotazioni strumentali e lo stato dell’arte
delle attività e confronto sulle metodiche
analitiche;
➢ supporto all'aggiornamento della Banca Dati
ISS-INAIL, per l'identificazione delle
sostanze per le quali attivare il percorso di
volatilizzazione;
➢ interconfronto su una matrice preparata per
la determinazione di idrocarburi;
➢ esecuzione delle analisi per le campagne di
monitoraggio del sottogruppo
campionamenti.
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20GDL 9bis (4/4)
• Sottogruppo 4 - Uso del dato per definire una
metodologia comune relativamente all’utilizzo dei
dati soil gas nel procedimento di bonifica:
➢ individuazione di Valori Soglia per l’esclusione
del percorso di volatilizzazione;
➢ stima di fattori di attenuazione a per definire il
valore di Cair a partire dai valori di
concentrazione di soil gas misurati nelle
sonde;
➢ criteri per la valutazione dei risultati
complessivi al fine della chiusura dell’indagine
o dei provvedimenti da adottare.
ARPA Lombardia partecipa a tutti i sottogruppi.
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21PROSPETTIVE DEL GdL 9bis
• Raccogliere gli esiti dei casi studio di
monitoraggio degli aeriformi
nell’ambito del SNPA per la
predisposizione di un data-base
nazionale;
• validare, sulla base dei dati
disponibili, nuovi modelli di
trasporto a partire da suolo/falda,
per evitare il ricorso massiccio a
misure di composti volatili nei siti
contaminati;
• coordinare un’iniziativa formativa
nazionale che valorizzi le esperienze
del GdL 9bis portando a sistema le
modalità operative condivise, con un
percorso graduale.
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22SPERIMENTAZIONI IN LOMBARDIA
Le sperimentazioni svolte in Lombardia, per il GdL 9bis, hanno
interessato siti contaminati da composti organici volatili,
prevalentemente BTEXS e idrocarburi, localizzati in provincia di
Pavia e a Mantova.
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23SPERIMENTAZIONE A PAVIA
• Sono stati eseguiti campionamenti di soil gas in 2 punti di monitoraggio
nel corso della stessa giornata e in diverse giornate consecutive (mattino
e pomeriggio per 5 giorni);
• sono stati effettuati campionamenti di media durata (2 h) per un totale di
40 fiale DS;
• contestualmente sono state acquisite misure di COV con PID, per verificare la
tenuta del sistema ed il riequilibrio del bulbo di prelievo;
• sono state inoltre monitorate, per tutta la settimana, le condizioni
meteorologiche (Patm, T, direzione e velocità vento) utilizzando i dati della
stazione meteo di ARPA Lombardia più prossima al sito;
• in una 3a sonda, per non perturbare le misure, è stata registrata la differenza
di pressione (∆P) tra soil gas e atmosfera per tutta la settimana e in una 4a
sono stati misurati COV e parametri fisici (T e U).
L’obiettivo di questa sperimentazione è stato quello di studiare la variabilità
temporale delle misure di gas interstiziali nel breve-medio periodo in relazione
alle variazioni dei parametri atmosferici.
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24SPERIMENTAZIONE A MANTOVA (1/2)
• Sono stati eseguiti campionamenti di soil gas in due
punti di monitoraggio in 2 giornate consecutive;
• in parallelo sono stati prelevati campioni da 2
esemplari analoghi per 2 diversi tipi di camere di
flusso aperte dinamiche e 2 esemplari analoghi di
camere statiche ubicate nell’intorno delle sonde soil
gas e campioni di aria ambiente in posizioni
limitrofe;
• sono stati analizzati 40 canister, 17 fiale DT, 14 fiale
DS e 8 radielli;
• i campionamenti realizzati sono stati di media
durata (3h – in sonde e camere) e di lunga durata
(7h solo nelle camere di flusso ed in aria ambiente);
• le linee di campionamento sono state protette dalla
condensa con impinger in bagnetti a freddo;
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25SPERIMENTAZIONE A MANTOVA (2/2)
• contestualmente sono state acquisite misure
di COV con PID e parametri fisici nei soil gas
e nelle camere di flusso, e COV in continuo in
un piezometro limitrofo ai punti di
campionamento;
• è stata registrata infine la differenza di
pressione (∆P) tra soil gas e atmosfera per
tutta la settimana in un’altra sonda per non
perturbare le misure;
• sono state inoltre monitorate, per tutta la
settimana, le condizioni meteorologiche
(Patm, T, direzione e velocità vento)
collocando in sito una stazione sonica fornita
da ARPAE Emilia Romagna ed utilizzando i
dati della stazione meteo di ARPA Lombardia
più vicina al sito.
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26SPERIMENTAZIONE A MANTOVA: OBIETTIVI
1) Comparazione tra le misure ottenute con diversi tipi di supporti di
campionamento;
2) studio della variabilità delle misure di gas interstiziali nel breve
periodo;
3) verifica dell’attendibilità della tecnica di monitoraggio con camera
di flusso dinamica mediante l’uso di due esemplari analoghi per ogni
tipo di camera;
4) comparazione tra gli esiti di 2 diverse tipologie di camere di flusso
aperte dinamiche;
4) confronto tra gli esiti di diverse linee di evidenza (soil gas, camere
di flusso, aria outdoor);
5) valutazione della variabilità spaziale;
6) valutazione dell’influenza delle condizioni atmosferiche al contorno.
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27RISULTATI DELLE SPERIMENTAZIONI IN
LOMBARDIA
• Considerando più giorni di misura, nel breve/medio periodo, non si
osservano variazioni significative dei dati di soil gas;
• l’utilizzo di camere di flusso identiche appaiate ha evidenziato che la
risposta della camera è univoca, mentre la sperimentazione condotta
non è sufficiente per definire la confrontabilità, per tutte le sostanze,
tra camere di flusso di diversa tipologia, ma sono necessari ulteriori
dati;
• i risultati ottenibili in termini di concentrazioni attese al punto di
esposizione a partire da dati di soil gas e da camere di flusso sono
risultati confrontabili ed in linea con le misure in aria;
• dall’analisi dei risultati ottenuti utilizzando diversi supporti di
campionamento emerge che la risposta varia in funzione del supporto,
pertanto è opportuno effettuare il contraddittorio e condurre le diverse
campagne utilizzando i medesimi sistemi di campionamento e non
variarli nel tempo per avere confrontabilità.
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28CONCLUSIONI (1/3)
Il fenomeno della migrazione dei vapori è
complesso e, in linea di principio, richiederebbe
monitoraggi di lunga durata, ma questo condiziona
la chiusura di un procedimento di bonifica
comportando, sia per gli enti di controllo che per
gli operatori, un aggravio economico ed un rinvio
delle riqualificazioni territoriali; per questo è
fondamentale codificare adeguatamente le
modalità operative.
A tale proposito, considerando tutte le
sperimentazioni del GdL 9bis, è emerso che:
• i parametri atmosferici (pressione, temperatura,
velocità e direzione del vento e umidità)
possono influenzare significativamente le
concentrazioni nei gas interstiziali e quindi
devono sempre essere monitorati;
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29CONCLUSIONI (2/3)
• la ripetizione del campionamento in più giorni,
per la medesima campagna, dovrà essere
valutata caso per caso tenendo conto della
tipologia di terreno indagata, dell’eventuale
presenza di coperture e delle condizioni
meteoclimatiche;
• per definire l’ubicazione dei punti di
campionamento con sonde o camere dinamiche
potrebbe essere utile uno screening dei COV
mediante l’uso di camere statiche;
• è opportuno effettuare il contraddittorio e
condurre le diverse campagne utilizzando i
medesimi supporti di campionamento e non
variarli nel tempo per avere confrontabilità. La
scelta del supporto di campionamento deve in
ogni caso essere preventivamente concordata
con gli enti di controllo;
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30CONCLUSIONI (3/3)
• è necessario verificare che le camere di
flusso utilizzate durante i monitoraggi siano
progettate con studi scientifici robusti in
termini di corrette condizioni
fluidodinamiche. Occorre inoltre verificare
in campo la tenuta delle camere durante il
campionamento;
• poiché i risultati delle diverse tipologie di
monitoraggio spesso sono difficilmente
confrontabili tra loro occorre utilizzare la
linea di evidenza che meglio risponde alle
finalità ed al modello concettuale del sito,
da concordare comunque con gli Enti di
controllo; in ogni caso il ricorso a più linee
di evidenza deve essere limitato alle
situazioni più complesse.
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31CONTATTI
m.torretta@arpalombardia.it
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