Presenza di sostanze organo-alo-genate in fanghi di depurazione utilizzati in agricoltura
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Presenza di sostanze organo-alogenate in fanghi di depurazione utilizzati in agricoltura
Agribusiness Paesaggio & Ambiente -- 4 (2000) n. 1
Presenza di sostanze organo-alo-
genate in fanghi di depurazione
utilizzati in agricoltura
DANIELE G OI - L ORENA ZOMERO - GIULIANO DOLCETTI
Checking organic halogen presence in sludge from wastewater treatment plants for agricultural
destination. The halogens (Chlorine, bromine and iodine) content in organic molecules is particularly
important in testing the quality of drinkable waters, household and industrial waste, sludge and grounds. The
presence of halogen is a sign of chemical pollution, either induced or natural. These products are typically
persistent, toxic and mutagenic and can also concentrate in the biosphere. Therefore, they are highly relevant
to problems of environmental toxicology. With the present research, sludge from several civil wastewater
treatment plants were examined. The purpose was to analyze and characterize the sludge produced by municipal
wastewater treatment plants in order to verify organic halogen compounds (OX) and metals content. The
research’s objective is aligned to the constant evolution of recycling policies, namely regarding waste products:
digested sludge, for example, can be used as farming fertilizer. Besides heavy metals and other toxic substances,
it is evident that the presence of OX in sludge has to be estimated to establish whether this use is desirable or
not. Some soil samples fertilized in the past with dehydrated sludge were collected and analyzed too. Results
were compared with those from sludge analysis of two local paper factories. The study shows that, even if
wastewater presented a poor organic halogen content (80-200 µg/l) concentration measured in sludge were
considerable confirming that OX accumulate in the sludge. In this case, the use of sludge as a fertilizer in
farming activities is therefore unadvisable and another solution should be found. The organic halogen compound
content was measured with parameter EOX (Extractable Organic halogen Compounds) determined with a
ECS 1000 microcoulometer following NEN 5735 procedure. Metals were measured with a ICP-MS apparatus.
La sempre crescente cessari sempre maggiori controlli e rilievi analitici.
esigenza di raggiunge- Nel presente lavoro è stato rilevato il contenu-
re alti livelli di rendi- to di metalli e sostanze organo-alogenate nei fan-
mento nella separa- ghi provenienti da alcuni impianti di depurazione
zione del materiale acque reflue urbane, di tipologia e dimensione di-
solido sospeso e sedi- versa, dislocati sul territorio regionale del Friuli
mentabile negli im- Venezia Giulia.
pianti di depurazione Il lavoro è stato sviluppato con la collaborazio-
acque, porta ad un in- ne degli Enti e Società preposte alla gestione e
cremento significativo controllo degli impianti di depurazione del Medio
DANIELE GOI
dei fanghi con conse- Friuli che sono i promotori responsabili della nuo-
Università di Udine guente aumento dei va organizzazione della gestione del patrimonio idri-
problemi di smalti- co (Legge 36/94 “Galli”) nell’ottica di un riordina-
mento. Questi ultimi legati in larga misura alle ca- mento della qualità delle acque e di un riassetto
ratteristiche qualitative del fango e la costante generale degli obiettivi di qualità ambientale (D.Lvo
evoluzione delle politiche del riciclo rendono ne- 152/99 “Testo Unico e successive modificazioni”).
55Controsservatorio territorio e ambiente DANIELE GOI ET AL .
Le caratteristiche di qualità dei fanghi sono questi inquinanti (vengono rilasciati in massicce
tradizionalmente espresse in termini di parametri quantità nelle acque di scarico del processo pro-
che permettono di valutare la possibilità di smal- duttivo) (Kankaanpaa, 1994; Kahkonen, 1998).
timento più conveniente, in particolare nel caso di Un ultimo confronto riguarda i valori di EOX
fanghi provenienti da trattamenti di reflui urbani rilevati nei terreni prima e dopo lo spargimento
l’utilizzo del fango come emendante e fertilizzan- del fango di uno degli impianti oggetto di studio.
te in agricoltura rappresenta una soluzione estre-
mamente vantaggiosa.
L’alto contenuto di sostanza azotata di questi Analisi e discussione dei risultati
risultati
fanghi incoraggia le pratiche di smaltimento su ter-
reni poco fertili e di norma anche molto permea- Nella Tab. 1 vengono riportate le caratteristi-
bili. Questa caratteristica dei suoli impone un se- che generali degli impianti presi a modello tra le
vero controllo sul contenuto di sostanze pericolo- varie tipologie presenti sul territorio regionale del
se presenti nel fango per evitare problemi di con- Friuli Venezia Giulia. Da una prima generale ca-
taminazioni indotte. Tra i parametri di controllo ratterizzazione si è potuto rilevare che quasi tutti
che comunemente sono adottati per la valutazio- i campioni di fango esaminati erano adatti (per
ne della possibilità di smaltimento in agricoltura1, contenuto di N, P, assenza di composti tossici,
il contenuto di metalli pesanti (in particolare Cr e concentrazione di metalli molto modeste etc.) allo
Hg) è considerato il più importante e selettivo a smaltimento in agricoltura. Questa soluzione vie-
causa dei riconosciuti effetti tossici di queste so- ne applicata frequentemente in quanto consente
stanze sugli organismi viventi. risparmi notevoli nella gestione degli impianti.
In tempi recenti la presenza crescente di com- Oltre ai fanghi da impianti di trattamento ac-
posti organo-alogenati nei reflui civili ha prodotto que reflue civili sono stati prelevati campioni di
la necessità di prevedere la stima del contenuto di fango di depuratori a servizio di cartiere per poter
queste sostanze nei fanghi di impianti di depura- fare un confronto sul contenuto di EOX con real-
zione per rendere completa la valutazione della tà industriali dove è accertata la presenza di que-
qualità e della possibilità di smaltimento. Le loro sti composti in concentrazioni maggiori.
caratteristiche peculiari sono la particolare persi- La prima indagine analitica effettuata sui cam-
stenza nell’ambiente che porta come conseguen- pioni riguarda i metalli pesanti per verificare l’effet-
za la possibilità di accumulo nelle parti solide e, tiva possibilità di utilizzo dei fanghi in agricoltura.
per molti di questi composti, la tossicità alle alte La determinazione dei metalli pesanti è stata
concentrazioni, la mutagenicità e cancerogenicità effettuata utilizzando uno spettrometro ICP-MS
anche a bassissime concentrazioni (Craig, 1990). previo trattamento dei fanghi in reattore a micro-
In questo studio, in particolare, l’analisi degli onde in presenza di agenti ossidanti.
organo-alogenti è stata realizzata utilizzando la Si può rilevare dai risultati ottenuti che in tutti
metodologia parametrica indicata nella normativa i campioni, relativi alle varie tipologie di impianto
DIN 38414 T17 che consente di determinare analizzati, si sono misurate concentrazioni di molto
l’EOX (Extractable Organic Halogen), stima glo- inferiori ai limiti imposti dalla legislazione vigente
bale della quantità di composti organo-alogenati per l’utilizzo in agricoltura, confermando la buo-
estraibili presenti nel fango. na qualità dei fanghi stessi.
In seguito è stato effettuato un confronto tra I risultati ottenuti sono riportati di seguito nel-
le concentrazioni di EOX rilevati nei fanghi degli le Figg. 1, 2, 3.
impianti civili e quelli provenienti da impianti di Il rilievo del contenuto di alorganici è stata ef-
depurazione a servizio di cartiere dove tradizio- fettuata seguendo la procedura di determinazio-
nalmente si trovano le concentrazioni maggiori di ne del parametro EOX basata sulla norma DIN
1) Decreto Legislativo del 20/01/ tiva 86/278 CEE concernente la pro- del suolo, nell’utilizzazione dei fan-
1992, n. 99 “Attuazione della Diret- tezione dell’ambiente, in particolare ghi in agricoltura”
56Presenza di sostanze organo-alogenate in fanghi di depurazione utilizzati in agricoltura
38414 T17 che consente di individuare la concen- I dati ottenuti dalle analisi EOX sui fanghi e
trazione (mg/Kg come Cl sul secco) di sostanze sui terreni sono stati raccolti in forma grafica e
organo-alogenate nel campione di fango conside- riportati in Fig. 4.
rato. Questo metodo prevede l’estrazione di que- Da una prima analisi della Fig. 4 si evince che
sti composti con successiva determinazione per in tutti i campioni provenienti dalle diverse tipolo-
titolazione microcoulometrica. gie di impianto si sono rilevate concentrazioni di
Tab. 1.
Impianti a servizio di A.E. Tipologia
fognature municipali
Tipo A > 50.000 primario + F.A.
digestione anaerobica fanghi
disidratazione meccanica
Tipo B 5.000 - 20.000 F.A. – CSTR
disidratazione meccanica
Tipo C 5.000 - 20.000 F.A. – SBR
letti essiccamento
Tipo D 5.000 - 20.000 Filtri percolatori + F.A.
letti essiccamento
Tipo E 5.000 - 20.000 Chimico – fisico
stabilizzazione aerobica
Impianti a servizio di
cartiere
Tipo F Chimico – fisico + F.A.
disidratazione meccanica
Tipo G Biodischi
disidratazione meccanica
F.A.= Impianto biologico a fanghi attivi
Cd Hg
CMA Cd
20,0
15,0
mg/kg
CMA Hg
10,0
5,0
0,0
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Tipo F Tipo G Terreno Terreno
Fertilizzato N on
Fertilizzato
Fig. 1.
Risultati Analisi Metalli Pesanti (Cadmio, Mercurio)
57Controsservatorio territorio e ambiente DANIELE GOI ET AL .
800
C MA Pb Pb Cr
600
mg/kg
400
200
0
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Tipo F Tipo G Terreno Terreno
Fertilizzato N on
Fertilizzato
Fig. 2.
Risultati Analisi Metalli Pesanti (Piombo, Cromo)
Cu Zn
3000
CMA Zn
2500
2000
mg/kg
1500
CMA Cu
1000
500
0
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Tipo F Tipo G Terreno Terreno
Fertilizzato N on
Fertilizzato
Fig. 3.
Risultati Analisi Metalli Pesanti (Rame, Zinco)
10
8
6
mg/Kg
4
2
0
Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Tipo F Tipo G
Fig. 4.
Concentrazioni di EOX nei fanghi
58Presenza di sostanze organo-alogenate in fanghi di depurazione utilizzati in agricoltura
0,7
0,6
0,5
mg/Kg
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Terreni fertilizzati (da mesi) Terreni fertilizzati (da anni) Terreni non fertilizzati
Fig. 5.
Concentrazioni misurate di EOX nei terreni
EOX misurabili, inoltre è possibile notare che le Ringraziamenti
concentrazioni dei fanghi degli impianti di depu- Si ringraziono per la fattiva collaborazione la Regione Autono-
razione acque municipali sono confrontabili con ma Friuli Venezia Giulia, il CAFC-Udine, l’AMGA-Udine,
l'ARPA-Udine, il CID-Udine.
quelle provenienti dalle acque reflue di cartiera.
Questo mette in evidenza come anche nei fan-
ghi civili con tipiche qualità che li rendono adatti Bibliog
liogrraf
Bibliog ia
afia
all’utilizzo in agricoltura, si accumulino sostanze
sospette pericolose come gli organo-alogenati in
Bakker V., Warmer H. (1992), Halogenated Compounds
concentrazioni considerevoli. in domestic sewage related to product use, Internal com-
Un’altra valutazione che è emersa da questo munication, RIZA, the Nederlands.
studio preliminare riguarda il contenuto di EOX Craig Gordon R. et al. (1990), Toxicity and bio-
nei terreni emendati con i fanghi analizzati. Anche accumulation of AOX and EOX, Pulp and Paper Canada,
91(9), pp. 39-45.
in questo caso è stato possibile misurare una va-
DIN 38414 T17 (1989), Determination of the organically
riazione del contenuto di EOX tra terreni in cui, in bound halogens amenable to stripping and extraction, German
tempi diversi, vi era stato spargimento del fango. Standard methods for the analysis of water, waste water
Una considerazione merita l’utilizzo del esano and sludge, Beuth Verlag, Berlin.
nella determinazione del parametro EOX. Que- Kankaanpaa H., Tissari J. (1994), Analysis for EOX and
AOX in 2 industry influenced costal areas in the gulf of Finland
sto solvente non permette la ricognizione degli or- – levels of EOX in the Neva bay, Russia, Chemophere, 29(2),
gano-alogenati con caratteristiche polari che al con- pp. 241-255.
trario possono essere dilavati con facilità dall’ac- Kahkonen MA. et al (1998), 100 years of sediment
qua e dunque non vengono trattenuti dalla parte accumulation history of organic halogens and heavy metals in
recipient and non recipient lakes of pulping industry in Finland,
secca su cui si fa la misura (Reemtsma, 1996).
Environmental Science and Technology, 32(12), pp. 1741-
Nel caso invece dello spargimento nel terreno agri- 1746.
colo queste sostanze apolari possono essere assi- Reemtsma T., Jekel M. (1996), Potential of ethyl acetate
milate dalle piante e dunque essere immesse nei in the determination of extractable organic halogens (EOX)
cicli biologici. from contaminated soil, sediment and sewage sludge,
Chemosphere, 32(5), pp. 815-826.
Questo nuovo parametro può essere utile per
controllare il contenuto di sostanze organo-aloge-
nate assieme ai metalli presenti in un fango desti-
nato all’agricoltura.
G
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