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Monitoraggio chimico–biologico impianto di termovalorizzazione dei rifiuti solidi urbani

RELAZIONE FINALE SUL MONITORAGGIO CHIMICO�BIOLOGICO TRAMITE INDICATORI SPECIALIZZATI DELLO STATO DELL'AMBIENTE IN RELAZIONE AD UN IMPIANTO DI TERMOVALORIZZAZIONE DEI RIFIUTI SOLIDI URBANI


I

INDICE 1. Obiettivi dello studio e inquadramento territoriale 1

1.1 Individuazione delle stazioni di campionamento 1

1.2 Articolazione delle attività 2

2. Caratteristiche dell'impianto di termovalorizzazione 6

3. Simulazione modellistica 7

3.1 Stima delle concentrazioni e delle deposizioni al suolo nel periodo aprile-dicembre 2000 7 3.1.1 Dati meteorologici 7

3.1.2 Dati di sorgente 7

3.1.3 Il grigliato di calcolo 9

3.1.4 Risultati 10

3.1.5 Conclusioni 60

4. Il monitoraggio ambientale 61

4.1 Monitoraggio delle emissioni 61

4.2 Il monitoraggio mediante campionatori passivi 69

4.3 Il monitoraggio dei metalli pesanti nei terreni 77 4.3.1 Caratterizzazione dei suoli secondo la carta pedologica della

Regione Emilia-Romagna 88

4.3.2 Analisi dei risultati 91

4.4 Il monitoraggio delle acque meteoriche 92

4.5 Determinazione dei metalli pesanti nel residuo secco delle polveri 104

4.6 Biomonitoraggio con i licheni epifiti 110 4.6.1 Introduzione 110

4.6.2 Modalità di campionamento 111

4.6.3 Trattamento del campione 112 4.6.4 Analisi chimica 112

4.6.5 Predisposizione del protocollo operativo 112

4.6.6 Caratterizzazione dei metalli 113

4.6.7 Protocollo operativo e determinazioni analitiche 116

4.6.8 Predisposizione dell'indagine 116

4.6.9 Elaborazione dei dati 123

4.7 Monitoraggio dei metalli pesanti con le api 126 4.7.1 Materiali e metodi 126


II

4.7.2 Risultati 127

4.7.3 Conclusioni 128

5. Indagine epidemiologica 129

6. Prime valutazioni, problematiche emerse e possibili sviluppi futuri 130

6.1 Premessa 130

6.2 Valutazioni sintetiche dei monitoraggi svolti 131

6.3 Ipotesi per lo sviluppo delle attività 135


1

1. OBIETTIVI DELLO STUDIO E INQUADRAMENTO TERRITORIALE

Nella revisione ed aggiornamento del piano infraregionale di smaltimento dei rifiuti urbani e speciali della Provincia di Bologna è stato previsto l'ammodernamento e la rifunzionalizzazione dell'impianto di termovalorizzazione dei rifiuti solidi ubicato in via del Frullo in Comune di Granarolo dell'Emilia, in coerenza con quanto previsto dall' art.5 del D.Lgs. n° 22/97.

Al fine di controllare adeguatamente il funzionamento dell'impianto e di verificare gli effetti sullo stato dell'ambiente e sulla salute della popolazione, gli Enti locali territoriali: Provincia di Bologna, Comuni di Castenaso e Granarolo dell'Emilia e Seabo Spa, hanno stipulato un accordo volontario per la realizzazione di un monitoraggio dell'area circostante l'impianto avvalendosi di ARPA Sezione Provinciale di Bologna, per le attività di monitoraggio.

La zona su cui è stata effettuata l�analisi comprende un ambito territoriale che si estende per un raggio di circa 5 chilometri dalla sede dell�impianto, includendo così le località di:

• Quarto ad est

• Granarolo a nord

• Castenaso a sud-est

• Villanova a sud

• Zona industriale Roveri a sud-ovest

1.1 INDIVIDUAZIONE DELLE STAZIONI DI CAMPIONAMENTO Lo scopo è stato di localizzare le aree a maggiore impatto in modo da permettere l�avviamento delle iniziative di monitoraggio delle concentrazioni e deposizione delle polveri.

Sono state inoltre analizzate le concentrazioni al livello del suolo (2 metri) di monossido di carbonio, ossidi di azoto, sostanze organiche volatili ed ossidi di zolfo. Tra le polveri è stato evidenziato il contributo ai valori di concentrazione e deposizione da parte di mercurio, cadmio e piombo.

La stima delle concentrazioni degli inquinanti in atmosfera e delle deposizioni al suolo è stata effettuata tramite il modello ISC (Industrial Source Complex) nella versione long term su una base storica di dati meteo di oltre 40 anni. Tali dati meteo forniti dall�ENEL in collaborazione con l�Aeronautica Militare sono stati misurati presso la stazione di Borgo Panigale; si può ritenere che il quadro meteoclimatico che ne scaturisce ben rappresenta la zona in esame che si estende per circa cinque chilometri dall�impianto. Tale estensione territoriale comprende le località di Castenaso, Granarolo, Quarto e parte del Comune di Bologna.

I risultati ottenuti sono stati espressi sotto forma di aree cromatiche di livelli di isoconcentrazione e isodeposizione. Tali elaborati permettono di individuare le zone a prevalente impatto permettendo una oculata scelta nel posizionamento delle attività oggetto del monitoraggio.

I valori ottenuti nel presente studio si collocano su livelli da uno a due ordini di grandezza inferiori a quelli relativi ai relativi standard di qualità o ai valori guida. Sia i valori di


2

concentrazione massima sia di deposizione sono localizzati in prossimità dell�impianto a non oltre un chilometro. Dai grafici risulta che i valori di concentrazione in corrispondenza dei centri abitati risulta circa un ordine di grandezza inferiore ai rispettivi valori massimi. I valori di deposizione, invece, si riducono praticamente a zero dopo circa un chilometro a partire dall�impianto.

1.2 ARTICOLAZIONE DELLE ATTIVITÀ L�attività svolta secondo il programma concordato ha interessato:

1. l�individuazione attraverso l�utilizzo del modello di ricaduta ISC delle aree potenzialmente interessate alle ricadute delle emissioni del termovalorizzatore;

2. il controllo sistematico delle emissioni al camino del termovalorizzatore;

3. l�allestimento di 10 stazioni di campionamento delle varie matrici ambientali sulla base delle previsioni di ricaduta al suolo e della diffusione delle sostanze aeriformi ottenute mediante l�utilizzo del modello predittivo ISC e della necessità di verificare situazioni relative ad insediamenti abitativi dei Comuni di Castenaso e Granarolo dell�Emilia;

4. lo sviluppo di una attività di campionamento ed analisi,per ogni singola stazione, delle seguenti matrici:

a) qualità dei terreni,

b) acque meteoriche,

c) polveri come residuo secco (deposizione naturale),

d) determinazione della concentrazione in aria di HCl, Nox, Sox, attraverso l'uso di campionatori passivi

e) valutazione del bioaccumulo di metalli pesanti tramite licheni.

5. realizzazione di una indagine relativa alla ricerca di alcuni metalli pesanti presenti nel miele fresco prodotto dalle api in 5 stazioni appositamente realizzate;

6. sviluppo di una indagine epidemiologica relativa alle cause di morte ed ai ricoveri ospedalieri sugli abitanti dei Comuni interessati alle ricadute del termovalorizzatore.


3


4


6

2. CARATTERISTICHE DELL'IMPIANTO DI TERMOVALORIZZAZIONE

L'impianto di termovalorizzazione, in funzione dal luglio 1973 (terzo forno 1974) è costituito da tre linee indipendenti, ciascuna con un forno della capacità di 200/t/giorno nominali incenerite.

La capacità teorica di smaltimento di ogni forno è di 8,33 t/h riferite ad un pci = 1-730 Kcal/kg di R.S-U-(rifiuti solidi urbani)

Nell'attuale esercizio annuale vengono inceneriti mediamente circa 350-370 t/giorno di R.S-U il cui pci medio è di 2-400 KCallkg.

Su ciascuna linea è installata:

A) Camera di combustione

B) Camera di post-combustione-

C) Caldaia (generatore di vapore).

D) Elettrofiltro per l'abbattimento del particolato residuo presente nei fumi-

E) Linea di lavaggio fumi.

Le sezioni impiantistiche in comune sono:

F) Impianto separazione-accumulo polveri provenienti dagli elettrofiltri

G) Impianto recupero energetico

H) Impianto trattamento acque a corredo dell'Impianto Incenerimento Rifiuti

I) Cabina analisi in continuo degli effluenti dalla ciminiera dell'impianto Incenerimento Rifiuti

Le caratteristiche fisiche dell'impianto sono riportate nella seguente tabella:

GRANDEZZA VALORE Altezza camino (metri) 80

Diametro camino (metri) 2,150 Temperatura fumi (°K) 402

Velocità fumi (m/s) 6,3 Coordinate (UTM) (693200,933000)


7

3. SIMULAZIONE MODELLISTICA

3.1 STIMA DELLE CONCENTRAZIONI E DELLE DEPOSIZIONI AL SUOLO NEL PERIODO APRILE-DICEMBRE 2000

Si riporta di seguito una breve sintesi dei risultati ottenuti nella fase di elaborazione dei dati di emissione oraria relativi all�impianto di termovalorizzazione SEABO denominato Frullo, in riferimento al periodo di campionamento da Aprile a Dicembre. Tale elaborazione è stata effettuata tramite l�utilizzo del modello ISC3 nella versione short term; il modello viene utilizzato per le stime dei valori di concentrazione e deposizione su arco temporale di tipo orario, giornaliero, settimanale, mensile e stagionale, o parte degli stessi.

L�esecuzione di suddetto lavoro ha riguardato l�organizzazione e l�impostazione di tre differenti tipologie di dati corrispondenti ai rispettivi processori di elaborazione del modello in questione:

1. Dati meteorologici

2. Dati di sorgente

3. Grigliato di calcolo

3.1.1 Dati meteorologici Al fine di ottimizzare le richieste di input del modello sono state utilizzate due differenti fonti in funzione della qualità del dato disponibile, in particolare:

▪ Fonte SEABO per i valori di velocità e direzione del vento; tale scelta si giustifica col fatto che i sensori di misura sono posizionati in corrispondenza della zona di impatto

▪ Fonte ARPA servizio METEO, per i valori di categoria di temperatura, stabilità ed altezza dello strato di rimescolamento. Tali dati risultano da una complessa elaborazione del modello CALMET, effettuata dallo stesso Servizio. Si precisa che tutti i dati sono stati acquisiti su base oraria.

In allegato vengono presentate le distribuzioni grafiche relative rispettivamente alle direzioni delle categorie di stabilità ed alla rosa dei venti, elaborate sui valori orari nel periodo complessivo di 8 mesi a partire dal mese di Aprile 2000.

3.1.2 Dati di sorgente Il termovalorizzatore è dotato di un sistema di analisi in continuo dei principali inquinanti emessi dallo stesso, fra i quali:

! CO

! NOx

! PM10

! HCl


8

Pertanto per tali inquinanti sono state utilizzate le emissioni orarie fornite da SEABO. Per quanto riguarda gli altri inquinanti per i quali sono state calcolate le deposizioni al suolo si è fatto riferimenti ai campionamenti effettuati da ARPA; inoltre, è stato ipotizzato che i rapporti ottenuti fra cadmio, piombo, mercurio e polveri si mantenessero costanti nel periodo di campionamento. Tale ipotesi potrebbe comportare qualche incertezza di calcolo anche se i campionamenti periodici non sembrano mostrare una notevole variabilità nei valori delle concentrazioni ai fumi. Occorre comunque evidenziare che, come appare nella successiva tabella, nei periodi in cui sono stati effettuati i campionamenti ARPA, sussistono rilevanti differenze fra i valori forniti da ARPA e SEABO. Le maggiori differenze riguardano il biossido di zolfo, tanto che il confronto fra i rispettivi valori diventa inconsistente. Notevoli differenze sono associate anche ai valori misurati delle polveri. Tale discrepanze dovrebbero essere oggetto di una verifica che esula gli scopi dello studio qui illustrato.

Tabella 3.1 Confronto fra valori di emissione. Le misure effettuate da SEABO risultano dal monitoraggio in continuo al camino

ARPA SEABO Periodo di

campionamento Polveri

mg/Nm3

Ossidi di azoto

mg/Nm3

Biossido di zolfo

mg/Nm3

Monossido di carbonio

mg/Nm3

Polveri

mg/Nm3

Ossidi di azoto

mg/Nm3

Biossido di zolfo

mg/Nm3

Monossido di carbonio

mg/Nm3 31/5 ore 11 � 1/6 ore 10

3.2 12

31/5 ore 11- 12

303 3 20 282 16 25

1/6 ore 11 - 12

262 2 14 263 30 21

18/7 ore 11 � 19/7 ore 11

3.95 12.8

18/7 ore 11 � 12*

271 36 19 286 116 20

19/7 ore 10 - 11

315 1 25 329 41 26

20/9 ore 11 21/9 ore 10

5.50 9.5

20/9 ore 10 � 12*

261 1 26 292 41 28

21/9 ore 10 � 11*

309 1 24 342 37 20

6/12 ore 11 � 7/12 ore 10

4.6

6/12 ore 11- 12

270 1 21

7/12 ore 11 - 12

299 1 31


9

3.1.3 Il grigliato di calcolo Il grigliato su cui è stata effettuata l�analisi di impatto dei fumi è il medesimo di quello analizzato con il modello ISC nella versione long term; per i dettagli si rimanda al relativo documento di sintesi. In sostanza trattasi di circa 480 punti recettori diffusi a cui in questa versione sono aggiunti 10 punti recettori discreti corrispondenti alle coordinate dei punti di misura dei campionatori.

Nella successiva tabella vengono riportati i periodi in cui sono state operate le stime delle concentrazioni e delle deposizioni al suolo, per un totale di 8 mesi complessivi di analisi.

Tabella 3.2 Periodi di campionamento durante i quali sono state effettuate le elaborazioni relative alle stime rispettivamente delle concentrazioni e delle deposizioni

Concentrazioni in aria Deposizioni al suolo 8/5/2000 � 17/5/2000 14/4/2000 � 7/7/2000 17/5/2000 � 2/6/2000 14/4/2000 � 16/10/2000 3/7/2000 � 17/7/2000 14/4/2000 � 11/12/2000

17/7/2000 � 31/7/2000 12/9/2000 � 25/9/2000

5/10/2000 � 23/10/2000

Nella successiva tabella viene riportato lo schema generale in cui sono indicate le tipologie delle elaborazione prodotte.

Tabella 3.3 Elenco delle tipologie delle elaborazioni effettuate i cui risultati sono riportati in forma di tabelle o grafici

1 Concentrazioni medie in aria di SO2, NOx, CO, HCl in corrispondenza dei recettori strumentali, in ciascun periodo di campionamento

2 Concentrazioni orarie massime in aria di SO2, NOx, CO, HCl in corrispondenza dei recettori strumentali, in ciascun periodo di campionamento

3 Primi 5 valori maggiori di concentrazione media in aria di SO2, NOx, CO, HCl, in ciascun periodo di campionamento

4 Primi 5 valori maggiori di concentrazione oraria in aria di SO2, NOx, CO, HCl, in ciascun periodo di campionamento

5 Deposizioni al suolo di PM10, Cd, Pb, Hg, in corrispondenza dei recettori strumentali, in ciascun periodo di campionamento

6 Primi 5 valori maggiori di deposizione al suolo di PM10, Cd, Pb, Hg, in ciascun periodo di campionamento

7 Isolivelli di concentrazione media in aria di SO2, NOx, CO, HCl in ciascun periodo di campionamento; tali valori sono evidenziati tramite aree cromatiche su planimetria della zona di impatto

8 Isolivelli di deposizione al suolo di PM10, Cd, Pb, Hg, in ciascun periodo di campionamento; tali valori sono evidenziati tramite aree cromatiche su planimetria della zona di impatto


10

Per meglio evidenziare la complessità e l�abbondante massa dei dati trattati, si riporta di seguito una tabella che illustra qualche numero che caratterizza la vastità dell�analisi operata.

Tabella 3.4 Alcuni numeri relativi alle tipologie di dati di input trattati

5784 Ore complessive considerate 29000 Dati meteo (velocità e direzione vento, temperatura, categoria

di stabilità, altezza strato di rimescolamento) 29000 Valori di emissioni al camino

720 Stime di concentrazioni in aria (concentrazioni medie orarie e settimanali di NOx, SO2, CO, HCl)

240 Stime di deposizione al suolo di Cd, Pb, Hg, PM10. 40 Grafici di mappe cromatiche su planimetria di concentrazione

e deposizione 480 Punti recettori di cui 10 discreti

2.776.320 Valori di concentrazione oraria in corrispondenza di ogni recettore per un singolo elemento, trattati dal modello ISC3

11.105.280 Valori complessivi di concentrazione oraria in corrispondenza di ogni recettore, trattati dal modello ISC3

2.776.320 Valori di deposizione oraria in corrispondenza di ogni recettore per un singolo elemento, trattati dal modello ISC3

11.105.280 Valori complessivi di deposizione oraria in corrispondenza di ogni recettore, trattati dal modello ISC3

22.210.560 Valori di output utilizzati dal modello ISC3 per effettuare le elaborazioni sintetiche

3.1.4 Risultati In allegato alla presente vengono riportati i grafici relativi rispettivamente alle concentrazioni medie di SO2, CO, NOx, HCl, ed alle deposizioni di PM10, Cd, Pb e Hg nei periodi illustrati nella Tabella 3.2, analogamente a quanto descritto nella Tabella 3.3 righe 7 ed 8. Di seguito vengono invece riportati i risultati ottenuti analogamente a quanto descritto nella stessa Tabella 3.3 dalle riga 1 alla riga 6.


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