POLITECNICO DI MILANO - Polo Regionale di Como

Corso di Studi in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio

L’ ATTENUAZIONE NATURALE L’ ATTENUAZIONE NATURALE CONTROLLATA (MNA) PER LA CONTROLLATA (MNA) PER LA

BONIFICA DELLE CONTAMINAZIONI BONIFICA DELLE CONTAMINAZIONI DA IDROCARBURI (BTEX)DA IDROCARBURI (BTEX)

a.a. 2002/2003

Laboratorio di sintesi finale di:

Arianna Panzeri

Matr. 645465

Attenuazione NaturaleAttenuazione Naturaleprocessi chimici,fisici o biologici che, senza

l’intervento antropico, riducono massa, tossicità, mobilità, volume o concentrazioni degli inquinanti nei

suoli e nelle acque sotterranee . (U.S. EPA, 1999)

Biodegradazione

Adsorbimento

Volatilizzazione

DispersioneReazioni chimiche

BTEXBTEX

Benzene Toluene

Etilbenzene Xilene

•derivati del petrolio

•idrocarburi volatili monoaromatici

•i più investigati

Caratteristiche: Parametri:

•Costante di degradazione

o

Tempo di semivita T1/2

Tempo di semivita T ½

Benzene: 2.04 [y]

Toluene: 0.17 [y]

Etilbenzene:0.62[y]

Xileni: 0.038 [y] Coefficiente di partizione

KOC

Coeff.di partizione KOC

Benzene : 38 [L/kg]

Toluene : 135 [L/kg]

Etilbenzene:95[L/kg]

Xileni : 240 [L/kg]

SCOPO: valutare se esistono condizioni idrogeologiche favorevoli allo sviluppo

dei processi di Attenuazione Naturale

Simulazione di diversi scenari teorici mediante modello di screening :

BIOSCREEN

(U.S. EPA)

Scenari teorici Scenari teorici simulatisimulati

(1) depositi limosi-argillosi

(2) depositi morenici limosi-argillosi

(3)depositi fluvio-glaciali sabbiosi

(4) depositi alluvionali a matrice grossolana

Permeabilità [cm/s]

10-5

10-3

10-3

10-1

Porosità efficace

Frazione organica [%]

0.1

0.15

0.15

0.35

2

0.25

0.023

0.023

Sintesi degli scenari simulati:

Benzene

Toluene

Etilbenzene

Xilene

Acquifero (1)

Acquifero (2)

Acquifero(3)

Acquifero (4)

Gradiente (i) = 0.004

Tempo di simulazione = 10 anni

Massa di inquinante = 1200 kg

Biodegradazione

In assenza di biodegradazione

BIOSCREEN: inputParametri idrogeologici:

Permeabilità (k)

Gradiente idraulico (i)

Porosità efficace (n)

Adsorbimento

Densità del terreno (b)

Coefficiente di partizione (KOC)

Frazione di carbonio organico (fOC)Biodegradazione

Tempo di semivita del composto (T 1/2)

Dimensioni del modello

Dati della sorgente

Massa di inquinante

Effetto di lisciviazione della falda

7,9 7,9

578,4

0,6 0,6

48,2

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Massa r

imossa [

kg]

Rimozione massa [kg] Rimozione massa %

Acquifero k [cm/ s]

(1) 1 10-5

(2) 1 10-3

(3) 1 10-3

(4) 1 10-1

Distanza percorsa dopo 10 anni

0,0001100200300400500600700800900

1000

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Dis

tanza [

m]

Benzene Toluene Eti l-benzene Xilene

3.35 85.36 128 15240.3 4.27 9.14 123.40.6 12.19 25.91 411.50 0.3 0.91 0.91

MCLs [mg/L] (USA)

Benzene 0.005

Toluene 1

Etilbenzene 0.7

Xileni 10

Massa disciolta dopo 10 anni

0,0

0,1

10,0

1000,0

Tipo di acquifero

Mass

a d

el

plu

me [

kg

]Benzene Toluene Etil-benzene Xilene

Benzene 0,0 1,3 2,9 313,2

Toluene 0,0 0,2 0,4 42,0

Etil-benzene 0,0 0,4 1,0 130,5

Xilene 0,0 0,2 0,3 29,7

1 2 3 4

Impatto su un recettore sensibile a 50 m

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Concentr

azio

ne [

mg/L

]Benzene Toluene Eti l-benzene Xilene

00,275

6,116

1,679

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Concentr

azio

ne [

mg/L

]Benzene Toluene Eti l-benzene Xilene

MCL=0.005 mg/L

0 0 0

3,446

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Concentr

azio

ne [

mg/L

]Benzene Toluene Eti l-benzene Xilene

MCL= 1mg/L

0 0 0,031

5,426

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Con

cen

trazi

on

e [

mg

/L]

Benzene Toluene Etil-benzene Xilene

MCL=0.7 mg/L

0 0 0 0,424

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4

Tipo di acquifero

Con

cen

trazi

on

e [

mg

/L]

Benzene Toluene Etil-benzene Xilene

MCL= 10 mg/L

12345678910111213141516

100100

Massa rimossa %

8296

1000,1 0,0 0,1 100

6395

957,9 0,2 7,6 96

877,9 0,3 7,6 96

469377

578,4 29,7 548,7 95

Tipo di acquifero

Massa plume senza degradazione [kg]

Massa plume con biodegradazione [kg]

Massa rimossa [kg]Scenario

(1)

0,1 0,0 0,10,1 0,0 0,10,1 0,0 0,1

(2)

7,9 1,3 6,57,9 0,2 7,67,9 0,4 7,5

(3)

7,9 2,9 5,07,9 0,4 7,57,9 1,0 6,9

(4)

578,4 313,2 265,1578,4 42,0 536,4578,4 130,5 447,9

Efficienza di degradazione Benzene Etilbenzene

100100

Massa rimossa %

8296

100100

6395

9596

879646937795

100100

8296

100100

6395

9596

879646937795

ConclusioniPermeabilità medio – bassa

(10-3 – 10-5 cm/s)Buon contenuto di sostanza organica (0.25 – 1 %)

Condizioni ottimali per l’attenuazione naturale

Efficienza di degradazione

elevata (>95%)

ConclusioniPermeabilità alta

(10-1 cm/s)

Basso contenuto di sostanza organica (0.023 %)

Condizioni sfavorevoli all’attenuazione naturale

Efficienza di degradazione

ridotta (50-80%)

Conclusioni

Valutazione dei processi biodegradativi

Altre tecnologie di bonifica

Modello di screening

Indagini più accurate con modelli complessi

Grazie a tutti

per la cortese

attenzione

Arianna Panzeri