Contaminazione del suolo

Contaminazione del Suolo

L'industralizzazione, oltre aver migliorato il nostro stile di vita da secoli, ha creato un disequilibrio ambientale alterando le matrici: acqua, aria e suolo. Nuove pratiche agricole, basate su uno sfruttamento intensivo del suolo, hanno fatto sii che l'emissione di pesticidi e fertilizzanti contaminassero il terreno. Viene definito ''Sito'' quel luogo contaminato da sostanze xenobiotiche pericolose per tutte le speci che vivono su di esso. In un sito si distingue:
- una zona insatura o vadosa, terreno fra quello superficiale e quello di falda;
- una zona satura, il terreno con la falda;
- una zona con acqua di falda contaminata.
Il Biorisanamento è un metodo utilizzato per la bonifica dell’ambiente basato sul metabolismo microbico di microrganismi, ambientali o artificiali, capaci di biodegrdare e detossificare gli inquiannti(anche metalli pesanti). E’ una tecnica efficace e versatile che si applica in situ o in ex-situ. La bonifica biologica di un sito contaminato è rappresentata dalla caratterizzazione della comunità microbica dell'ambiente; l'obbiettivo è quello di ricercare la presenza di microrganismi con corredo enzimatico-metabolico, in grado di effettuare la degradazione fino ad ottenere la mineralizzazione. I trattamenti di bonifica sono:
- trattamenti in situ, effettuati nel luogo interessato senza rimozione della matrice contaminata;
- trattamenti ex-situ, divisi in on-site ed off-site, dove si preleva la matrice inquinata e trattata con inpianti, nello stesso luogo in cui s'è verificata, o altrove;
I trattamenti in situ comprendono tecniche di risanamento con mezzi fisici, chimici, biologici.
Il D.Lg affronta questi problemi distinguendo:
- siti contaminati, dove la soglia di contaminazione supera la norma prestabilita;
- siti potenzialmente contaminati, dove vengono superate delle determinate concentrazioni.
I piani di caratterizzazione stabiliscono gli interventi più idonei ed efficaci per eliminare gli inquinanti o ridurre la loro concentrazione. Le matrici sottoposte ad analisi sono:
- terreno sedimentabile e fanghi;
- acque superficiali, percolanti e di falda;
- eventuali gas e vapori.
Si effettuano analisi per l'identificiazione degli inquinanti presenti, la tipologia e identità della popolazione microbica, le caratteristiche del suolo, pH, potenziale redox, il BOD e COD.
Parametri fondamentali determinano il livello di rischio sanitario: la sorgente di contaminazione, i meccanismi di trasporto del contaminante; i possibili bersagli della contaminazione.
Si effettuano prelievi plurimi in zone di profondità diverse, arrivando a determinare valori di carica microbica, fornite da ricerche quantitative o qualitative di batteri denitrificanti, produttori di metano e solforiduttori. Alcuni idrocarburi alogenati possono essere utilizzati dai microrganismi come accettori di elettroni: se la loro presenza è abbondante diventa fattore limitante per i microrganismi, la disponibilità di nutrienti organici che svolgono il ruolo di donatori.
I composti inquinanti rappresentano, per i microrganismi che la degradano(funghi e batteri) nutrienti, fonti di C e donatori di elettroni per ricavare energia.
I microrganismi che attuano il metabolismo aerobio trasferiscono elettroni dall'inquinante all'O; quelli che usano la respirazione anaerobia li traferiscono a sostanze inorganiche ossidate come NO3 -nitrato, SO4 -solfato, CO2, Fe3+, Mn4+.
I suoli contengono in superficie una carica microbica più elevata di quella riscontrabile negli strati profondi, dove corrisponde maggiore biodiversità microbica. L'insieme di componenti organiche, sostanze andropiche, microrganismi vegetazione e terreno, viene definito ''Compost''. Attraverso metodi tecnici viene lavorato per eliminare l'eventuale presenza di parassiti e sostanze tossiche ed inquinanti.

La biodegradabilità di una sostanza sul suolo è rapida e aerobia negli strati superficiali, nel suolo profondo, invece, è lenta e anaerobia. In alcuni casi la degradazione avviene per co-metabolismo in cui reazioni destinate ad altri obbiettivi metabolici, i quali catalizzano casualmente, come effetto collaterale, la degradazione di uno xenobiotico. La struttura chimica, le proprietà chimico-fisiche e la concentrazione dell'inquinante condizionano la biodiversità. La struttura sterica che impedisce il contatto fra gli enzimi microbici e il substrato è chimata critica. In genere la biodegradabilità di una sostanza diminuisce con l'aumentare dei sostituenti molecolari.
Le tecniche di biorisanamento in situ comprendono:
- Biorisanamento passivo;
- Bioventilazione e biospargimento;
- Bioincremento;
- Biostimolazione;
- Barriere attive;
- Fitorisanamento;
- Bioremediation di falde acquifere.
Il Biorisanamento passivo indica processi naturali di biodegradazione che avvengono nei suoli inquinati da parte dei microrganismi autoctoni. Le tecniche avanzate di identificazione microbica non richiede coltura, perchè il microrganismi trae vantaggio energetico dal catabolismo dell'inquinante; la degradazione avviene per l'intervento casuale di enzimi, senza trarre alcun vantaggio.
La Bioventilazione e Biospargimento consistono nel fornire aria e nutrienti mineraliai microrganismi per accellerare le biodegradazioni; si applica ai suoli insaturi(non saturi d'acqua) la bioventilazione e in quelli saturi (falde acquifere) il biospargimento.
Il Bioincremento, noto come Bioagumentation, è l'inoculazione in situ dei microrganismi selezionati, in possesso del corredo enzimatico degradativo; la scelta del ceppo microbico da inoculare viene fatta in base alla sua specifica capacità ed afficienza degradativa, se il pH del sito contaminato viene tenuto a 8, la biodisponibilità del Fe risulta bassa ed i batteri non sopravvivono.
La Biostimolazione è l'aggiunta di S -zolfo e P -fosforo al biorisanamento dei terreni; l'aggiunta viene effettuata in base alla natura del contaminante, in modo da ottenere un rapporto.
Le Barriere bioattive vengono impiegate per la contaminazione in situ delle falde, sono realizzate con l'installazione di pozzi di insuflazzione d'aria e supporti permeabili colonizzati da microrganismi posizionati nella falda perpendicolare alla direzione del flusso per intercettare la massa inquinante, che non verrà rimossa ma controllata per bloccarne la migrazione; questa barriere si usano per il risanamento da contaminazioni di solventi clorurati come il tetracloro- ,il tricloro- ,il dicloroetilene ed il tertbutilmetiletere (composto tossico, cancerogeno, presente nelle benzine).
Il Fitorisanamento, tecnica dove vengono usate molte piante per detossificare contaminanti come metalli pesanti o radionuclidi, e si realizza per: fitoestrazione(dove metalli e radionuclidi vengono assorbiti dagli organi delle piante, raccolte ed incenerite in seguito); rizofiltrazione; fitostabilizzazione; fitovolatilizzazione.
Le piante più adatte sono le erbacee e la leguminosa; il disvantaggio di questa tecnica è la lenta crescita dei vegetali; tecnologie ex-situ effettuate sul suolo inquinato, scavato ed accumulato on-site o trasportato off-site, comprendono:
- Landfarming;
- Compostaggio;
- Bioreattori.
Il Landfarming si svolge on-site e consiste nel prelevare la matrice inquinata e deporla in uno strato di 1m sopra un letto impermeabile di argilla ricoperta di polietilene ad alta densità.
Il Compostaggio può essere impiegato nel risanamento dei terreni con metodi biologici, prevedendo un pretrattamento mediante omogenizzazione ed aggiunta di nutrienti, ceppi microbici selezionati e ammendanti. Per ammendante si intende residuo legnoso che aumenta la porosità del terreno modificandone la struttura, correggendone il pH, e se si usano ammendanti elevati aumenta la biomassa nei processi degradativi; come nutrienti si impiega N, P, K per favorire lo sviluppo microbico, mentre l'inoculo di colture o miscele enzimatiche agiscono per l'avvio e il corretto sviluppo. I cumuli statici vengono aereati per mezzo di tubazioni che insufflano aria all'interno della massa; le masse di materia
(o pile) possono essere a tratto singolo o sovrapposti, per fornire umidità si getta acqua dall'alto.
I Bioreattori, il loro uso serve con l'ausilio di microrganismi ingegnerizzati, e si dividono in 2 tipi: quelli che usano un contenuto d'acqua al 40-90%; ed altri con un contenuto di 10-20%. Dopo la rimozione della parte grossolana del terreno, il resto viene inviato al bioreattore e mantenuto in continua agitazione e ossigenazione; la miscela viene convogliata al separatore per l'allontanamento della frazione sedimentabile da quella più liquida. Il terreno decontaminato verrà riportato in situ.