Appunti di ingegneria sanitaria ambientale

FENOMENI DI INQUINAMENTO DELLE ACQUE NATURALI

Inquinamento idrico: effetto di scarico in ambiente acquoso di sostanze o energia tali da

compromettere salute umana, nuocere a risorse viventi e a sistema ecologico e costituire ostacolo a

uso acque. 3 livelli: naturale, indotto temporaneo, indotto permanente.

Tipi di scarichi: fognature civili, effluenti industriali, attività agrario-zootecnica. Fonti inquinamento:

puntuali, diffuse (lineari, aerali, volumetriche).

INQUINAMENTO ESTETICO-ORGANOLETTICO:dovuto a presenza sostanze galleggianti,

intorbidimento, colorazione acque, maleodorazione, fattori che alterano valore paesaggistico e fruitivo

corpo idrico. Certi fenomeni solo alterazione stato salute corpo in quanto causa di effetti secondari.

Odori: putridi, pesce, vermi, terra.

DEOSSIGENAZIONE ACQUE:corpi idrici senza inquinamento sono ben ossigenati con OD prossimo a

saturazione, concentrazione di saturazione in acqua Cs dipende da T e p secondo la legge di

HenryCs=p*H (H: coefficiente di Henry), che regola solubilità di gas in liquido in funzione di T. H

dipende da T e gas, quindi solubilità O2 dipende da T e p. Salinità: a parità di T si riduce solubilità

aumentando solubilità. Presenza concentrazioni OD in acque è necessaria per vita fauna ittica. Termini

di bilancio deossigenazione: R1 (consumo O2 da flora batterica per degrado BOD), R2 (riossigenazione

acque per scambio O2 con atmosfera), Z (produzione O2 per fotosintesi alghe), S (consumo O2 da

bentos); R1 e R2 in competizione fra loro.

 Consumo biochimico O2 R1: attività biologica operata da batteri aerobici che degradano

composti organici naturali, cinetica consumo O2 è del primo ordine, graficamente curva OD

parallela a BOD residuo.

 Riossigenazione R2: trasporto O2 da aria a acqua regolato da espressione bilancio massa

Q=CS(Cs-C)=KSD

 Produzione netta O2 da alghe Z: Z=R-P dove P produzione O2 per fotosintesi in funzione di

tempo con andamento sinusoidale, R consumo dovuto a respirazione algale. Z varia con

intensità e durata irraggiamento, temperatura acqua, volume d’acqua interessato da fotosintesi.

 Consumo bentonico O2 S: depositi formati su letto fiumi a debole corrente esercitano domanda

O2 per effetto attività su interfaccia acqua/deposito.

Equazione bilancio semplificato Streeter e Phelps: considera solo R1 e R2 trascurando s e Z, basato su

ipotesi di condizioni stazionarie, portata Q costante in direzione flusso, scambi di O2 per diffusione

trascurabili.

–Q(δC/δx)dx–r1dV+r2dV=0.

Integrando diventa:

D(t)=k1/(k2–k1)BOD0[e^(k1/V)x e^(k2/V)x)+ D0e^(k2/V)x.

Sostituendo x = Vt:

D(t)=k1/(k2–k1)BOD0[e^(-k1t)–e^(-k2t)]+D0e^(-k2t).

Graficamente assume forma di curva a sacco o curva di auto

depurazione. Va paragonata con limiti di sopravvivenza specie

ittiche per individuare porzioni di fiume critiche o anossiche.

Soglia minima di 5 mg/L è condizione necessaria per sopravvivenza specie ittiche pregiate. Se curva va

sotto asse x situazione anossica con rilascio composti tossici ridotti. Temperatura accelera cinetiche di

ossigenazione e deossigenazione e diminuisce Cs.

EUTROFIZZAZIONE:abnorme proliferazione biomassa vegetale, inquinamento cronico laghi o bacini a

debole ricambio dovuto a eccesso nutrienti portati a mare da apporti fluviali, acque diventano torbide e

assumono colorazioni anomale a seconda di microalga prevalente con riduzione requisiti appetibilità e

cattivi odori per processi degenerativi. Coinvolge pesca e indirettamente salute uomo che può venire

avvelenato da fioriture algali tossiche. Mare Adriatico: zone delta Po e costa romagnola interessate a

eutrofizzazione perché Adriatico poco profondo, no sufficienti ricambi per condizioni idrodinamiche,

bacino riceve 70% attività industriali italiane.

Alghe: costituiscono fitoplancton in tutti corpi d’acqua di superficie, organismi unicellulari autotrofi che

si sviluppano per scissione con fotosintesi clorofilliana; necessitano 3 elementi, C, N, P, ma C non è mai

fattore limitante perciò solo N e P causano problemi. Alimento per zooplancton, che è alimento per

necton (pesci). Organismi morti decadono arricchendo bentos in cui attività batterica che libera Sali

minerali con N e P che con circolazione acque arrivano in superficie alimentando fitoplancton e

chiudendo catena. Su equilibrio incide apporto nutrienti da esterno; catena alimentare ne trae beneficio

ma: intorbidimento e colorazione acque, diminuzione OD, scomparsa specie ittiche pregiate,

formazione zone anossiche e processi anaerobici con sottoprodotti tossici. Anossia in

primavera/autunno quando acque calde, mare calmo, stratificazione acque, idrodinamicità statica.

Sostanza organica su fondale subisce decomposizione aerobica che porta a mineralizzazione

richiedendo O2, quando O2 non più disponibile 3 processi riducenti: decomposizione sostanza con

nitrato poi ridotto a nitrito, N2 e NH3; successivamente consumo solfati e produzione H solforato.

Laghi: oligotrofico (povero di nutrienti e bassa produttività algale), mesotrofico (nutrienti equilibrati),

distrofico (ricco di nutriente ma povero di un altro), eutrofico (ricco di nutrienti e alta produttività

algale). Soggetti a stratificazione (estate e inverno) e ricircolazione (autunno e primavera): in estate

insolazione e aria calda determinano riscaldamento strato superficiale, lago diviso in 3 zone (epilimnio,

termoclino, ipolimnio), nutrienti rilasciati da bentos non raggiungono superficie e attività algale

rallenta, in autunno epilimnio si raffredda fino a temperatura uniforme e si forma ricircolo, in inverno

stratificazione per raffreddamento acque superficiali, in primavera temperatura e densità uniformi

quindi ricircolo.

 Cause: parametri descrittivi e limnologici, climatologia e idrografia, morfologia e morfometria,

temperatura, OD, nutrienti, clorofilla, trasparenza.

 Controllo: rimuovere nutrienti da acque di rifiuto, ne basta uno, meglio P perché è fattore

limitante; limitazione carichi.

 Prevenzione: depurazione sui singoli scarichi, collettori per raccolta di scarichi e depuratore,

collettore circumlacuale e impianti isolati.

 Risanamento: asportazione biomasse (manipolazione biota acquatico), biomanipolazione catene

alimentari (ridurre biomassa algale con pesci ittiofagi, pesca di pesci zooplanctofagi,

introduzione pesci fitofagi), aerazione ipolimnica (aumento concentrazione OD), diluizione

(ridurre nutrienti con immissione portata aggiuntiva), washout (favorire aumento fuoriuscita

biomassa), inattivazione e rimozione sedimenti (ridurre P con barriere), precipitazione chimica

di P (Fe, Ca, Al), prelievo ipolimnico (sostituire deflusso superficiale con prelievo acque

ipolimniche), rimozione sedimenti (esporre strati di diversa composizione), abbassamento livello

acque (piante acquatiche non sopravvivono a secca).

INQUINAMENTO MICROBIOLOGICO: preoccupante per particolari usi, dispersione di

colifecalisottocosta impossibile quindi disinfezione prima dello scarico e condotta sottomarina per

recapitare liquami al largo.

Condotte sottomarine: posate su fondale marino, lunghezza variabile, parte terminale ha diffusore per

fuoriuscita liquame; inquinamento subisce riduzione per 3 effetti: diluizione iniziale D1 (miscelazione

turbolenta liquame con acqua marina e poi liquame sale in superficie formando cono rovesciato),

diluizione successiva D2 (miscela acqua/liquame si sposta con corrente con dispersioni laterali

determinando pennacchio dispersione), scomparsa batterica D3 (dovuta a condizioni sfavorevoli:

irraggiamento, Iodio, p, T, predazione). Rimozione batterica totale: Dtot = D1*D2*D3.

INQUINAMENTO CHIMICO: 3 tipi di effetti (tossicità, accumulo in sistemi biologici o sedimenti,

trasformazioni biochimiche con produzione di composti dannosi). Tossicità: effetto negativo

determinato da sostanza tossica o miscela tossici con compromissione funzioni danneggiate per

esposizione a tossico. Saggio: dà misura di effetti globali su ambiente di inquinanti in refluo. In base a

tempo risposta tossicità può essere acuta o cronica.

INQUINAMENTO TERMICO: dovuto a sversamento in corpi idrici di acque di raffreddamento di

origine industriale con riduzione OD, aumento curva a sacco, alterazione equilibrio, rischi

sopravvivenza, ruolo sinergico in azione composti tossici.

LEGISLAZIONE AMBIENTALE IN MATERIA DI ACQUE

Tutte le acque superficiali e sotterranee o non estratte da sottosuolo sono pubbliche e costituiscono

risorsa salvaguardata e usata con criteri di solidarietà. Altri concetti riguardano: disciplina attività

estrattive, risanamento e uso razionale acque superiori e sotterranee, necessità di tutela ambientale.

Istituzione rete nazionale di rilevamento e sorveglianza. Tutela risorse idriche rispettando bilancio idrico

e favorendo politica di risparmio, cambiamenti in gestione servizi idrici istituendo servizio idrico

integrato da captazione a depurazione. Promuovere salvaguardia e tutela risorse idriche: uso per

consumo umano è prioritario, altri usi ammessi solo se risorse sufficienti; equilibrio bilancio idrico per

equilibrio tra disponibilità e fabbisogni e risparmio idrico.

D.LGS. 152/99: riorganizza comparto legislativo con recepimento direttive comunitarie per scarichi e

abrogazione leggi e decreti incompatibili con decreto in questione; riordina materia inquinamento idrico

con altri provvedimenti comunitari.

 TITOLO 1: principi generali e competenze (stabilisce finalità di prevenire e ridurre inquinamento,

migliorare e proteggere stato acque, perseguire usi sostenibili e durevoli, mantenere capacità

naturale autodepurazione e sostenere comunità naturali)

 TITOLO 2: obiettivi di qualità (controllo qualità riguarda direttamente corpo idrico ricevente

invece che solo scarico acque reflue)

 TITOLO 3: tutela corpi idrici e disciplina scarichi (misure prevenzione da inquinamento e

risanamento, tutela quantitativa risorse e risparmio, disciplina scarichi, tutela corpi idrici)

 TITOLO 4: strumenti di tutela (piani tutela acque, autorizzazioni scarichi, controllo scarichi)

 TITOLO 5: sanzioni (scarichi non autorizzati, danno ambientale)

 TITOLO 6: disposizioni finali (monitoraggio e classificazione acque in corpi idrici superficiali e

sotterranei, criteri per classificazione acque, piani tutela acque, limiti di emissione scarichi,

criteri individuazione aree sensibili

D.LGS. 152/06: sostituisce legislazione vigente per rifiuti e bonifica siti contaminati. 6 sezioni. Nuova

definizione di scarico: qualsiasi immissione di acque reflue in superficiali, suolo, sottosuolo e rete

fognaria; no canalizzazione diretta tramite condotta.

CONTAMINANTI E INQUINANTI NELLE ACQUE

Contaminante: sostanza naturalmente non presente in corpo idrico che diventa inquinante quando

concentrazione supera soglia prefissata.

PARAMETRI: sostanza organica solubile (causa diminuzione OD in acque riceventi;