Inquinamento delle acque sotteranee (pdf)

INQUINANTI

Si dividono in quattro famiglie:

ANIONI;

➢ CATIONI;

➢ METALLI PESANTI;

➢ COMPOSTI ORGANICI.

➢

Per ogni famiglia, si possono classificare le sostanze in:

Indesiderati (s’intende assunti in dose eccessive)

✓ Tossici (la legge accetta dei valori limitatissimi)

✓ Estremamente tossici (assolutamente da evitare perché mortali!)

✓ INQUINANTI

ANIONI

Elevata mobilità nel terreno, essendo generalmente poco absorbiti. Hanno

grande stabilità chimica in falda.

CLORURI (da liquami organici, scarichi industriali); FOSFATI

✓Indesiderati:

(liquami organici, concimi inorganici); NITRATI (ossidazione dell’azoto di

origine organica in un suolo); SOLFATI (concimi inorganici, percolato da

discariche, scarichi industriali, piogge acide).

BORATI (detergenti e scariche industriali); FLUORURI (scarichi

✓Tossici:

industriali); NITRITI (forma ridotta dell’azoto organico: instabili in ambiente

aerobio, la loro presenza indica un processo ossidativo ancora in atto ed un

inquinamento assai vicino e massiccio).

Tossici: ARSENICO (processi lavorazione di pigmenti e leghe

✓Estremamente

metalliche, insetticidi ed erbicidi). 6

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INQUINANTI

CATIONI

Sono facilmente bloccabili dai granuli dei terreni (adsorbimento o scambio

cationico). In ambiente acido (pH < 7) ne viene aumentata la mobilità.

CALCIO e MAGNESIO (aumento indiretto della concentrazione

✓Indesiderati:

per alto tenore di CO2 originato da processi fermentativi di materia

organica; dunque è associato ad inquinamenti organici massicci e

percolazione da discariche); SODIO e POTASSIO (scarichi industriali e di

fonderia, liquidi organici, dilavamento strade trattate per scongelamento).

ALLUMINIO; AMMONIO (alte concentrazioni corrodono le tubazioni e

✓Tossici:

causa la proliferazione di micro-organismi); BARIO (scarichi industriali).

Tossici: CROMO (scarichi di concerie).

✓Estremamente INQUINANTI

METALLI PESANTI

Cationi con peso specifivo maggiore di 5 g/cmc. Hanno solubiltà variabile in

acqua. Generalmente hanno mobilità elevata in condizioni acide;

precipitano in condizioni basiche. In relazione della specie chimica che

formano in soluzione, varia la capacità di assimilazione dell’organismo e la

tossicità. FERRO e MANGANESE (bassissima solubilità: colorazione dell’acqua a

✓Tossici:

causa dei precipitati, assieme a cattivo odore e torbidità; favorisce la

formazione di colonie ferro-batteri che possono otturare i tubi); ZINCO e

RAME (deiezioni animali da allevamenti, poiché massicciamente

concentrati nei mangimi)

Tossici: MERCURIO, PIMBO, SELENIO (scarichi industriali);

✓Estremamente

CADMIO (scarichi industrie galvaniche, ceramiche e conciarie). 7

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CAPACITÀ DI CAMPO

FOCUS

Immaginiamo di inumidire un terreno a grana fine

completamente secco.

Vediamo che la prima acqua infiltrata tende ad

avvolgere tutti i granuli di una sottile pellicola

(acqua di adsorbimento).

Successivamente l’acqua comincia a saturare i

pori, a partire da quelli più piccoli, via via

riempiendo quelli più grandi. In quelli più piccoli

l’acqua si dispone in maniera particolare: forma

cunei ed anelli sospesi entro il granulo (acqua

capillare). I piccoli pori saturi non sono

interconnessi dal punto di vista idraulico, per cui il

mezzo poroso non è ancora conduttivo; l’acqua

non si sposta verso livelli più profondi ma rimane

ferma nello strato inumidito attratta dalla matrice

solida. CAPACITÀ DI CAMPO

FOCUS

Perdurando ulteriormente l’inumidimento, vengono saturati pori e canalicoli di

dimensioni via via maggiori; si viene a formare un reticolo di canalicoli saturi

intercomunicanti ed il mezzo poroso diviene idraulicamente conduttivo

(anche se con permeabilità inferiore a quella massima possibile,

corrispondente alla condizione di completa saturazione). L’acqua è

comunque ancora soggetta al fenomeno della capillarità. Questa condizione

è quella tipica di un terreno alla capacità di campo. Sono rimasti vuoti i pori e

i canali di dimensione maggiori (macropori).

Aggiungendo altra acqua, anche i macropori si saturano ed il terreno

raggiunge la massima capacità conduttiva. L’acqua contenuta nei

macropori è da considerarsi acqua di gravità, non più soggetta alla

capillarità: essa percola liberamente verso il basso. 8

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MOVIMENTO DELL’ACQUA IN

ZONA NON SATURA

Il comportamento dell’acqua nel mezzo poroso è diverso a seconda che

quest’ultimo abbia i pori completamente saturi oppure no. La «tavola

d’acqua», il limite superiore della zona di saturazione, separa due «mondi»

molto diversi dal punto di vista idrogeologico.

Il suolo e i sedimenti posti al di sopra della tavola d’acqua costituiscono la

zona non satura. È molto importante dal punto di vista idrogeologico poiché

questa zona fa da filtro-protezione nei confronti dell’inquinamento ed ha un

ruolo essenziale per determinare l’entità dell’infiltrazione efficace che

alimenta le falde.

Il flusso idrico in condizioni non sature (infiltrazione) è di più difficile

comprensione del flusso in condizioni sature. Senza entrare troppo nel merito,

consideriamo il movimento dell’acqua (abbondante precipitazione

meteorica) in tre tipi di terreno.

MOVIMENTO DELL’ACQUA IN

ZONA NON SATURA

TERRENO SABBIOSO

Si ha una saturazione completa dei livelli più superficiali e si ha un flusso saturo verso il

basso (k max = k alla saturazione).

Cessata la precipitazione il flusso eventualmente procede, ma progressivamente

tende a ritirarsi dai pori più grandi (con una caduta abbastanza brusca di k dato che

la maggior parte dei pori in una sabbia sono grandi). Rimane uno scorrimento di

acqua lungo le superfici dei granuli e nei pori più piccoli. Tale flusso è controllato dal

gradiente gravitazionale e dal gradiente capillare; quest’ultimo fa muovere l’acqua

verso il basso (zone più profonde meno umide) o verso l’alto (evapotraspirazione dal

suolo successiva alla pioggia porta ad una diminuzione del contenuto idrico in

superficie).

Dato il basso valore della capacità di campo in un terreno sabbioso (acqua che il

terreno può trattenere per forze di adsorbimento e capillari), un’abbondante porzione

di acqua, espulsa dai pori più grandi, dreno verso il basso e può eventualmente

raggiungere la falda. 9

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MOVIMENTO DELL’ACQUA IN

ZONA NON SATURA

TERRENO ARGILLOSO

Dato l’elevato valore della capacità di campo, la maggior parte dell’acqua è

trattenuta da forze di adsorbimento e capillari. L’acqua non drena verso il basso con

facilità, si ha soltanto un flusso capillare assai lento (k basso), verso il basso o verso

l’alto come descritto nel caso precedente.

Durante la stagione estiva, il terreno si fessura in superficie; a seguito di piogge

l’acqua infiltra velocemente in tali fratture (che comunque si richiudono durante la

stagione umida). MOVIMENTO DELL’ACQUA IN

ZONA NON SATURA

STRATI A DIVERSA GRANULOMETRIA

Se l’acqua incontra un orizzonte più grossolano (provenendo da un orizzonte fine) è

probabile che si trovi ad un valore di pressione idrostatica ancora troppo basso per

poter saturare i pori grandi. Per cui l’acqua tende ad accumularsi all’interfaccia dei

due strati fino a quando il carico idraulico supera la soglia necessaria a penetrare nel

mezzo sottostante.

Se invece l’acqua incontra un orizzonte più fine, essa inizia a filtrare verso il basso,

assai lentamente data la bassa permeabilità: se l’alimentazione è superiore alla

capacità di infiltrazione, si forma un ristagno d’acqua (falde sospese). 10

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MOVIMENTO DELL’ACQUA IN

ZONA NON SATURA

In generale, indipendentemente dal tipo di terreno, un soluto sparso sulla

superficie impiega, per arrivare in falda, un tempo ben maggiore rispetto al

flusso verticale in condizioni sature; soprattutto nei primi 2-3 m di terreno,

spesso avvengono spostamenti verso l’alto (cioè, i fenomeni capillari

prevalgono su quelli gravitazionali).

Poiché il contenuto idrico è (in ultima analisi) funzione del tasso di infiltrazione

dalla superficie e quindi della piovosità, un clima arido creerà le condizioni

per tempi di arrivo estremamente alti (e viceversa, se il clima è molto piovoso).

E dunque, un clima piovoso comporterà non solo una maggiore quantità

d’acqua per traportare l’inquinante ma anche un maggior effetto diluente

delle concentrazioni con cui l’inquinante arriva in falda.

POTERE AUTODEPURANTE DEL TERRENO

Un inquinante reale non si comporta in modo inerte rispetto al sistema in cui

fluisce, ma interagisce sia con l’acqua (e sostanze ad esse disciolte), sia con

la matrice solida del mezzo poroso, sia con i micro-organismi, sia con la fase

gassosa. L’effetto complessivo di queste interazioni comporta ad un

rallentamento/degradazione della molecola inquinante, con l’effetto finale di

ritardare l’arrivo alla falda.

Poiché molte interazioni, soprattutto quelle che si sviluppano con i granuli,

necessitano di un certo intervallo di tempo per raggiungere l’equilibrio

termodinamico, esse sono favorite nel caso di flussi lenti, dove maggiore è il

tempo di contatto tra fare solida e liquida. Sono sfavorite, invece, nel caso del

flusso in falda, data la maggiore velocità di scorrimento dell’acqua, o nel

caso di flusso in fratture (vere e proprie macroporosità). 11

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POTERE AUTODEPURANTE DEL TERRENO

FATTORI DA CONSIDERARE

Fattori Fisici:

• FILTRAZIONE. Azione di vagliatura meccanica, efficace solo per particelle

• inquinanti di dimensioni maggiori dei pori del terreno; ha la massima efficacia

nei depositi argillosi.

DIFFUSIONE MOLECOLARE. Un soluto tende a diffondersi in tutto il volume

• d’acqua; nei terreni argillosi, può capitare che la velocità di diffusione

dell’inquinante sia maggiore della velocità di infiltrazione dell’acqua (proprio

per questo è un fattore da non trascurare).

SOLUBILITÀ. Un inquinante poco solubile in acqua, se sversato alla superficie del

• terreno in quantità sufficiente, può infiltrarsi nella falda come fase a sé.

TRASPORTO IN FASE GASSOSA. Una sostanza volatile può passare in fase gassosa

• attraverso i pori non saturati