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Inquinamento delle acque sotteranee (pdf)

Presentazione, in pdf, di uno degli argomenti del Corso di Idreogeologia Applicata.

Argomenti inclusi:
Inquinamento delle acque sotterranee
Inquinanti
Movimento dell’acqua e dell’inquinante in zone non sature
Potere autodepurante del terreno
Trasporto dell’inquinante in falda
Tipologia di inquinante

Materia di Idreogeologia applicata relatore Prof. M. Tallini

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ESTRATTO DOCUMENTO

23/05/2017

INTRODUZIONE

Per inquinamento delle acque sotterranee si intende la modificazione della

natura fisico-chimica di un’acqua di falda dovuto all’immissione esterna

(causata dall’uomo) di sostanze chimiche, micro-organismi o calore. Le

concentrazioni limite oltre le quali si ha un inquinamento dipendono dalla

destinazione d’uso dell’acqua (se, per esempio, le acque in esame sono

destinate al consumo umano, i limiti sono molto ristrettivi!). Parliamo di

contaminazione, invece, se l’inquinamento è tale da impedire un uso potabile

dell’acqua.

Il peggioramento qualitativo delle risorse idriche sotterranee è ‘merito’, oltre

all’elevato impatto ambientale delle attività antropiche di superficie,

all’aumentata sensibilità degli strumenti analitici (capaci di trovare

concentrazioni microscopiche) e alla severità dei limiti di potabilità

impostazioni dalla legislazione vigente, che permettono di accertare stati di

inquinamento già presenti nel passato ma non rilevate.

INTRODUZIONE

Molte specie chimiche sono tossiche anche a bassissime concentrazioni.

Le specie chimiche trattate nei vari processi tecnologici e potenzialmente

sversabili nell’ambiente (accidentalmente o meno…) costituiscono un numero

considerevole e che nel tempo aumentano.

Può accadere, dunque, che l’acqua di una falda risulti non inquinata ad

un’analisi standard, né dal punto di vista organolettico, pur ospitando sostanze

tossiche non espressamente ricercate. 2

23/05/2017

INQUINAMENTO ACQUE SOTTERRANEE

LA GRAVITÀ DEL PROBLEMA

Le falde ospitate in acquiferi alluvionali hanno

velocità di flusso assai più lente rispetto ai corsi

d’acqua superficiali. E lo scorrimento avviene

non in un corpo idrico unico, bensì in

connessione alla matrice solida (granuli)

dell’acquifero.

Un inquinante sversato in falda permane molto

più a lungo nel sistema (anni o addirittura

decenni) e, aderendo in parte alla matrice,

può essere temporaneamente ritardato nel suo

flusso e rilasciato lentamente nel tempo.

Inoltre, non avendo visibilità diretta del flusso

d’acqua nel sottosuolo, implica che quando

l’inquinamento «si mostra» al punto di

emungimento (pozzo), ormai la qualità

dell’acqua è irrimediabilmente compromessa,

ma su una superficie ben più grande.

INQUINAMENTO ACQUE SOTTERRANEE

LA GRAVITÀ DEL PROBLEMA

Le falde necessitano di tempi lunghissimi

per la bonifica, con costi molto elevati.

E dunque, mai come nel caso delle

acque sotterranee vale la regola:

PREVENIRE È MEGLIO CHE CURARE!

Con un attenta politica di pianificazione

territoriale e difesa delle opere di

emungimento, si può prevenire l’evento

«inquinamento» ed è preferibile agli

interventi di emergenza a posteriori.

Inquinologia: scienza ambientale che studia

gli inquinanti in relazione alle modalità di

immissione nell’ambiente ed all’interazione

con il sistema fisico (sottosuolo). 3

23/05/2017

ORIGINE DELL’INQUINAMENTO

MODALITÀ DI IMMISIONE DELL’INQUINANTE NELL’AMBIENTE

1. Spandimento su terreno superficiale.

L’inquinante di propaga dall’alto verso il

basso ed arriva alla falda-

2. Perdita da serbatoi o condotte.

L’inquinante by-passa il suolo agrario,

che è un mezzo importante di

depurazione.

3. Dispersione di sub-alveo da corsi

d’acqua. Immissione diretta in falda (nel

caso in cui il fiume alimenti la falda).

4. Iniezione in pozzi perdenti. Immissione

diretta in falda tramite pozzi.

I POZZI NON SONO «PATTUMIERE»

FOCUS

I pozzi possono essere vie di

inquinamento in quanto

mettono in comunicazione (se i

tratti non filtrati non sono

cementati in modo opportuno)

le acque inquinate in superficie

con le falde, oppure le falde

inquinate poco profonde con

falde profonde di migliore

qualità.

E per questo, scaricare scorie e

sostanze tossiche dentro pozzi è

illegale. 4

23/05/2017

ORIGINE DELL’INQUINAMENTO

ESTENSIONE

In relazione all’estensione di territorio interessato dallo sversamento, si ha un

inquinamento:

di tipo diffuso: vengono interessate ampie superfici (esempio classico è lo

spandimento di additivi chimici o concimi nei terreni agricoli);

di tipo concentrato: interessa zone assai ristrette (sversamento fluidi di

origine industriale o liquami di origine domestica) ed è spesso legato a

cause accidentali (rottura condotte o serbatoi, perdita di fognature) o

dolose (sversamenti rifiuti in discariche abusive).

ORIGINE DELL’INQUINAMENTO

TIPOLOGIE

Di origine agro-zootecnica. Dovuta alla lisciviazione che le acque

• meteoriche esercitano sui prodotti chimici (e concimi) usate nelle pratiche

colturali ed impregnanti il terreno.

Di origine industriale. Scarico di reflui in acque superficiali; perdita di

• sostanze tossiche da condotte o bacini o fossi non adeguatamente

impermeabilizzati. E altro ancora…

Di origine civile. Cioè di origine organica, dovuta alla perdita della rete

• fognaria o dei collettori dei liquami domestici (fosse biologiche).

Legato allo smaltimento dei rifiuti. Molte discariche, abusive o mal

• progettate, rilasciano in falda molte sostanze, condotte dall’acqua di

infiltrazione percolante attraverso la massa dei rifiuti. 5

23/05/2017

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

23/05/2017

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

23/05/2017

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

23/05/2017

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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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria civile
SSD:
Università: L'Aquila - Univaq
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher novello1989 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Idreogeologia applicata e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università L'Aquila - Univaq o del prof Tallini Marco.

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