ETD

• analisi di rischio
• caratterizzazione ambientale
• environmental geochemisty
• EPT
• geochimica ambientale
• potential toxic elements
• risk analysis

In questo lavoro di tesi è stata effettuata una caratterizzazione geochimica del suolo che caratterizza l’area interna alle mura della Certosa di Calci (Pisa). La campagna d’indagini si è resa necessaria per la definizione dello stato ambientale dell’area a seguito del superamento dei limiti normativi (Concentrazioni Soglia di Contaminazione – CSC, definiti dalla parte IV del D.Lgs. n.152/2006) per i parametri piombo, zinco, rame e mercurio, rinvenuti durante la verifica della qualità dei terreni nell’ambito dei lavori per la realizzazione di un tratto fognario nell’area prospiciente l’ingresso museale della Certosa. In fase di indagine, non è stata riscontrata la presenza di una circolazione freatica stabile nei primi 9 m dal piano campagna per cui, in accordo con ARPAT, non sono stati installati piezometri. Tuttavia, per questo studio sono stati prelevati campioni di acqua provenienti da due pozzi posizionati all’interno del Complesso Monumentale, per valutare la presenza di eventuali contaminanti.
Contestualmente è stata effettuata un’Analisi di Rischio sanitario sito-specifica (AdR) ai sensi del D.Lgs. 152/2006 (ss.mm.ii), procedura basata su standard e linee guida internazionali (ASTM, USEPA), opportunatamente rielaborate da ISPRA, con lo scopo di valutare il Rischio per i fruitori dell’area museale dovuto alla presenza di elementi potenzialmente tossici, e di individuare le Concentrazioni Soglia di Rischio (CSR) che rappresentano gli obiettivi di bonifica sito-specifici. Le analisi chimiche hanno confermato il superamento dei suddetti limiti per i parametri piombo, zinco, rame e mercurio relativi al “suolo superficiale” (SS, 0-1 m dal p.c.), mentre nel comparto “ suolo profondo” (SP > 1 m dal p.c.) non sono state rinvenute criticità. Per questi elementi potenzialmente tossici è stato determinato il coefficiente di ripartizione solido-liquido (Kd), che misura la tendenza di un contaminante a ripartirsi tra la fase solida e la fase liquida, al fine di valutarne la mobilità e il conseguente destino nell’ambiente circostante. Per l’elemento piombo, rilevatosi come più critico nel sito e classificato come cancerogeno, è stata effettuata un’estrazione sequenziale per la determinazione delle diverse forme chimiche associate alle varie componenti del suolo. Infine, sono stati calcolati sia il fattore di arricchimento superficiale (EF) e sia l’indice di geoaccumulo (Igeo) per l’individuazione di eventuali anomalie geochimiche presenti nel suolo superficiale rispetto ai valori di fondo naturale considerati. Per quanto riguarda la matrice acqua, non sono stati rinvenuti superamenti dei limiti normativi, i campioni non sono risultati contaminati. Infine, per valutare l’eventuale presenza di anomalie geochimiche, sono stati calcolati sia il fattore di arricchimento superficiale (EF) sia l’indice di geoaccumulo (Igeo). Questi indicatori hanno evidenziato, in alcuni campioni, significativi incrementi di concentrazione nel suolo superficiale, generalmente attribuibili a cause antropiche. L’analisi di Rischio sito-specifica è stata eseguita mediante il software Risknet (versione 3.2 pro). Sulla base Modello Concettuale Definitivo del sito, ricostruito grazie a tutte le indagini svolte in campo. In particolare, la sorgente secondaria di contaminazione è stata individuata nel suolo superficiale (SS), e in base al reale utilizzo del sito (area museale) sono stati definiti i bersagli della contaminazione (adulti e bambini) e le modalità di esposizione (ingestione, contatto dermico, inalazione di polveri outdoor e vapori indoor) mediante le quali essi possono venire in contatto con i contaminanti. In maniera cautelativa, è stata effettuata una simulazione considerando uno scenario lavorativo, individuando come bersagli i lavoratori, data la presenza di edifici adibiti ad ufficio. Infine, è stato valutato, sempre in maniera cautelativa, anche il rischio a carico delle acque sotterranee (aspetto “ambientale” dell’Analisi di Rischio), nonostante non sia presente una circolazione freatica stabile, considerando il percorso lisciviazione in falda da suolo insaturo. La simulazione è stata effettuata utilizzando sia i dati di default relativi al Kd, che quelli sperimentali. I risultati ottenuti dall’AdR relativi all’aspetto sanitario non hanno evidenziato criticità, in entrambi gli scenari considerati, escludendo di fatto la presenza di rischi per i bersagli. Per l’aspetto ambientale, le simulazioni effettuate considerando i valori di Kd sperimentale hanno escluso rischi per la falda. L’utilizzo dei valori di default (definiti dalle linee guida di Ispra per contesti sito-generici), invece, ha evidenziato l’eccessiva conservatività della previsione modellistica, con valori previsti nell’eluato molto superiori ai valori determinati sperimentalmente. Questo aspetto sottolinea l’importanza, nel contesto della valutazione del rischio, di avere a disposizione parametri sito-specifici per rendere la previsione modellistica più attinente alla realtà, poiché parametri non adeguati possono comprometterne la valutazione e portare ad interventi di bonifica sovradimensionati, con conseguente spreco di risorse.

This thesis is focused on the geochemical characterization of soil samples from an area inside the walls of the Certosa di Calci monastery. The survey was necessary in order to determine the environmental status of the area. No stable groundwater circulation was found in the first 9 m from ground level, so, in agreement with ARPAT, piezometers were not installed. For this study, however, water samples were taken from two water reservoirs located within the Monumental Complex in order to assess water quality. A site-specific health risk analysis was carried out in accordance with Italian Legislative Decree 152/2006 (ss.mm.ii) with the aim of assessing the risk to users of the museum area due to the presence of potentially toxic elements in soil, and to identify the screening levels that represent the site-specific remediation objectives. Chemical analyses confirmed that concentration limits were exceeded for lead, zinc, copper, and mercury in the surface soil, while no critical issues were found in the deep soil. To assess mobility of these potentially toxic elements, the solid-liquid partition coefficient (Kd) was obtained, which measures the tendency of a contaminant to partition between the solid and liquid phases. For lead, which was found to be the most critical element, sequential extraction was performed in order to determine its chemical forms in the different soil components. Surface enrichment factor (EF) and geoaccumulation index (Igeo) were calculated to identify geochemical anomalies present in the surface soil. In some samples, these have shown significant increases in concentration in the surface soil, generally attributable to anthropogenic causes. Water samples did not exceed regulatory limits and were considered uncontaminated. The site-specific risk analysis was performed using Risknet software (version 3.2 pro). Field investigation and analytical data allowed the identification of the source of contamination as the surface soil, the exposure pathways (ingestion, dermal contact, dust and vapours inhalation) and human receptors (adult and children). As a precautionary measure, a simulation was carried out considering a work scenario, identifying workers as targets and the risk to groundwater was also assessed, despite the absence of a stable groundwater circulation. The results obtained from the risk analysis did not highlight any critical issues for the targets. For the environmental aspect, the simulations carried out considering the experimental Kd values excluded risks to the aquifer. The use of default values, on the other hand, highlighted the excessive conservatism of the model prediction, with predicted values in the eluate much higher than the values determined experimentally. This aspect underlines the importance, in the context of risk assessment, of having site-specific parameters available to make the model prediction more relevant to reality, since inadequate parameters can compromise the assessment and lead to oversized remediation interventions, with a consequent waste of resources.