SISTEMI DI CAMPIONAMENTO ACQUE DI FALDA Monitoring_Rev.2(EPA).pdf · METODO LOW-FLOW (CAMPIONAMENTO...

Severn Trent Water Purification S.p.A. • Capitale Sociale i.v.: Euro 1.016.859 • Sede Leg. e Amm.: Via Isola Guarnieri, 13 • 20063 Cernusco s/N • C.F./P.I. 12499270150 • Reg. Impr. MI n. 135224/1998 • R.E.A. n. 1559847 • Tel. +39.0292908.1 Fax +39.029290830/840 • e-mail:[email protected] • http://www.severntrentservices.it

Brochure Monitoring_Rev.2.doc

SISTEMI DI CAMPIONAMENTO ACQUE DI FALDA

METODO LOW-FLOW (CAMPIONAMENTO A BASSO FLUSSO)

- Well Wizard® – Pompe Pneumatiche di Campionamento per Postazione Fissa

- Sample Pro® – Pompe Pneumatiche di Campionamento Portatili

- MP-10 – Controller per Pompe di Campionamento Pneumatiche

- MP-20 – Sonda Multiparametrica

- YellowJacket – Sonda di Interfaccia Acqua/Olio

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I VANTAGGI DELLE POMPE WELL WIZARD Conformi alle direttive EPA per il campionamento low-flow (a bassa portata) Modelli disponibili per ogni tipo di pozzo Grande affidabilità – garantite fino a 10 anni Membrana (bladder) in PTFE a formulazione esclusiva

Well Wizard – Pompe pneumatiche per campionamento a postazione fissa

La linea di pompe dedicata al monitoraggio più venduta al mondo

Le pompe Well Wizard rappresentano uno standard nel campo del monitoraggio ambientale. Sono disponibili modelli adatti a qualsiasi caratteristica riscontrabile nei pozzi di campionamento e di controllo. Insieme agli altri prodotti della linea formano il sistema più affidabile ed economico nell’ambito del campionamento low-flow (a bassa portata). Ne sono stati installati più di 40000 esemplari in tutto il mondo. La loro grande affidabilità e robustezza consente pertanto una lunga durata. Come funzionano? A differenza delle pompe azionate elettricamente, con le pompe pneumatiche Well Wizard la portata può essere impostata a qualsiasi valore (anche molto basso) senza incorrere in problemi di surriscaldamento che possono alterare la qualità del campione. Viene anche esclusa la possibilità di “degasaggio” dei componenti volatili dovuto alla depressione che si forma in aspirazione alla pompa elettrica. Inoltre, si evita l’incontrollato aumento della torbidità causato dall’utilizzo di altri sistemi, quali i bailers.Il soffietto (bladder) evita il contatto del fluido con l’aria, eliminando i pericoli di contaminazione esterna.

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WELL WIZARD – CARATTERISTICHE TECNICHE

Modello Materiale Lunghezza Diametro Materiale connessioni

*Diametro tubi scarico

& aria Volume Sollevamento

max (m) (cm) mm (pollici) (ml) (m)

T1100M Teflon 1.0 4.2 Teflon 6 & 9 (1/4 & 3/8) 395 75

P1101M PVC 1.04 4.2 Polipropilene 6 & 9 (1/4 & 3/8) 395 90

P1101HM PVC 1.0 4.2 Acciaio Inox 6 & 9 (1/4 & 3/8) 395 180

ST1102M 316 S.S. 1.04 4.2 Acciaio Inox 6 & 9 (1/4 & 3/8) 395 305

T1200M 316 S.S. e Teflon 1.04 3.8 Acciaio Inox 6 & 9

(1/4 & 3/8) 495 90

T1250 316 S.S. 0.61 3.8 Acciaio Inox 6 & 6 (1/4 & ¼) 100 90

P1150 PVC e Teflon 0.51 4.2 Polipropilene 6 & 6 (1/4 & ¼) 130 90

T1300 316 S.S. e Teflon 1.16 2.5 Acciaio Inox 6 & 9

(1/4 & 3/8) 220 90

* Per avere il diametro di scarico da 13 mm (1/2”) eliminare il suffisso M dal n° di modello Specifiche Materiali Acciaio Inox: AISI 316 lucidato PVC: Grado alimentare, estruso per la QED. Teflon (pompa): Teflon® duPont e altre resine PTFE Teflon (bladders): Esclusiva Q-flex; per 200,000 cicli

Specifiche filtri in ingresso

Modello

Materiale

Dimensione fori

Adatto a Pompa:

35200 Acciaio Inox 0.01" (0.25 mm) mesh T1200, T1250 37789 PVC 0.01" (0.25 mm) slot P1101, P1101H 37727 PVC 0.01" (0.25 mm) slot P1250 (anche P1101, P1101H) 37733 Teflon 0.01" (0.25 mm) slot T1100

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I VANTAGGI DELLE POMPE SAMPLE PRO • Semplicità di gestione • Facilità di smontaggio • Soffietto sostituibile con

semplici operazioni • Campione indisturbato • Nessun problema di

torbidità • Assenza di contatto tra

aria e fluido • Temperatura del

campione inalterata • Minimizzazione nella

perdita di volatili

Sample Pro – Pompe Pneumatiche Portatili per campionamento Low-Flow

Pompe pneumatiche portatili per pozzi da 1” in su: disponibili con diametro da 3/4” e da 1-3/4”.

La linea di pompe pneumatiche della QED rappresenta uno standard nel campo del monitoraggio ambientale. Sono disponibili modelli adatti a qualsiasi caratteristica riscontrabile nei pozzi di campionamento e di controllo. Insieme agli altri prodotti della linea formano il sistema più affidabile ed economico nell’ambito del campionamento low-flow (a bassa portata).

Le pompe QED operano prelevando il campione dal pozzo molto lentamente, in modo da non alterare le condizioni statiche del fluido da analizzare e fornire un campione realistico dello stesso. Vengono azionate tramite l’uso di aria compressa a condizioni controllate, impostando dei cicli on-off che agiscono sul soffietto (bladder) interno della pompa. A differenza delle pompe azionate elettricamente, con le pompe pneumatiche Sample Pro, la portata può essere impostata a qualsiasi valore (anche molto basso) senza incorrere in problemi di surriscaldamento che possono alterare la qualità del campione.

Viene anche esclusa la possibilità di “degasaggio” dei componenti volatili dovuto alla depressione che si forma in aspirazione alla pompa elettrica. Inoltre, si evita l’incontrollato aumento della torbidità causato dall’utilizzo di altri sistemi, quali i bailers.

Il soffietto (bladder) impedisce il contatto del fluido con l’aria, eliminando i problemi di ossidazione e contaminazione esterna.

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SPECIFICHE TECNICHE Modello Pompa SamplePro 3/4" SamplePro 1-3/4" Diametro esterno 0.75 in (19 mm) 1.75 in (47 mm)

Lunghezza

10.75 in (273 mm) con raccordi Push-In 9.18 in (233 mm) dal fondo della pompa alla sezione d’ingresso

14.75 in (375 mm) con raccordi Push-In12.1 in (307 mm) dal fondo della pompa alla sezione d’ingresso

Peso 0.5 lbs (0.23 Kg) 4.25 lbs (1.93 Kg) Massimo sollevamento 200 ft (61m) 250 ft (76m)

Volume pompato 0.33 - 0.50 oz (10 - 15 ml) 3.34 oz (100 ml) Materiali • Corpo Acciaio Inox 316 Acciaio Inox 316 • Ingresso, scarico e testa Acciaio Inox 303 Acciaio Inox 303

• Bladder Polietilene Polietilene (Teflon in opzione) • O-Rings Viton® Viton®

Raccordi Raccordi Push-in con placche di serraggio tubi in acciaio inox 316

Raccordi Push-in con placche di serraggio tubi in acciaio inox 316

• Raccordo aria 1/8” (3.2 mm) O.D. 1/4" (6.4 mm) O.D. • Raccordo scarico 1/4" (6.4 mm) O.D. 1/4" (6.4 mm) o 3/8” (9.5 mm) O.D.

Consultant kit Dotazione completa per l’installazione e la manutenzione della pompa. La valigetta include:

• Spazzole per la pulizia della pompa • 10 soffietti (bladder) • 10 placche di serraggio tubi • 10 filtri ingresso acqua • 10 set di guarnizioni • 5 sfere in acciaio (valvole di non

ritorno) • Taglierino tubi

…e tutti gli accessori necessari

Soffietti (bladder) standard in polietilene, o in Teflon per applicazioni particolari

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MicroPurge – Controller per sistemi Low-Flow MP-10 Controller a microprocessore per pompe fisse e portatili.

Con una procedura molto semplice, in tre differenti modalità operative, consente di controllare la portata di campionamento. Permette di richiamare i dati di funzionamento relativi ad un pozzo, consentendo una veloce

procedura di campionamento. E’ robusto e leggero. Richiede una fonte esterna di aria compressa o di altro gas come fluido motore (es. CO2). SPECIFICHE TECNICHE Modello MP10 Dimensioni 10-3/4"x9-3/4"x5" (27x25x13 cm) Peso 5.5 lbs (2.5 kg) Materiale Custodia Resina Tastiera 6 tasti Display 2 Linee, 16 Caratteri / LCD Alimentazione 3 batterie "AA" Durata Batterie 50,000 Cicli a 70°F (21°C) Pressione Massima 120 PSI (827.5 kPa) Profondità massima pompa 250 Feet (76 m) Temperatura di lavoro -20 - 150°F (-29 - 66°C)

Durata di una bombola da 2,2 kg in funzione della profondità di campionamento

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MicroPurge – Sonda Multiparametrica per sistemi Low-Flow

MP-20 Per la misura dei parametri durante il campionamento • Tramite la tecnologia PurgeScan segnala

l’avvenuta stabilizzazione dei parametri di controllo con segnalazione visiva e acustica.

• Visualizza sei valori: ossigeno, pH, Redox, Conducibilità, Temperatura e Salinità.

• Cella di flusso disegnata per minimizzare qualsiasi interferenza esterna ed interna.

Specifiche del sistema:

Modello N. MP20 Dimensioni 18.5"x15"x6.5" (47x38x17 cm) Peso 14 lbs (6.4 kg) Memorizzazione 100 scansioni Stabilizzazione Tecnologia Purge ScanTM Materiale custodia Resina Tastiera 5 tasti

Specifiche delle sonde Range Accuratezza Risoluzione Temperatura -5 - 50°C (23 - 122°F) ± 0.20°C (0.36°F) 0.01°C (0.018°F) Ossigeno disciolto da 0 a 20 mg/l ± 0.2 mg/l 0.01 mg/l Conducibilità 0-100 mS/cm ±1% della lettura ± 1 count 4 Digit pH da 2 a 12 unità ± 0.2 unità 0.01 unità ORP -999 to 999 mV ± 20 mV 1 mV Salinità* da 0 a 70 PSS ± 1 count 0.01 PSS *Calcolata Specifiche PurgeScanTM: Range di Stabilizzazione dei parametri

pH - +/- .2 unità DO - +/- 0.2 mg/l Conducibilità- +/- 0.020 m S/cm ORP- +/- 20 mV NOTA: Queste sono impostazioni di fabbrica, modificabili a seconda del sito.

Criterio di Stabilizzazione

Si devono verificare 3 letture consecutive dei parametri selezionati (uno o più dei 4 sopra elencati) i cui valori rientrino nei limiti prestabiliti. L’intervallo tra una lettura e la successiva è impostabile dall’utente (da 1 a 9 minuti)

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YellowJacket™ - Sonda di interfaccia acqua/olio Disegnato per massimizzare l’efficienza nelle operazioni “point & shoot” • Controllo della discesa della sonda

con una sola mano tramite grilletto. • Bobina piatta con pulisci nastro;

riavvolgimento preciso senza grovigli. • Sonda da ¾” dal design robusto. • Sensibilità regolabile. • Costruzione in Alluminio ed elettronica

di 3a generazione. Specifiche del sistema:

Modello N. IS100 Compatibilità Chimica

Dimensioni 12.5"x10.25"x3.25" (32 x 26 x 8 cm)

Peso 6.9 lbs (3.2 kg) esclusa la custodia

Alimentazione Batterie rettangolari – 9 VDC

Dimensioni sonda 0.75” (1.9 cm) OD x 3” (7.6 cm) lunghezza

Tipo di sensore Ottico e a conduttanza elettrica

Generale In generale, il sensore non è disturbato dalla maggior parte dei fluidi per mezzi di trasporto, da idrocarburi completamente alogenati, da alcoli, da soluzioni acquose deboli. L’esposizione a idrocarburi parzialmente alogenati e a condizioni fortemente alcaline dovrebbe essere evitata.

Accuratezza 1/100’ (3 mm)

Sensibilità Regolabile direttamente sullo strumento

Lunghezza nastro 100’ (30.5m)

Scala 1/100’ su un lato 1 mm sull’altro lato

Fluidi per mezzi di trasporto

Compatibili: Antigelo, fluido motore, diesel, benzina, benzina verde, fluido idraulico, cherosene, olio del motore, fluidi di trasmissione

Materiali a contatto con acqua Viton, Tefzel, acciaio inox, termoplastica

Dimensioni custodia 19” x 14.5” x 5” (48 x 37 x 13 cm)

Specifiche custodia Polietilene ad alta densità (HDPE)

Organici Compatibili: Acetone, butil alcol, tetracloruro di carbonio, cicloesano, etanolo, 2-etossi-etanolo, etil acetato, etil etere, Freon, esano, fenolo, isopropanolo, metanolo, nafta, glicol propilene, tetracloroetilene, trietilfosfato, xilene. Non compatibili: cloroformio, dicloruro di metilene, metil etil chetone, 1,1,2 tricloroetano, tricloroetilene

Nota: Test eseguiti a 22°C

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Il Campionamento con il Metodo “Low-Flow”

“Low-Flow” o basso flusso si riferisce al movimento dell’acqua della formazione che attraversa la fenestratura del pozzo durante la fase di spurgo ed il successivo campionamento. Tale portata deve essere ridotta ad un punto tale da non permettere alle particelle sedimentate di entrare nel sistema di aspirazione del campione. Alcuni ricercatori definiscono il metodo come spurgo “Low-Stress”, indicando in tal modo il basso impatto sulla formazione del sistema di pompaggio. Lo spurgo ed il successivo campionamento in modalità “Low-Flow” è un metodo che permette di operare senza rimuovere consistenti quantità d’acqua dal pozzo. Inoltre, a differenza dei metodi tradizionali, solo l’acqua stagnante presente nel pozzo, e spesso solo parte di essa, viene rimossa mentre la torbidità del campione prelevato viene ridotta alla sola fase “mobile”. Il metodo parte dall’osservazione che, prelevando l’acqua con una portata prossima (o inferiore) a quella di ricarica del pozzo, l’acqua della formazione fluisca direttamente verso la pompa ad una velocità tale da non movimentare in modo consistente le colonne d’acqua sovrastante e sottostante. Tipicamente, viene utilizzata una portata di 0.1 – 0.5 l/min, anche se tale valore è legato alle condizioni idrogeologiche caratteristiche del sito. Le seguenti sono raccomandazioni da tenere in considerazione prima, durante e dopo le attività di campionamento Low-Flow: - utilizzare basse portate (< 0,5 l/min) durante lo spurgo

e il successivo campionamento in modo da produrre il minimo abbassamento nel livello del pozzo;

- massimizzare lo spessore dei tubi e minimizzarne la lunghezza;

- minimizzare i fattori di disturbo sulla colonna d’acqua stagnante al di sopra dell’intervallo fessurato durante le operazioni di misura del livello e di inserimento del mezzo campionante;

- effettuare gli aggiustamenti per stabilizzare la portata il più velocemente possibile;

- controllare gli indicatori della qualità delle acque durante lo spurgo;

- raccogliere campioni non filtrati per valutare il carico di contaminanti e il potenziale di trasporto nel sistema sotterraneo.

Durante la fase di spurgo è raccomandato l’utilizzo di strumenti di misura in linea (per esempio dotati di celle a deflusso) per identificare il tempo di stabilizzazione di alcuni parametri (pH, conducibilità, redox, ossigeno disciolto, torbidità) di ogni pozzo. I dati relativi alla portata di estrazione, abbassamento di livello e volume richiesto per la stabilizzazione dei parametri possono essere usati come guida per le successive attività di campionamento. Ciò permette, dopo il primo campionamento, di tornare successivamente al pozzo con un bagaglio di informazioni che permetteranno di rendere snelle e veloci tutte le operazioni di raccolta. I vantaggi dello spurgo e campionamento “Low-Flow” In generale, questo metodo permette di ottenere una serie di vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, tra i quali: - campioni che sono rappresentativi del carico

mobile (mobile load) di contaminanti presenti (disciolti e associati ai colloidi)

- minimo disturbo del punto di campionamento e come conseguenza una semplificazione nelle apparecchiature di campionamento

- minore variabilità dovuta all’operatore; migliore controllo da parte dell’operatore

- riduzione dei fattori di stress sulla formazione (minimo abbassamento)

- minore miscelazione tra l’acqua stagnante del pozzo e l’acqua di formazione

- minore necessità di filtrazione e, di conseguenza, tempi minori di campionamento

- volumi di spurgo ridotti (spesso fino al 90%) che diminuiscono i costi di smaltimento

- tempi di campionamento ridotti e quindi risparmi sui costi operativi

- migliore consistenza del campione; ridotta variabilità nei campioni artificiali

- allungamento della vita del pozzo, in quanto soggetto a stress da pompaggio e ad intasamenti dovuti ad accumuli di articolato

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20063 Cernusco Sul Naviglio (Mi) Tel. 02-92908.1 Fax. 02-9290840 e-mail: [email protected]

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EPA – GROUND WATER ISSUE DOCUMENTO EPA/540/S-95/504 – Aprile 1996

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Nota: data la natura multidisciplinare del seguente scritto, il traduttore si scusa anticipatamente pereventuali errori e/o inesattezze. Chiunque lo desideri, può inviare segnalazioni e commenti a LucaFiloni – Severn Trent Water Purification S.p.A. – tel:02 929081 e-mail [email protected]

DOCUMENTO EPA/540/S-95/504 – Aprile 1996

EPA – GROUND WATER ISSUE

Procedure di campionamento delle acque di falda di tipo Low-Flow (abassa portata) e a minimo abbassamento del livello del pozzo

Background

I l “Regional Superfund Ground Water Forum” ècomposto da un gruppo di studiosi nel campodelle acque sotterranee, che rappresentano i“Regional Superfund Officies” dell’EPA,organizzato per lo scambio di informazioni relativealla bonifica delle acque sotterranee. Una dellemaggiori aree di interesse del gruppo riguarda ilcampionamento delle acque sotterranee comesupporto sia per la valutazione del sito inquinatoche agli obiettivi di monitoraggio dell’andamentodei progetti di bonifica. Questo scritto intende daredelle informazioni di base per lo sviluppo delleprocedure dei campionamenti Low-Flow e allaloro applicazione in una varietà di formazioniidrogeologiche. Ci si augura che questo scrittopossa aiutare a redarre procedure operative(Standard Operating Procedures – SOP) ad usodel personale EPA e degli altri professionistiimpegnati in questo settore.

Per informazioni addizionali contattare: RobertPuls, 405-436-8543, Subsurface Remediation andProtection Division, NRMRL, Ada, Oklahoma.

I. Introduzione

Obiettivi e metodi per la valutazione della qualitàdelle acque di falda hanno subito profondimutamenti durante il corso degli anni. Inizialmenteè stata data molta enfasi alla valutazionequalitativa delle acque come approvvigionamentoper uso potabile. Falde acquifere di grandecapacità sono state identificate e monitoratetenendo presente questo obiettivo. Tali sistemifornivano grandi quantità d’acqua, alimentandopozzi privati e compagnie pubbliche didistribuzione dell’acqua.Gradualmente, a seguito della presa di coscienzadelle problematiche relative all’inquinamento diquesti grandi acquiferi, sono migliorate le tecnicheper capire i complessi fenomeni idrogeologici chegovernano il trasporto dei contaminanti nel

sottosuolo. Questo aumento di conoscenza èstato possibile anche grazie all’apporto di nuovetecniche e allo sviluppo delle apparecchiatureutilizzate per il campionamento.Inizialmente, le idee e i mezzi per lacaratterizzazione degli acquiferi contaminati sonostati “presi in prestito” da ciò che era statosviluppato nel campo dell’acqua potabile. Taliprocedure comprendevano le tecniche perl’installazione di piezometri di campionamento ele modalità per portare l’acqua in superficie,trattarla, conservarla e analizzarla.L’idea prevalente alla base si riferiva comunquead unità idrogeologiche caratterizzate da unacerta omogeneità.Con il passare del tempo è risultato evidente cheil concetto di omogeneità non rappresentava inmodo adeguato le problematiche relativeall’inquinamento di falda.Il concetto di eterogeneità ha cominciato pertantoa prendere piede non solo nel senso geologicodel termine, ma anche in termini di complessiprocessi chimici, fisici e biologici.E’ diventato perciò evidente che l’inquinamentosotterraneo era onnipresente e poteva includerezone profonde, insature, a bassa conducibilitàidraulica o addirittura formazioni impermeabili.

E’ al di là dello scopo di questo lavoro fare unadescrizione dei progressi fatti nel campo delmonitoraggio e bonifica delle acque sotterranee,ma due particolari problematiche devono essereposte in evidenza: l’eterogeneità dell’acquifero e iltrasporto in esso delle sostanze colloidali.

La non omogeneità dell’acquifero, che incide suipercorsi dei contaminanti, include le variazionigeologiche, chimiche, idrauliche emicrobiologiche. A mano a mano che i metodi e leapparecchiature sono diventati più sofisticati eche si è cominciato a comprendere megliol’ambiente in cui si opera, si è giunti allaconsapevolezza che nella maggioranza dei casil’obiettivo principale deve essere lacaratterizzazione dei percorsi dei contaminanti,


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più che la caratterizzazione dell’intero acquifero.Infatti, in molti casi, lo spessore del plume èinferiore alla lunghezza della fenestratura di untipico piezometro di campionamento (es. 3 – 6 m)installato in un sito inquinato. Si è notato come igradienti di concentrazione su piccola scala sianoimportanti, tanto da influenzare il trend attualeverso l’installazione di pozzi a piccolo diametro econ zone fenestrate ridotte.

L’importanza a livello chimico delle particellecolloidali in un sistema idrogeologico è andata viavia evidenziandosi nel corso degli anni. Questapresa di coscienza è avvenuta tramite studi inlaboratorio ed in campo che hanno dimostratomigrazioni degli inquinanti più veloci, e a distanzee concentrazioni maggiori, di quanto potevaessere previsto dai modelli disponibili. Difatti, talimodelli prendono in considerazione solol’interazione tra la fase liquida (mobile) e quellasolida (immobile), ma non considerano unaulteriore fase solida mobile e reattiva. E’ ilriconoscimento di questa terza fase comepossibile vettore di contaminanti che ha portato adun’attenzione sempre crescente verso le modalitàin cui i campioni vengono raccolti e processati perle successive analisi. Se questa fase è presentecon una massa sufficiente, ha capacità diassorbimento, area sufficientemente estesa erimane stabilmente in sospensione, può diventareun importante veicolo di trasporto deicontaminanti in molti tipi di sistemi sotterranei.

I colloidi sono composti caratterizzati da undiametro tale che le forze superficiali domininorispetto a quella interna (energia libera).Tipicamente, nelle acque sotterranee, includonosostanze con diametri da 1 a 1000 nm. Le piùcomuni particelle con queste caratteristicheincludono: idrati di ferro, alluminio e ossidi dimanganese; alcuni composti organici disciolti o informa aggregata, virus e batteri.Tali particelle reattive hanno mostrato di esseremobili in numerose condizioni sia a livello di test dilaboratorio che di studio sul campo tanto daessere inclusi di frequente nei programmi dimonitoraggio sotto la voce “carico inquinantemobile totale” (dissolto + in sospensione).Per ottenere questo scopo è necessario adottaremetodologie di campionamento che noninfluenzino artificialmente la naturaleconcentrazione di tali sostanze.

Allo stato attuale, la metodologia più comune dicampionamento prevede di spurgare il pozzotramite bailer o pompe dotate di portaterelativamente elevate in modo da rimuovere dai 3ai 5 volumi di acqua e di provvedere in seguitoalla raccolta del campione di fluido. Tale metodopuò avere un impatto sfavorevole sulla qualità del

campione, che può presentare elevati livelli ditorbidità. Il risultato è l’inclusione di particelleinterstiziali normalmente immobili nel campione inesame e, di conseguenza, ad una sovrastimanella concentrazione di alcuni composti (per es.metalli e sostanze organiche idrofobiche).Molte problematiche ben documentate associatealla filtrazione del campione inducono a ritenereche tale metodo risulti inaccettabile ai fini dicorreggere i problemi legati alla torbidità, perchéinclude la rimozione di particelle potenzialmentemobili (associate cioè al livello di contaminazione)riducendo in modo artificiale il reale livello dicontaminazione del campione in esame.Tutti i problemi legati alla torbidità possono esseremitigati tramite l’utilizzo di tecniche di spurgo ecampionamento Low-Flow (a bassa portata).

Gli attuali modelli concettuali relativi alcomportamento delle acque sotterranee sono staticonsiderevolmente affinati grazie al sempremaggior utilizzo di apparecchiature dimonitoraggio in campo. Le cosiddette tecnologia aspinta idraulica (“hydraulic push”, qualipenetrometri, Geoprobe, QED Hydropunch)consentono di ottenere una caratterizzazione delsito in modo relativamente veloce che può servirea progettare e installare la rete di pozzi dimonitoraggio. Attualmente, si possono ancheprendere in considerazione anche alternative aisistemi di monitoraggio convenzionali per alcuneformazioni idrogeologiche. Il progetto finale per unsistema di monitoraggio deve in ogni caso esseresupportato da una adeguata caratterizzazione delsito e deve naturalmente perseguire gli obiettivi dimonitoraggio stabiliti a monte.

Se l’obiettivo del sistema di monitoraggiocomprende una valutazione accurata del livello edell’estensione della contaminazione nel tempoe/o una approfondita analisi della metodologia dibonifica, allora sono essenziali le informazioniriguardo l’estensione tridimensionale del plume diinquinante prima di procedere all’installazione deipozzi. Ciò può essere ottenuto tramite l’utilizzo diun’ampia gamma di apparecchiature e tecniche,che vanno dalle semplici trivelle manuali, aisistemi menzionati precedentemente e finoall’utilizzo di grandi trivelle. Informazionidettagliate sulla velocità dell’acqua di falda, sulladirezione e sulla variabilità in orizzontale e inverticale sono informazioni di base essenziali.Informazioni geologiche e sulla qualità del suolosono richieste sia prima che durante l’installazionedi punti di monitoraggio. Ciò include sia i datistorici che quelli accumulati durante leinvestigazioni. Attraverso tutte le informazioniraccolte e con la chiara comprensione degliobiettivi di campionamento possono pertantoessere prese tutte le decisioni riguardanti la


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posizione, la lunghezza delle sezioni fenestrate, idiametri e quant’altro necessario sulla rete dipozzi di monitoraggio. Tutto ciò è particolarmenteutile e critico nei nuovi progetti di bonifica in situ oper valutare l’attenuazione naturale dell’inquinantein un sito contaminato.

Più in generale, lo scopo principale in ogniprogramma di campionamento deve essere quellodi ottenere campioni senza alterazioni neiparametri chimici; i dati analitici così ottenutipossono essere utilizzati per qualsiasi tipologia diprogramma di monitoraggio, in funzione delleregolamentazioni specifiche. La metodologia dicampionamento descritta in questo lavoro partedall’assunzione che l’obiettivo del monitoraggiosia il campionamento in pozzi di controllo dovutialla presenza di contaminanti ed è applicabile siain presenza che in assenza di colloidi e sia che lanatura dell’inquinamento sia dovuta a metalli (emetalloidi) o a composti organici.

II. Obiettivi di monitoraggio econsiderazioni sul design del sistema

Le problematiche riportate a seguito devonoessere prese in considerazione a monte deldesign e della applicazione di ogni programma dimonitoraggio, inclusi quelli che utilizzeranno leprocedure di spurgo e campionamento di tipoLow-Flow.

A. Obiettivi di qualità dei dati

Gli obiettivi di monitoraggio includono quattrotipologie principali: la rilevazione, la valutazione,la scelta delle azioni correttive e la valutazionedelle risorse a disposizione, oppure attraversoibridi derivanti dagli accertamenti dovuti ad unpassaggio di proprietà o alla ricerca di acquiferi dasfruttare. Gli obiettivi di monitoraggio possono poicambiare a causa della scoperta di contaminanti opiù in generale di problemi nella qualità delleacque. In ogni caso, esiste un numero dicomponenti comune per ogni programma dimonitoraggio che deve essere considerato diprimaria importanza indipendentemente dagliobiettivi iniziali. Queste componenti includono:

1) Lo sviluppo di un modello concettuale cheincorpori gli elementi geologici dellaregione e del sito in questione. Il modelloconcettuale dovrà includere anche glistudi di caratterizzazione preliminari sulsito tesi a ricostruire la componenteidrogeologica tramite un numero limitatodi perforazioni ed installazioni di pozzi;

2) una raccolta ben documentata e con unbuon rapporto costo/risultato di dati diottima qualità tramite l’utilizzo di tecnichesemplici, accurate e riproducibili;

3) un affinamento del modello concettualesulla base delle analisi e dei dati raccolti.

Queste componenti fondamentali servono a moltitipi di programmi di campionamento e fornisconouna solida base quando sia necessario espanderegli obiettivi a livelli di dettaglio superiori. Unaraccolta ad alta qualità e riproducibilità è untraguardo comune indipendentemente dalgliobiettivi del programma.Alfine di raggiungere gli obiettivi stabiliti dalprogramma, una raccolta di dati di alto livelloqualitativo implica un sufficiente grado diaccuratezza, precisione e completezza per (p.e. ilnumero di dati analitici validi in rapporto al numerominimo di campioni previsti dal piano).L’accuratezza dipende dalla scelta corretta delleapparecchiature da utilizzare per ilcampionamento, e dalle procedure utilizzate perminimizzare le fonti di disturbo per il campione eper li sistema sotterraneo dalla raccolta finoall’analisi del campione stesso. La precisionedipende dalla riproducibilità dei protocolli dicampionamento e di analisi. Ciò può essereassicurato o migliorato tramite la riproducibilitàdelle analisi dei campioni, inclusi i bianchi, glistandard di campo/laboratorio e gli standard diriferimento.

B. La rappresentatività del campione

Una meta importante in ogni programma dimonitoraggio è la raccolta di dati che sianorealmente rappresentativi delle condizioni del sito.Il termine rappresentatività si applica ai datichimici e idrogeologici raccolti da pozzi,piezometri, da misure geofisiche e di gas nelterreno, lisimetri e punti di campionamentotemporanei. Lo stesso implica, nella ricerca dellacausa di valori estremi, la conoscenza dellevariazioni a livello statistico in alcune proprietàfisiche o dei valori di concentrazione di specieioniche o di contaminanti del sistema sotterraneo.E’ buona pratica professionale cercare dimassimizzare la rappresentatività tramite l’utilizzodi tecniche solide, provate e riproducibili perdefinire i limiti di distribuzione dei valori raccolti insito. In ogni caso, i valori (o limiti) dirappresentatività sono dinamici e possono subiremutamenti durante il corso del progetto. Il modelloevolutivo di caratterizzazione del sito èrappresentato in fig.1 mostra un approcciosistematico per ottenere di una raccolta daticonsistente.


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Il modello pone enfasi sul riconoscimento dellecause di variabilità (p.e. l’utilizzo di tecnologie nonappropriate, quali l’uso di baliers per spurgare unpozzo; metodi poco precisi o dipendentidall’operatore) e sulla necessità di tenere sottocontrollo gli errori evitabili.

1) Una questione di scala

Un piano di campionamenti ideato per raccoglierecampioni rappresentativi deve tenere inconsiderazione il grado di variazione potenzialedelle condizioni del sito sia nello spazio che neltempo, così come le combinazioni e ilcomportamento chimico dei parametri dacontrollare. In un sistema sotterraneo, le proprietàchimiche e fisiche non sono statisticamenteindipendenti. Infatti, campioni prelevati invicinanza (p.e. a pochi metri di distanza) o in unpiccolo intervallo di tempo (p.e. con frequenzainferiore al mese) sono altamente auto correlati.Ciò significa che un programma che prevedaun’alta frequenza di campionamenti nel tempo(p.e. mensile) o una rete troppo densa di pozzirischia di ottenere dati ridondanti e poco validi alivello statistico che portano ad interferenzeingannevoli nel calcolo dei trend. Nella praticaperò, i programmi di monitoraggio ecampionamento soffrono raramente di problemi diridondanza nei dati. Nei programmi di valutazionedelle azioni correttive è invece possibile che siraccolgano un numero insufficiente di campionisia a livello spaziale che temporale. In questi casi,il risultato può essere una falsa interpretazione dellivello spaziale della contaminazione o una

sottostima delle variazionitemporali dei contaminanti.

2) I parametri di target

La selezione dei parametri dacontrollare durante un piano dicampionamento è spessosoggetta a leggi e regolamentilocali. In ogni caso, gli indicatoridi base della qualità dell’acqua, iparametri indicatori di spurgo e icontaminanti sono tutti target perla raccolta dei dati. Leapparecchiature e le procedureusati in questi programmi devonoessere tutti rigorosi e applicabili atutte le categorie di dati, inquanto tutti possono esserenecessari a determinare o asupportare un’azione sulla basedelle leggi vigenti.

C. Design e installazione delpunto di campionamento

Una caratterizzazione dettagliata del sito sta alcentro di tutti i processi decisionali, e la base perla caratterizzazione risiede nella conoscenza dellageologia e idrogeologia del luogo. I datifondamentali per identificare le localizzazioni deipunti di campionamento includono: la litografia delsottosuolo, le caratteristiche idrogeologiche e lageochimica di base. Ogni punto dicampionamento deve essere utilizzato per uno opiù scopi che devono essere propriamentedocumentati negli obiettivi di qualità del piano. Unsingolo punto di campionamento può non esseresempre in grado di ottemperare a tutte le richiestedel piano di monitoraggio (p.e. rilevamentoiniziale, valutazione, azione correttiva).

1) Compatibilità con il programma dimonitoraggio e gli obiettivi di qualità dei dati

Le specifiche sulla localizzazione e costruzionedel punto di campionamento saranno dettate dallalitografia sotterranea e dalla variabilità nelcontaminante e/o delle condizioni geochimiche.Bisogna notare che, indipendentemente dal tipo diapproccio al campionamento, alcuni punti dicampionamento (quali pozzi ecc..) hanno zone diinfluenza che eccedono il metro. Pertanto, ladisposizione spaziale dei punti deve essereaccuratamente progettata.

2) Flessibilità di un punto di campionamento

In quasi tutti i casi, un punto di campionamentocon diametro maggiore o uguale ai due pollici

Modello Evolutivo di Caratterizzazione delSito

Definire gli Obiettivi delProgramma

Stabilire La Qualità dei Dati

Definire Protocolli Analitici e diCampionamento

Applicare i Protocolli

Affinare iProtocolli

Decidere ComeProcedere

Fig. 1


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permette l’utilizzo di gran parte delle pompesommerse adatte allo spurgo e campionamento ditipo Low-Flow. Si suggerisce l’utilizzo, dovepossibile, di zone fenestrate corte (p.e. inferiori a1.6 m) così da ottenere risultati comparabili condiversi tipi di apparecchiature. Corto,naturalmente, è in funzione della variazione attesanella qualità delle acque lungo la verticale.

3) Equilibrio del punto di campionamento

Dopo l’installazione, deve essere previsto deltempo per permettere che si stabilisca unequilibrio fra il punto di campionamento e laformazione. L’installazione produce infatti un certogrado di disturbo al sistema sotterraneo.Generalmente si ritiene che tecniche diperforazione a rotazione e con trivella creino piùdisturbo rispetto a quelle a percussione (direct-push). In entrambe i casi ci può essere un periodo(giorni o mesi) nel quale l’acqua in prossimità delpunto risulta differente nelle caratteristiche daquella di formazione. Uno sviluppo appropriato delpozzo per rimuovere il particolato fine creatodurante l’installazione accorcia questo intervallotemporale.

III. Definizione di spurgo ecampionamento Low-Flow

E’ universalmente accettato che l’acqua contenutanel corpo del pozzo non rappresenti l’acqua diformazione, e che sia necessario spurgarla primadi procedere al campionamento. Nondimeno,l’acqua nella sezione finestrata potrebbe essererappresentativa della formazione, in funzione dellecaratteristiche costruttive del pozzo e di quelleidrogeologiche del sito. I pozzi vengono spurgatiin certa misura per le vari motivi: la presenzadell’aria in testa alla colonna d’acqua che porta adun gradiente di concentrazione dell’aria discioltain funzione della profondità, la perdita di sostanzevolatili dalla testa della colonna assorbimenti o leperdite di sostanze dal corpo del pozzo o dalfascio filtrante, le variazioni nella natura chimicadovuti tappi di argille o infiltrazioni dalla superficie.

Lo spurgo a bassa portata (Low-Flow), sia che siutilizzino sistemi portatili che dedicati, deveessere effettuato posizionando l’aspirazione dellapompa alla metà, o leggermente più in alto dellametà, della zona fenestrata del pozzo.Posizionare la pompa troppo in bassosignificherebbe aspirare anche i solidi chepossono essersi accumulati nel corso del tempo.Queste particelle sono il risultato dello sviluppodel pozzo, prima delle operazioni dicampionamento, o depositi dovuti alla naturalesedimentazione dei colloidi trasportati dalle acquesotterranee.

Pertanto, il posizionamento della pompa al centroo verso la parte superiore del filtro è consigliato.Porre la pompa presso la cima della colonnad’acqua è raccomandato solo nei casi di acquiferinon confinati, con filtri lungo tutta la sezione e setale punto è quello desiderato per ilcampionamento. Lo spurgo Low-Flow ha ilvantaggio di minimizzare la miscelazione tra lostrato superiore di acqua stagnante e quellapresente nella zona fenestrata.

A. Spurgo e campionamento Low-Flow

Low-Flow (bassa portata) è riferito alla velocitàcon la quale l’acqua entra nell’aspirazione dellapompa, e che proviene dalle immediate vicinanzedel filtro dei pozzo. Non si riferiscenecessariamente alla portata d’acqua scaricataalla superficie, che può essere soggetta aregolamenti e restrizioni. L’abbassamento dellivello dell’acqua dà la migliore indicazione dellostress derivato da una certa portata in una certasituazione idrogeologica. L’obiettivo è di estrarrel’acqua in modo tale da minimizzare lo stress(vedi abbassamento di livello) impartito al sistematenendo conto, in ogni caso, degli obiettivi globalidel programma di campionamento. Tipicamente,viene utilizzata una portata di 0.1 – 0.5 l/min,anche se tale valore è legato alle condizioniidrogeologiche caratteristiche del sito. Alcuneformazioni a granulometria grossolana sono statecampionate con velocità anche di 1 l/min.L’efficacia di un campionamento Low-Flow èintimamente legato ad un corretto posizionamentodella zona fenestrata, alla lunghezza della stessae alle tecniche con cui il pozzo è stato installato esviluppato. Il ristabilirsi dei percorsi naturalidell’acquifero in tutte le direzioni è importante peruna corretta interpretazione dei risultati analitici.Se di desidera un’alta risoluzione nelcampionammento, è necessario utilizzare zonefenestrate non superiori al metro. Si è visto che lanecessità di effettuare lo spurgo del pozzo primadel campionamento è dovuta, nella gran parte deicasi, all’azione di disturbo durante il passaggio delmezzo utilizzato per il campionamento. Taleattività provoca la miscelazione degli strati dellacolonna d’acqua, in particolare tra le zonestagnanti superiori e quelle in movimento nellazona fenestrata. In aggiunta, si crea siaun’interferenza dovuta alla movimentazione deisedimenti depositati sul fondo che una spintaverso la formazione immediatamente adiacentealla parete di una certa massa d’acqua.Questi fattori di disturbo, così come l’impattonegativo sulla qualità del campionamento,possono essere evitati utilizzandoapparecchiature dedicate. Tali strumentipermettono di evitare l’inserimento di “corpi


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estranei” prima di effettuare spurgo ecampionamento.

Utilizzando le tecniche di campionamento Low-Flow è possibile isolare la zona fenestrata dallacolonna d’acqua stagnante che la sovrasta. Sel’aspirazione della pompa è posizionata all’internodell’area fenestrata, la maggior parte dell’acquaverrà aspirata direttamente dalla formazione,minimizzando così miscelazione ed interferenzecon l’acqua stagnante del pozzo. In ogni caso, seil pozzo non è costruito a dovere, altre zone nonpreviste possono venire accidentalmentecampionate. In alcuni siti dove esiste una spiccataeterogeneità geologica all’interno dell’intervallofenestrato, aree a conducibilità idraulica piùelevata potrebbero dare luogo a percorsipreferenziali di campionamento. Questa è unaragione in più per utilizzare aree fenestrate piùcorte, in particolar modo quando l’obiettivo dicampionamento è un’elevata risoluzione spaziale.

B. Parametri indicatori della qualità delleacque

E’ raccomandato l’utilizzo di parametri cheindichino la qualità delle acque in modo daidentificare la necessità o meno di uno spurgoprima del prelievo del campione. I parametri distabilizzazione quali pH, conducibilità, ossigenodisciolto, potenziale redox, temperatura e torbiditàdevono essere monitorati per determinare ilmomento in cui l’acqua di formazione inizia afluire nel campionatore.In generale, l’ordine con il quale i parametri sistabilizzano è: pH, temperatura e conducibilità,seguiti da potenziale redox, ossigeno disciolto etorbidità.Il pH e la temperatura, pur essendo due parametricomunemente utilizzati come indicatori durante lospurgo, non permettono quasi mai di distinguerel’acqua del corpo pozzo da quella di formazione;rimangono comunque dei fattori importanti perl’interpretazione dei dati e devono essere misurati.I criteri di performance nella determinazione dellastabilizzazione devono essere basati sul valore diabbassamento del livello, sulla portata dicampionamento e sui particolari costruttivi delleattrezzature dedicate alla misura dei parametri ingioco. Sono infatti disponibili apparecchiature ingrado di monitorare in continuo i suddettiparametri nel flusso in uscita dalla pompa.

E’ importante stabilire dei criteri specifici sullastabilizzazione di ogni pozzo, ed utilizzare inseguito sempre la stessa metodica, in particolarmodo in relazione all’abbassamento del livello,alla portata di campionamento eall’apparecchiatura di campionamento. Ingenerale, il tempo o il volume richiesto per lo

spurgo al fine di ottenere la stabilizzazione deiparametri è indipendente dal volume dei pozzi odalla loro profondità. Le variabili dipendenti sono ildiametro, il tipo di apparecchiature dicampionamento, le condizioni idrogeologiche echimiche, la portata della pompa e se leattrezzature sono di tipo portatile o dedicate. Se ilmezzo utilizzato per il campionamento è già sulposto (apparecchiatura dedicata), allora i tempi e ivolumi di spurgo sono decisamente più bassi. Altrivantaggi dei sistemi dedicati sono le minoriquantità di acqua di spurgo da smaltire, menostrumenti da decontaminare, minor tempo spesonella preparazione al campionamento e, diconseguenza, minor tempo speso sul sito, unapproccio più consistente al campionamento cheprobabilmente si traduce in una minor variabilitànei risultati. L’utilizzo di apparecchiature dedicateè fortemente raccomandato per i pozzi soggetticampionamenti di routine nel tempo.

Se i parametri di stabilizzazione sono troppostretti può accadere che a fronte di piccoleoscillazioni i tempi di spurgo si protraggano oltre ilnecessario. Bisogna tener presente che latorbidità è un parametro molto conservativo intermini di stabilizzazione. La torbidità è semprel’ultimo parametro a stabilizzarsi. Tempi di spurgoeccessivi sono invariabilmente legati all’averstabilito criteri troppo stretti sulla stabilizzazionedella torbidità. Bisogna ricordare che livelli ditorbidità naturali possono anche superare i 10NTU.

C. Vantaggi e svantaggi dello spurgo Low-Flow (minimo abbassamento)

In generale, i vantaggi del microspurgo includono:- campioni che sono rappresentativi del carico

mobile (mobile load) di contaminanti presenti(disciolti e associati ai colloidi)

- minimo disturbo del punto di campionamentoe come conseguenza una semplificazionenelle apparecchiature di campionamento

- minore variabilità dovuta all’operatore;migliore controllo da parte dell’operatore

- riduzione dei fattori di stress sulla formazione(minimo abbassamento)

- minore miscelazione tra l’acqua stagnante delpozzo e l’acqua di formazione

- minore necessità di filtrazione e, diconseguenza, tempi minori di campionamento

- volumi di spurgo ridotti che diminuiscono icosti di smaltimento e i tempi dicampionamento

- migliore consistenza del campione; ridottavariabilità nei campioni artificiali

Gli svantaggi:


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- costi di investimento iniziale più elevato- tempi iniziali (di set-up del sistema) più lunghi- la necessità di trasportare delle

apparecchiature addizionali al sito e dal sito- tempi di addestramento più lunghi- resistenze al cambio di metodo da parte degli

addetti ai lavori- la paura che i nuovi dati portino a risultati

differenti e tali da innescare nuovi processi /azioni

IV. Protocollo di campionamento Low-Flow

La seguente procedura è stata sviluppata sullabase di anni di esperienza nel campo delcampionamento delle acque di falda per ladeterminazione di composti organici e inorganici eraccoglie le esperienze degli autori (e altri) nelcorso degli anni (Barcelona et. al., 1984, 1994;Barcelona and Helfrich, 1986; Puls andBarcelona, 1989; Puls et. al. 1990, 1992; Puls andPowell, 1992; Puls and Paul, 1995).La raccolta di dati ad un elevato livello qualitativoè essenziale per il monitoraggio degli acquiferi eper la caratterizzazione del sito. Le maggiorilimitazioni alla raccolta di campioni rappresentativisono dovuti a: miscelazione tra acqua stagnantepresente nel pozzo e acqua fresca dal filtrodurante l’inserimento dell’apparecchiatura per ilcampionamento, disturbi e risospensioni di solidisedimentati sul fondo del pozzo dovute all’utilizzodi pompe ad alta portata o alla movimentazione dibailers, introduzione di gas dall’atmosfera durantela produzione o la manipolazione del campione,un utilizzo non appropriato di sistemi dicampionamento a vuoto, ecc…

A. Raccomandazioni per il campionamento

I campioni di fluido non devono essere presiimmediatamente dopo le procedure di sviluppopozzo. Bisogna attendere un tempo sufficienteaffinché si ristabilizzi il naturale movimentodell’acquifero nelle vicinanze del pozzo dimonitoraggio e che un nuovo equilibrio chimicocon i materiali di costruzione venga raggiunto.Tale lasso di tempo dipende da vari fattori legatialle condizioni del sito e ai metodi di installazione,ma spesso supera la settimana.

Lo spurgo del pozzo è quasi sempre necessarioper ottenere che un flusso di acqua di formazioneattraversi la fenestratura del pozzo. Piuttosto cheutilizzare la procedura generalizzata (maarbitraria) di spurgare tre volumi di acqua primadel campionamento, è raccomandato l’utilizzo distrumenti di misura in linea (per esempio celle a

deflusso) per identificare il tempo distabilizzazione di alcuni parametri (pH,conducibilità, redox, ossigeno disciolto, torbidità)di ogni pozzo. I dati relativi alla portata diestrazione, abbassamento di livello e volumerichiesto per la stabilizzazione dei parametripossono essere usati come guida per lesuccessive attività di campionamento.

Le seguenti sono raccomandazioni da tenere inconsiderazione prima, durante e dopo le attività dicampionamento:- utilizzare basse portate (< 0,5 l/min) durante

lo spurgo e il successivo campionamento inmodo da ottenere il minimo abbassamento nellivello del pozzo;

- massimizzare lo spessore dei tubi eminimizzarne la lunghezza;

- posizionare l’aspirazione della pompa nelpunto di campionamento desiderato;

- minimizzare i fattori di disturbo sulla colonnad’acqua stagnante al di sopra dell’intervallofenestrato durante le operazioni di misura dellivello e l’inserimento del mezzo campionante

- effettuare gli aggiustamenti per stabilizzare laportata il più velocemente possibile;

- monitorare gli indicatori della qualità delleacque durante lo spurgo;

- raccogliere campioni non filtrati per valutare ilcarico di contaminanti e il potenziale ditrasporto nel sistema sotterraneo;

B. Calibrazione dell’equipaggiamento

Prima del campionamento, tuttol’equipaggiamento deve essere calibrato inaccordo alle raccomandazioni dei produttori, delPiano di Qualità del progetto e del Piano diCampionamento in Situ. La calibrazione del pHdeve essere effettuata con almeno due soluzionibuffer che includano l’intervallo previsto. Lacalibrazione per l’ossigeno disciolto deve esserecorretta in funzione della pressione barometrica edel livello altimetrico.

C. Misura del livello dell’acqua e monitoraggio

Si raccomanda che l’apparecchiatura utilizzata siail meno possibile di disturbo all’acqua contenutanel corpo pozzo. La profondità deve essereottenuta dai dati del pozzo. Misurare al fondo delpozzo porta in sospensione i solidi decantati dallaformazione e richiede un tempo di spurgo piùlungo a causa della torbidità indotta. Misurare laprofondità del pozzo a campionamento avvenuto.La misura del livello dell’acqua deve essereeffettuata relativamente ad una elevazione diriferimento fissata a priori.


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D. Tipo di pompa

L’utilizzo di pompe a bassa portata (0.1 – 0.5l/min) è consigliato per lo spurgo ed ilcampionamento di tutti i tipi di analiti. Tutte lepompe hanno dei limiti, e questi devono tenuti inconsiderazione rispetto all’applicazione in undeterminato sito. I bailers sono strumentiinadeguati per i campionamenti Low-Flow.

1) Considerazioni generali

Non ci sono dei requisiti particolari rispetto alleapparecchiature da utilizzare con le tecniche dicampionamento Low-Flow. La cosa piùimportante è che l’apparecchiatura dia risultaticonsistenti e il minimo disturbo al sistemanell’intervallo di portate tipiche di questa tecnica(< 0.5 l/min).E’ chiaro che un’apparecchiatura che ottiene unabbassamento di livello minimo o nullo in unpozzo potrebbe essere causa di un significativoabbassamento in un atro con caratteristiche ditrasmissività della formazione più basse. Inquesto senso, la pompa non deve causaremodifiche nella pressione, temperatura o nellealtre caratteristiche fisiche del campione d’acquain un ragionevole range di campionamenti. Lacostanza nelle operazioni è un fattore critico perottenere risultati di accuratezza e precisione.

2) Vantaggi e svantaggi delle apparecchiature dicampionamento

E’ disponibile una varietà di strumenti per lospurgo e campionamento Low-Flow, quali lepompe peristaltiche, le pompe “bladder”, leelettriche sommergibili e le pompe a gas. Leapparecchiature che meglio si prestano sia adessere strumenti dedicati (a posizionamento fisso)che a funzionare in modo consistente alle basseportate utilizzate nel Low-Flow sono da preferirsi.E’ anche auspicabile che si possa avere un buoncontrollo sui parametri operativi della pompaanche a portate molto basse. La pompaperistaltica è limitata ad applicazioni di bassaprofondità, e può portare a degasaggio delcampione con il risultato di alterare il pH el’alcalinità e di perdita delle sostanze volatili. Lepompe a gas devono essere del tipo che nonpermetta il contatto tra il fluido e il gas stesso.

Chiaramente, i bailers e gli altri strumenti dellastessa famiglia non sono assolutamente adatti perquesta tecnica di campionamento, in quantoportano ad innalzare la torbidità del sistema e amiscelare le acque stagnanti con quelle diformazione. Allo stesso modo, anche sistemi aspinta inerziale con valvola di fondo causanotroppi disturbi al pozzo. L’uso di questi strumenti

porta inoltre ad introdurre dei fattori incontrollatidovuti alla variabilità nell’azione dell’operatore.

Sommari sui vantaggi e gli svantaggi dei varistrumenti di campionamento sono elencati inHerzog et al. (1991), U.S. EPA (1992), Parker(1994) e Thurnblad (1994).

E. Installazione della pompa

Le apparecchiature di campionamento dedicate(fisse nel pozzo) che sono in grado di pompare eprodurre campioni sono da preferirsi al di sopradi ogni altro tipo. Ogni strumento portatile deveessere calato lentamente e con attenzione fino alcentro della zona fenestrata o leggermente più inalto (per es. 1-1.5 metri sotto la cima di una grigliadi 3 metri). Ciò per mimimizzare la miscelazionecon la colonna di acqua stagnante superiore e,nello stesso tempo, ridurre al minimo gli effetti diuna risospensione del particolato decantato sulfondo del pozzo. E’ dimostrato come questi dueeffetti di disturbo incidano direttamente sui tempidi spurgo del sistema. Sembra inoltre che ci siauna correlazione diretta tra le dimensionidell’apparecchiatura di campionamento inrapporto al diametro del pozzo ed il tempo dispurgo. La chiave è minimizzare i fattori didisturbo per l’acqua ed i solidi all’interno del corpodel pozzo.

F. Filtrazione

La decisione se filtrare o no un campione deveessere dettata dagli obiettivi della campagna dicampionamenti piuttosto che essereun’operazione di routine dovuta ad una scarsatecnica di campionamento, e la filtrazione incampo non può essere un intervento di default.Bisona fare delle considerazioni su cosa si vuoleottenere dalla filtrazione in campo. Per valutare leconcentrazioni di elementi quali metalli in traccerealmente disciolti in acqua (in opposizione aquelli operativamente disciolti tramite per es.filtrazione a 0.45 µm) sono raccomandati filtri da0.1 µm, anche se gran parte dei regolamentiprevedono quelli da 0.45 µm. Campioni alcalinidevono anch’essi essere filtrati se si sospetta lapresenza di particolato di carbonato di calcio,visto che questa sostanza ha un impatto suirisultati della titolazione (anche se la stessafiltrazione può alterare la composizione della CO2e, di conseguenza, falsare i risultati).

Anche se la filtrazione può essere consideratauna pratica appropriata, talvolta può causare unaserie di inconvenienti (ossidazione, areazione…)e, di conseguenza, ad una incertezza nei risultati.Alcune modifiche nello stato del campione sonoinevitabili, ma i fattori che portano ad esse devono


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essere noti. Alcuni effetti deleteri possono essereminimizzati con la coerente applicazione di alcunelinee guida. Le linee guida devono indirizzare allaselezione del tipo di filtro, del diametro dei poriecc.., in modo da identificare e minimizzare lepotenziali fonti di incertezza durante la filtrazionedel campione.

La filtrazione in linea è raccomandata perchéporta ad una maggiore consistenza tramite unaminor manipolazione del campione, oltre aminimizzare l’esposizione dello stessoall’atmosfera. I filtri in linea sono disponibili sia informato usa e getta che riutilizzabile, oltre che invari formati e dimensioni (0.1 – 5 µm). Quelli usae getta hanno il vantaggio di avere una capacitàsuperiore sui sedimenti rispetto ai tradizionali filtria membrana. I filtri devono essere prelavati inaccordo alle prescrizioni del produttore. Se larisciacquatura non è prevista, far scorrere un litrod’acqua di falda tra la raccolta del campione e lafine dello spurgo. Una volta iniziata la filtrazione,la massa filtrata può ostruire i passaggi a valoriinferiori di quelli nominali del filtro e naturalmentediversi da quelli desiderati. Azioni correttivepossono essere la prefiltrazione con filtri amaggior luce di passaggio o la riduzione delvolume da campionare.

G. Il controllo del livello e dei parametriindicatori di qualità

Controllare periodicamente l’abbassamento dilivello dell’acqua del pozzo permetteeventualmente di correggere la portata di spurgo.L’obiettivo è ottenere un abbassamento minimodel livello (< 0.1 m) durante lo spurgo. Ciò puòessere difficile da ottenere in alcune circostanze acausa di formazioni geologiche particolarmenteeterogenee incluse nella zona fenestrata, e puòrichiedere una regolazione del flusso particolare euna certa esperienza. I parametri indicatori dellaqualità dell’acqua devono essere continuamentemonitorati in linea durante lo spurgo. Taliindicatori possono includere pH, potenziale redox,conducibilità, ossigeno disciolto e torbidità. Gliultimi tre parametri sono spesso i più sensibili. Ivalori di portata, abbassamento di livello, tempo evolume di spurgo possono servire come lineeguida per i successivi spurghi e campionamenti. Ivalori misurati devono essere registrati ogni 3 – 5minuti quando vengono utilizzati i valori di portatasuggeriti nei precedenti paragrafi. Lastabilizzazione si può considerare raggiuntaquando tutti i parametri sono stabili per tre misuresuccessive. Al posto della misura di tutti e cinque iparametri citati precedentemente, un set minimodeve includere pH, conducibilità e torbidità oossigeno disciolto. Le tre letture consecutivedevono avere uno scostamento di ± 0.1 per il pH,

± 3% per la conducibilità, ± 10 mV per ilpotenziale redox e ± 10% per ossigeno e torbidità.I trend di stabilizzazione di questi indicatori sonogeneralmente ovvi e seguono percorsiesponenziali o asintotici verso la stabilizzazione.Ossigeno e torbidità richiedono solitamente iltempo più lungo prima della stabilizzazione. Leprecedenti linee guida offrono una stimasommaria e sono basate sull’esperienza.

H. Campionamento, contenitori,conservazione e decontaminazione

A fronte della stabilizzazione dei parametriindicatori, il campionamento può avere inizio. Seviene utilizzato uno strumento di analisi in linea,questo deve essere disconnesso o by-passatodurante il prelievo del campione. La portata,durante la raccolta del campione, deve rimanerela stessa utilizzata durante lo spurgo o può essereleggermente modificata in caso si debbaminimizzare l’areazione, la formazione di bolle, ilriempimento troppo turbolento del contenitore o laperdita di volatili dovuti a lunghi tempi di residenzanelle tubazioni. Tipicamente, portate inferiori a 0.5l/min sono appropriate. La tessa apparecchiaturautilizzata per lo spurgo deve essere utilizzata periil campionamento. La campagna dicampionamenti deve avvenire partendo dal pozzomeno contaminato e passare man mano a quellicon livelli di contaminazione superiori.Generalmente, volatili (ad esempio solventi ecomponenti di carburanti) e parametri sensibili aigas (per es. Fe2+, CH4, H2S/HS -, alcalinità)devono essere campionati per primi. La sequenzacon cui vengono raccolti i campioni per la maggiorparte dei parametri inorganici non è importante, ameno che si desiderino campioni filtrati (sostanzein soluzione). La filtrazione deve avvenire alla finee devono essere utilizzati, come discussoprecedentemente, filtri in linea. Durante tutte lefasi di spurgo e di campionamento devono essereutilizzati indumenti protettivi adatti al tipo e allivello di contaminazione.

Il contenitore del campione sarà preparato inprecedenza e adatto agli analiti di interesse eincluderà, quando necessario, le sostanze attealla conservazione del campione. Il campioned’acqua deve essere versato direttamente nelcontenitore dal tubo di mandata della pompa.

Immediatamente dopo essere stato riempito, ilcontenitore deve essere conservato comespecificato dal progetto. I protocolli diconservazione dei campioni sono basati sul tipo dianalisi che deve essere effettuata. Può essereconsigliabile aggiungere conservanti prima diarrivare al sito in modo da ridurre il rischio diconservare in modo inadatto i contenitori o di


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introdurre dei contaminanti presenti nel sitodurante l’aggiunta di conservanti.

I conservanti devono essere trasferiti dal lorocontenitore al contenitore del campioneutilizzando pipette usa e getta in polietilene.

Una volta riempito il contenitore con l’acqua difalda, un tappo rivestito in teflon (o latta) vieneavvitato saldamente per evitare perdite. Ilcontenitore viene poi etichettato in conformità alleprocedure del progetto. Il campione deve poiessere conservato capovolto alla temperatura di4°C.

I protocolli di decontaminazione delleapparecchiature sono in qualche modo dipendentidal tipo di strumento utilizzato e dal tipo dicontaminante presente in sito. Fare riferimento aiprotocolli specifici per il sito e per il progetto.

I. I bianchi

Devono essere raccolti i seguenti bianchi:

1) bianco del sito: deve essere raccolto uncampione per ogni fonte d’acqua utilizzatain situ (distillata/deionizzata) per ladecontaminazione delle apparecchiature oin ausilio alle attività di campionamento

2) bianchi delle apparecchiature: uncampione per tipo di apparecchiaturadeve essere prelevato e conservato primadell’inizio delle attività giornaliere in situ.Far riferimento ai protocolli e alleprocedure specifiche del progetto

3) bianco da trasporto. E’ richiesto ad ognitrasporto di campioni contenenti volatili.Questi bianchi vengono preparati inlaboratorio aggiungendo 40 ml di organicivolatili all’acqua distillata.

V. Formazioni a bassa permeabilità edi roccia fratturata

Lo scopo finale dei programmi di campionamentoo gli obiettivi di campionamento indirizzano lescelte di posizionamento dei punti dicampionamento, le loro modalità di installazione ela scelta delle apparecchiature da utilizzare. Allostesso modo, anche le condizioni idrogeologichecaratteristiche del sito hanno influenza su questedecisioni. Siti con basse permeabilità o roccefratturate che causano dei percorsi discretidell’acqua possono richiedere apporocci ad hoc.Contrariamente ai pozzi di approvvigionamentoacqua, quelli installati ai fini del monitoraggio o neiprogrammi di bonifica sono spesso installati inzone a bassa permeabilità. Talvolta è necessario

trovare soluzioni alternative, visto che le bassepermeabilità possono richiedere spurghi abassissima portata (< 0.1 l/min) e la tecnologiapuò non essere di supporto. Dove non possanoessere utilizzate apparecchiature che permettanodi prelevare acqua a portate così basse, laconsiderazione principale è quella di cercare dievitare lo svuotamento dell’area fenestrata delpozzo. Ciò può richiedere ripetute fermate durantelo spurgo, per permettere al pozzo di ricaricarsi,lasciando la pompa immersa. L’uso delle tecnicheLow-Flow può risultare poco pratico in questecondizioni, a seconda del tempo di ricarica. Sial’operatore che gi utenti finali dei dati ricavatidevono rendersi conto dei limiti nei dati raccolti;p.e., una alta probabilità di sottostima nelleconcentrazioni di VOC, dei potenziali falsi negativiper i metalli dopo filtrazione e falsi positivi deicampioni non filtrati. Si suggerisce unacomparazioni tra i valori ottenuti tramite tecnicheLow-Flow e campionamenti passivi (p.e. due setdi campioni). La raccolta tramite campionamentopassivo prevede l’acquisizione del campionesenza effettuare, o effettuando in quantitàmodeste, lo spurgo del pozzo utilizzando unsistema di campionamento dedicato (fisso nelpozzo) o un sistema passivo di raccolta.

A. Formazioni a bassa permeabilità (ricarica <0.1 l/min)

1. Spurgo e campionamento Low-Flow tramitepompe

a. “modalità portatile o non dedicata” –Calare la pompa (una in grado di erogareportate < 0.1 l/min) fino al centro, oleggermente più in alto, della sezionefenestrata e lasciarla posizionata per unminimo di 48 ore (per ridurre il volume dispurgo). Passate le 48 ore, utilizzare leprocedure descritte alla sezione IV cheriguardano la stabilizzazione dei parametriecc.., ma senza svuotare la partefenestrata. Se il calo di livello eccessivo ola ricarica lenta diventano un problema,allora è meglio seguire gli approcciseguenti.

b. “modalità dedicata” – Posizionare lapompa come nel modo precedente almenouna settimana prima del campionamento;ciò significa in pratica lavorare conun’apparecchiatura dedicata al pozzo. Conquesto approccio i parametri indicatoridovrebbero stabilizzarsi molto piùrapidamente, a causa del minor disturbocausato alla zona di campionamento.

2. Raccolta passiva del campione


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La raccolta passiva del campione richiedel’inserimento del manufatto nell’intervallofenestrato per un tempo tale da permettere diottenere un certo equilibrio tra flusso sotterraneoe campione prima dell’estrazione e successivaanalisi. Concettualmente, l’estrazione di acqua daun pozzo a bassa permeabilità si avvicina di piùalla raccolta d’acqua da zone insature e letecniche di campionamento passivo possonorisultare più appropriate in termini di ottenimentodi un campione “rappresentativo”. Riuscire adottenere i volumi di campione richiesti ènormalmente un problema con questo tipo diapproccio.

B. Formazioni di roccia fratturata

In questo tipo di formazioni, è suggerito unapproccio di tipo Low-Flow tendente a zero in fasedi spurgo con l’utilizzo di packer. Anche sistemipassivi multistrato portano ad avere campioni“rappresentativi”. E’ comunque un imperativo inqueste situazioni, prima di campionare,identificare i percorsi dell’acqua o le fratture cheerogano acqua utilizzando un’adeguatastrumentazione.Dopo aver identificato le fratture che eroganoacqua, installare i packer e la pompa con i suoiaccessori e utilizzare il metodo Low-Flow inmodalità dedicata. In alternativa, utilizzare unequipaggiamento per il campionamento passivoche può isolare la frattura che eroga acqua.

VI. Documentazione

Le normali pratiche per documentare un qualsiasicampionamento devono essere utilizzate ancheper spurgo e campionamento Low-Flow. Ciòinclude, come minimo: Informazioni su come èstato condotto lo spurgo (portata, abbassamentodi livello, valori dei parametri di qualità dell’acqua,volumi estratti e tempi per effettuare le misure),dati relativi alle calibrazioni degli strumenti dacampo ecc… Riferirsi alee figure 2 e 3 e a“Ground Water Sampling Workshop – AWorkshop Summary (U.S.EPA, 1995) comeformati di esempio e per eventuali suggerimentied informazioni sulla documentazione. Taliinformazioni, insieme ai dati analitici di laboratorioe ai dati di validazione sono necessari pergiudicare la “utilizzabilità” dei dati dicampionamento.

VII. Nota

La “U.S. Environmental Protection Agency”attraverso i suoi Uffici di Ricerca e Sviluppo hafinanziato e diretto la ricerca qui illustrata comeparte del proprio programma di ricerca e sotto il

contratto N. 68-C4-0031 affidato a DynamicCorporation. E’ stato sottoposto a revisione eapprovato ai fini della pubblicazione comedocumento EPA da parte della Agenzia stessa. Lamenzione di marchi o prodotti in commercio noncostituisce appoggio o raccomandazione all’usodegli stessi.

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1 National Risk Management Research Laboratory,U.S. EPA2 University of Michigan

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