Migliari Corso Base Siti Contaminati Parte 1 Di 3

Corso Base di Siti Contaminati
(in 6 Lezioni)

per studenti universitari, professionisti e personale della
pubblica amministrazione

Emanuele Migliari

Emanuele Migliari

(in 6 Lezioni)

per studenti universitari, professionisti e personale della pubblica
amministrazione

“… la teoria è quando si sa tutto e niente funziona, la pratica è quando tutto funziona e
nessuno sa il perché …”

A. Einstein

Presentazione

Le slides raccolte in questo volume, seppur con qualche rimaneggiamento, sono identiche a
quelle che dal 2004 al 2007 ho preparato ed utilizzato, in qualità di esercitatore incaricato, nel
corso di bonifica dei siti contaminati tenuto dal Prof. Salvatore Troisi, presso la Facoltà di
Ingegneria dell’Università della Calabria. Sono materiali che, pertanto, hanno già un buon grado di
diffusione presso gli studenti di ingegneria ambientale di quell’Ateneo. Ho voluto cogliere la
simpatica opportunità offerta dal sito: www.ilmiolibro.it di raccoglierle e proporle in rete in un
unico volume oltre che per lo scontato narcisismo intellettuale di stampare un libro proprio, anche
perché auspico un confronto con internauti che come me si occupano a vario titolo di siti
contaminati.
Non è quello che si dice: un tema avvincente, almeno per i più. Tuttavia, per i pochi che se ne
occupano o che vogliano occuparsene più approfonditamente, i siti contaminati sono un tema
molto appassionante: pochi rami della scienza e dell’ingegneria ambientale hanno la stessa
complessità e articolazione disciplinare, pochi altri hanno l’alone di mistero proprio dello studio di
fenomeni che avvengono sotto terra. E poi la “Contaminated Land Management” è una scienza
davvero giovane e in piena evoluzione, originata dalle dismissioni industriali di fine Novecento e
costantemente alimentata, ahinoi, dall’uso criminale di suolo e sottosuolo, violentati da sepolture di
rifiuti pericolosi e veleni di qualunque specie. I problemi scientifici e tecnici sul tavolo sono ancora
tanti: per la comprensione dei fenomeni di propagazione dei contaminanti nel sottosuolo, per la
valutazione dei rischi sanitari ed ecologici e per la progettazione degli interventi di risanamento.
Ciascuno di essi rappresenta una sfida d’innovazione e progresso cognitivo su cui generazioni di
chimici, geologi, biologi e naturalmente ingegneri dovranno cimentarsi in futuro.
Ecco quindi questo tentativo, spero ben riuscito, di sintetizzare tutto o buona parte di quello
che ho imparato sull’argomento in più di dieci anni di attività consulenziale e di collaborazione
scientifica con il gruppo di acque sotterranee del Prof. Troisi. Un tentativo rivolto a studenti di
livello universitario, in primis, ma anche a professionisti, che intendano “affacciarsi” sul settore,
nonché al personale tecnico della Pubblica Amministrazione, in particolare quanti lavorano nei
dipartimenti ambientali e negli uffici Rifiuti e Bonifiche.
Coloro che sono già “esperti” non troveranno niente che non si trovi già nella produzione
tecnica e scientifica di settore, ma per stimolare l’attenzione anche di questi ultimi voglio segnalare
due punti a favore del mio lavoro: una certa ampiezza dei contenuti (circa 1200 slides), sebbene
senza alcuna pretesa di completezza, ed una certa originalità che penso di aver dato
all’impostazione ed alla struttura degli stessi.
Ed ora sono pronto a confrontarmi con chiunque vorrà essere così generoso da segnalarmi
errori e imperfezioni, spero soltanto di forma, ma anche con chi eventualmente chiedesse il mio
supporto per approfondire specificamente questo o quell’argomento.

Emanuele Migliari

I

SOMMARIO

Lezione 1. Introduzione alla contaminazione di suolo, sottosuolo, acquiferi

Elementi di tossicologia L1/PAG1
Sorgenti di contaminazione L1/PAG2
Origini antropiche della contaminazione
Geometria e grado di localizzazione della sorgente
Storia e tipologia del rilascio di contaminanti
Tipologie di contaminanti L1/PAG5
Definizioni
Classi di contaminanti nella normativa italiana
Inorganici metallici
Inorganici non metallici
Organici aromatici
Policiclici aromatici
Alifatici clorurati/alogenati
Nitrobenzeni e clorobenzeni
Fenoli
Ammine aromatiche
Diossine e furani
Fitofarmaci
PCB
Esteri ftalati
Destino degli inquinanti nel sottosuolo L1/PAG20
Meccanismi chimico-fisici
Classificazione delle reazioni geochimiche
Legge d’azione di massa
Equilibrio chimico
Solubilizzazione
Volatilizzazione
Idrolisi
Metilazione biologica metalli
Ossido – riduzione
Complessazione/chelazione
Adsorbimento
Metilazione composti organici
Biodegradazione
Decadimento radioattivo
Comportamento ambientale degli inquinanti

Appendice alla Lezione 1
Richiami di Idrologia Sotterranea

II

Lezione 2. La bonifica dei siti contaminati nella legislazione italiana

2.A Disciplina italiana della bonifica dei siti contaminati L2.A/PAG1
L’impianto della legislazione pre-vigente (Art. 17 DLGS 22/97; DM 471/99)
L’impianto della nuova disciplina (Parte IV Titolo V DLGS 152/2006)
Normative a confronto
Le fasi di una bonifica
Tabelle a confronto
2.B Introduzione all’analisi di rischio sanitario L2.B/PAG1
Concetto di rischio
Calcolo del rischio
Concentrazioni - obiettivo

Lezione 3. Trasporto in falda di sostanze inquinanti solubili

3.A Teoria conservativa L3.A/PAG1
Convezione
Diffusione molecolare
Dispersione meccanica
Dispersione idrodinamica
Equazione convettivo – dispersiva del trasporto in soluzione
Numero di Peclèt
Soluzione dell’equazione convettivo – dispersiva
3.B Teoria reattiva L3.B/PAG1
Fenomeni di adsorbimento degli inquinanti
Inquinanti inorganici
Inquinanti organici
Fattore di ritardo
Processi di degradazione/decadimento degli inquinanti
Equazione di trasporto reattivo
3.C Degradazione di composti organici L3.C/PAG1
Reazioni biologiche e abiotiche
Cinetica di biodegradazione
Aerobica
Anaerobica
Formulazione matematica del trasporto di sostanze biodegradabili
3.D Processi di interazione degli inquinanti con la matrice solida L3.D/PAG1
Modelli di equilibrio
Modelli di non equilibrio

Appendice alla Lezione 3
Modelli matematici

Lezione 4. Dinamiche di propagazione di fasi liquide oleose (NAPL)

Premessa L4/PAG1
Concetti di base L4/PAG1
Grado di saturazione
Tensione d’interfaccia e bagnabilità
Pressione capillare
Permeabilità relativa
Legge di darcy per un moto bifasico
Energia meccanica di un fluido

III

Migrazione dei LNAPL L4/PAG6
Effetto delle oscillazioni della falda
Migrazione dei DNAPL L4/PAG9
Volatilizzazione dei NAPL L4/PAG10

Lezione 5. Analisi di rischio

Introduzione all’analisi di rischio L5/PAG1
Procedura di analisi di rischio L5/PAG2
Articolazione in fasi
Articolazione in livelli
Modelli e parametri tossicologici L5/PAG7
Calcolo del tasso di esposizione L5/PAG9
Calcolo del rischio L5/PAG11
Cenni di analisi di rischio probabilistica L5/PAG14

Appendici alla Lezione 5
(A) Site Assessment
(B) Fattori di rilascio/attenuazione

Lezione 6. Tecniche di bonifica

6.A Tecnologie di bonifica per i suoli L6.A/PAG1
Overview
Soil washing
Soil flushing
Soil Vapor Extraction (SVE)
Bioventing (BV)
Biopile
Landfarming
Fitoremediation
Desorbimento termico
Inertizzazione
Incapsulamento
6.B Tecnologie di bonifica per gli acquiferi L6.B/PAG1
Pump&Treat
Bioremediation
Attenuazione naturale
Biosparging
Barriere Permeabili Reattive (PRB)
Criteri di selezione delle tecnologie di bonifica L6.B/21

IV

Ing. Emanuele Migliari

per studenti universitari, professionisti e personale della pubblica
amministrazione

LEZIONE 1
INTRODUZIONE ALLA
CONTAMINAZIONE
Sorgenti di contaminazione
e sostanze contaminanti

PRESENTAZIONE

La lezione 1 introduce alle problematiche ambientali legate ai siti contaminati, partendo da
semplici nozioni di tossicologia delle sostanze inquinanti e illustrandone le possibili origini
antropiche.
Vengono quindi descritte le proprietà fisico – chimiche delle sostanze inorganiche ed organiche
classificate come contaminanti di suoli e acque sotterranee nella legislazione italiana.
In ultimo si passano in rassegna i meccanismi chimico – fisici che realizzano il destino di una
sostanza inquinante immessa nel sottosuolo, durante il processo di propagazione sotterranea e si
analizza il comportamento ambientale tipico di ogni classe di contaminanti.

Obiettivi di apprendimento:
Acquisire elementi conoscitivi generali sulle patologie sanitarie associabili ai contaminanti del
suolo e delle acque sotterranee
Conoscere la genesi delle sostanze inquinanti in rapporto alle lavorazioni industriali in cui sono
coinvolte
Familiarizzare con la nomenclatura chimica dei contaminanti organici ed inorganici inclusi nella
normativa italiana
Familiarizzare con l’ambiente geochimico complesso di suolo/sottosuolo/acquifero
Saper analizzare, seppur in via indicativa, la fenomenologia chimico – fisica e il comportamento
ambientale delle diverse sostanze contaminanti, qualora immesse nell’ambiente
suolo/sottosuolo/acquifero

Corso Base in Siti Contaminati Lezione 1.
Introduzione alla contaminazione di suolo,
sottosuolo, acquiferi

1. Elementi di tossicologia Inquinanti = sostanze pericolose
2. Sorgenti di contaminazione
• Origini antropiche della contaminazione CLASSIFICAZIONE TOSSICOLOGICA
• Geometria e grado di localizzazione
Direttiva 67/548/CE
della sorgente
Nocive Classificazione sostanze
• Storia e tipologia del rilascio
Tossiche pericolose (Allegato I)
di contaminanti
3. Tipologie di contaminanti
Molto tossiche Direttiva 91/689/CE
• Definizioni Classi di pericolo
• Classi di contaminanti Cancerogene Allegato III
nella normativa italiana Mutagene Progetto REACH
4. Destino degli inquinanti nel sottosuolo Teratogene
• Meccanismi chimico-fisici ETICHETTATURA
• Comportamento ambientale

NOCIVE - Sostanze e preparati che per inalazione,
ingestione o penetrazione cutanea possono comportare
rischi di gravità limitata CANCEROGENE – Sostanze tossiche che possono generare tumori e
neoplasie
Simbolo: Xn Indicazione di pericolo: “Nocivo”

TOSSICHE - Sostanze e preparati che per inalazione, MUTAGENE - Sostanze che generano una mutazione permanente di
ingestione o penetrazione cutanea possono comportare un tratto o della struttura del materiale genetico di un organismo
rischi gravi, acuti o cronici
Simbolo: T Indicazione di pericolo: “Tossico” TERATOGENE - Sostanze tossiche per la riproduzione cioè in grado
di compromettere la fertilità umana o di produrre malformazioni nei
MOLTO TOSSICHE - Sostanze e preparati che per feti
inalazione, ingestione o penetrazione cutanea possono
comportare rischi estremamente gravi, acuti o cronici (ed
anche la morte)
Simbolo: T+ Indicazione di pericolo: “Altamente tossico”

CANCEROGENE MUTAGENE
Cat1: sostanze note per gli effetti cancerogeni sull’uomo Cat1: sostanze di cui si conoscono gli effetti mutagenici
(esistono prove sufficienti per stabilire un nesso causale tra (esistono prove sufficienti per stabilire un nesso causale tra
l’esposizione e lo sviluppo di patologie tumorali) l’esposizione e lo sviluppo di alterazioni genetiche ereditarie)
Cat2: sostanze che dovrebbero considerarsi cancerogene Cat2: sostanze che dovrebbero considerarsi mutageniche
(esistono elementi sufficienti (studi su animali) per ritenere (esistono elementi sufficienti (studi su animali) per ritenere
verosimile un nesso causale tra l’esposizione e la contrazione di verosimile un nesso causale tra l’esposizione lo sviluppo di
tumori) alterazioni genetiche ereditarie)
Cat3: sostanze da considerare con sospetto sulle quali però non Cat3: sostanze da considerare con sospetto per possibili effetti
sono disponibili dati sufficienti mutagenici, sulle quali però non sono disponibili dati sufficienti

Cat 1-2 etichettate con le frasi di rischio:
Cat 1-2 etichettate con frase di rischio:
R45: Può provocare il cancro
R46: Può provocare alterazioni genetiche ereditarie
R49: Può provocare il cancro in seguito ad inalazione

L1/PAG1


TERATOGENE Per avere un’idea delle dimensioni della pressione che l’uomo esercita
Cat1: sostanze di cui si conoscono gli effetti teratogeni sull’ambiente, si considerino questi dati:
(esistono prove sufficienti per stabilire un nesso causale tra
l’esposizione e lo sviluppo di alterazioni non ereditarie delle Agenti chimici fino ad oggi sintetizzati > 2.000.000
funzioni riproduttive) Agenti chimici sintetizzati in media negli ultimi 10 anni 2.500/anno
Cat2: sostanze che dovrebbero considerarsi teratogene
(esistono elementi sufficienti (studi su animali) per ritenere Agenti chimici mediamente introdotti sul mercato negli ultimi 10 anni
verosimile un nesso causale tra l’esposizione alterazioni non 500/anno
ereditarie delle funzioni riproduttive)
Cat3: sostanze da considerare con sospetto per possibili effetti Agenti chimici finora studiati dal punto di vista tossicologico (esperimenti su
teratogeni, sulle quali però non sono disponibili dati sufficienti animale) 2.000

Cat 1-2 etichettate con le frasi di rischio:
R60: Può ridurre la fertilità
R61: Può danneggiare i bambini non ancora nati

1. Elementi di tossicologia
La contaminazione di
• Origini antropiche della contaminazione un sito può avere
• Geometria e grado di localizzazione svariate origini ed è
della sorgente quasi sempre
• Storia e tipologia del rilascio riconducibile ad
di contaminanti attività umane:
3. Tipologie di contaminanti
• Definizioni domestiche
• Classi di contaminanti
industriali
nella normativa italiana
4. Destino degli inquinanti nel sottosuolo minerarie
• Meccanismi chimico-fisici
• Comportamento ambientale agricole

Prescindendo dalle attività illegali, quindi, esistono una serie di
attività umane legali che possono mettere in comunicazione il suolo e
il sottosuolo con varie sostanze e che costituiscono potenziali sorgenti
di contaminazione:
1. Scarico di sostanze
2. Immagazzinamento, trattamento e/o deposito di sostanze
3. Trasporto di sostanze
4. Spargimenti di sostanze
Scarico Coltivaz. agr. e Discarica Serbatoio 5. Perforazione di pozzi, scavi di fondazione e minerari
domestico Autostrada municipale interrato
6. Attivazione e/o acutizzazione indiretta di sorgenti naturali di
Intrusione Pozzo di Serbatoio in Smaltimento
contaminazione
salina produzione superficie abusivo di
petrolifera scorie

L1/PAG2


Scarico di sostanze Trasporto di sostanze
Scarichi domestici, fosse settiche, pozzi perdenti Reti fognarie
Camini e scarichi industriali Condotti petroliferi
Immagazzinamento, trattamento e/o Condotti gas naturale
deposito di sostanze
Trasporto su gomma e/o su rotaia
Discariche per RSU
Spargimenti di sostanze
Discariche per rifiuti pericolosi
Uso di fertilizzanti e pesticidi sintetici
Serbatoi superficiali e/o interrati
Uso di letame come fertilizzante
Aree e vasche di stoccaggio industriale
Traffico veicolare

Perforazione di pozzi, scavi di fondazione e minerari
Oltre all’origine, tre elementi caratterizzano una
Pozzi petroliferi realizzati impropriamente sorgente di contaminazione:
Pozzi petroliferi abbandonati Geometria e grado di localizzazione
Storia del rilascio
Attivazione e/o acutizzazione indiretta di sorgenti
naturali di contaminazione Tipologia di contaminanti
Interazione acquifero – corso d’acqua
Filtrazione naturale di rocce ricche di costituenti chimici
(accentuata da piogge acide)
Intrusione salina

Geometria e grado di localizzazione Geometria e grado di localizzazione
Con riferimento alle dimensioni della sorgente, il termine Una contaminazione non puntuale è una contaminazione
puntuale o non puntuale caratterizza il grado di localizzazione diffusa originata da molteplici piccole sorgenti, la cui
della sorgente di contaminazione localizzazione precisa è spesso difficile
ESEMPI DI SORGENTI PUNTUALI ESEMPI: Spargimento di pesticidi e fertilizzanti, traffico
Serbatoi interrati, discariche, aree di stoccaggio, scarichi veicolare
domestici
In genere non danno vita ad una piuma (plume) di
In genere danno vita ad una piuma (plume) di contaminazione contaminazione ben definita, ma ad una contaminazione a
ben definita macchie di leopardo con concentrazioni assai variabili nello
spazio

L1/PAG3


Geometria e grado di localizzazione Storia del rilascio
Principalmente con riferimento alle sorgenti puntuali si è soliti distinguere: Caratterizza l’emissione dei
Sorgente primaria contaminanti rispetto al tempo
manufatto o attività antropica che direttamente alimenta l’immissione di
contaminanti nell’ambiente (serbatoio, area di stoccaggio, ecc) Impulsiva

Sorgente secondaria Continua a concentrazione
costante
area/volume di accumulo dei contaminanti in un comparto ambientale che
si viene a creare a seguito del rilascio dalla sorgente primaria. Alimenta Continua a concentrazione
direttamente la propagazione dei contaminanti altrove dalla sorgente variabile irregolare
primaria Continua a concentrazione
variabile regolare

Sorgente impulsiva Sorgente continua costante
ESEMPIO: Serbatoio interrato di limitata capacità con ESEMPIO: serbatoio interrato di buona capacità in
perdita significativa di sostanze; cui la perdita sia poco significativa

l’immissione avviene per un breve periodo a ESEMPIO: serbatoio interrato di idrocarburi in cui
concentrazione più o meno fissa la perdita forma sotto al serbatoio una fase residua
(SORGENTE SECONDARIA) che gradualmente
Sorgente continua alimenta la dispersione di contaminanti

ESEMPIO: serbatoio interrato di capacità volumetrica Sorgente continua variabile irregolare
ragguardevole, tale che l’immissione dei contaminanti
abbia lunga durata ESEMPIO: area o vasca di stoccaggio industriale
la concentrazione e la tipologia delle sostanze
varia con la produzione e l’andamento del
mercato

1. Elementi di tossicologia
Sorgente continua variabile irregolare
ESEMPIO: tutte le sorgenti in cui il veicolo della • Origini antropiche della contaminazione
contaminazione è la pioggia (l’immissione di • Geometria e grado di localizzazione
contaminanti procede con variabilità stagionale) della sorgente
Sorgente continua variabile regolare • Storia e tipologia del rilascio
di contaminanti
ESEMPIO: se i contaminanti sono di natura 3. Tipologie di contaminanti
organica possono andare incontro ad una naturale • Definizioni
bio-degradazione; l’immissione decresce con
• Classi di contaminanti
regolarità nella normativa italiana
4. Destino degli inquinanti nel sottosuolo
• Meccanismi chimico-fisici
• Comportamento ambientale

L1/PAG4


Classi di contaminanti nella normativa Italiana
Definizione di contaminante (ex DM 471/99; D.lvo 152/2006)

Con il termine contaminante ci si riferisce in genere a: Composti organici aromatici
Inorganici
a) sostanze disciolte in soluzione nel suolo e/o sottosuolo Metallici
cancerogeni
Alifatici clorurati
Non
b) fasi liquide non - acquose Non metallici Alifatici alogenati cancer. cancerogeni

che alterano gli equilibri naturali Nitrobenzeni
Clorobenzeni
che dal suolo genera vapori e/o particolato trasportabile eolicamente Organici
Fenoli
che dal suolo raggiungono la superficie di un acquifero e vengono da Ammine aromatiche
questo “trasportate” lontano dalla sorgente
Fitofarmaci (NORMA
Diossine e furani TIVA)
Altre sostanze

Metalli Metalli
Antimonio Manganese
Quello dei metalli è il gruppo più Comparto industriale Metalli Comparto industriale Metalli
Alluminio Mercurio
numeroso di potenziali contaminanti Estrazione/ As, Cd, Cr, Cu, Hg, Industria chimica Al, As, Be, Cd, Cu,
Arsenico Nichel
Alcuni sono costituenti naturali dei lavorazione non Ni, Pb, Sb, Tl, V, Zn (Vernici, Pesticidi, Fe, Hg, Ni, Pb, Sb,
Argento Piombo ferrosi ecc.) Se, Tl, V, Zn
terreni e delle acque sotterranee (As,
Fe, Mn, Se, Zn). Altri sono tossici e/o Berillio Rame Industria Al, Cd, Co, Cr, Cu, Ni Concerie As, Cr, Hg
galvanica
letali anche a bassissime concentrazioni Cadmio Selenio
Fonderia/ Al, As, Cd, Co, Cr, Produzione Cd, Cr, Pb, Se, Zn
(Cd, Hg). Cromo VI Stagno Siderurgia Cu, Hg, Ni, Pb, Sb, V, materie plastiche
Zn
Gli organismi viventi tendono a bio- Cromo Tallio
accumularli e quindi sono molto Produzione vetri As, Cd, Cr, Cu, Fe, Cartiere e As, Cr, Cu, Fe, Hg,
Cobalto Vanadio Hg, Ni, Pb, Sb, Se, industria del Ni, Zn
pericolosi in quanto l’uomo è ultimo Zn legname
anello della catena alimentare e corre Ferro Zinco
seri rischi di ingestione

Classi di contaminanti nella normativa Italiana Inorganici non metallici L’acido cianidrico (HCN) ed i suoi sali
(ex DM 471/99; D.lvo 152/2006)
semplici (NACN, KCN, CACN2) sono sostanze
Composti organici aromatici molto tossiche per gli animali domestici e
Inorganici
Policiclici aromatici Cianuri per l’uomo.
cancerogeni
Metallici Alifatici clorurati Fluoruri
Non I sali complessi (ferrocianuri,
Non metallici Alifatici alogenati cancer. cancerogeni Nitriti
Suoli

tiocianati) sono invece praticamente
Nitrobenzeni
Solfati privi di tossicità acuta
Clorobenzeni
Acque sotterranee

Organici Cloruri Il cianuro di potassio (KCN) è il sale
Fenoli (Dlvo 152/99)
dell'acido cianidrico che più comunemente
Ammine aromatiche
viene utilizzato nella ricerca chimica, nelle
Fitofarmaci industrie di estrazione di metalli preziosi e in
Diossine e furani alcuni processi di sintesi.
Altre sostanze (PCB) Il cianuro di potassio è un potentissimo
veleno

L1/PAG5


Inorganici non metallici Inorganici non metallici
Fluoruri sono sali contenenti la forma ionica del fluoro F-
Nitriti sono i sali che l’acido nitroso HNO2 forma con i metalli
F- fa parte della categoria degli alogenuri e può entrare in molti
Cianuri composti organici come fluorurante, sostituendo atomi di H Cianuri Sono quindi composti che contengono lo ione NO2-, il quale è
La sua presenza in acque sotterranee anche fino a 1 mg/L può molto reattivo e quasi immediatamente reagisce per formare
Fluoruri Fluoruri
essere naturale ed associata a minerali come CaF2 (fluorite) nitrati
Nitriti Nitriti
La sua presenza in suoli e acque contaminate è associata a Normalmente l’ammoniaca NH3 è convertita in nitriti che a loro
Solfati lavorazioni industriali che coinvolgono fluoruro di sodio NaF (sale Solfati volta vengono convertiti in nitrati. Tuttavia, sotto particolari
Cloruri dell’acido fluoridrico HF) usato come: Cloruri condizioni (riducenti), il processo si può invertire e i nitrati
(Dlvo 152/99) (Dlvo 152/99) possono essere convertiti in NH3 (denitrificazione)
Fluidificante e chiarificante nella produzione vetro e di metalli
non ferrosi (alluminio in particolare) La presenza di NO2- nelle acque sotterranee è generalmente
modesta e transitoria, essenzialmente associata a perdite di
Componente di insetticidi e pesticidi
acque reflue dai sottoservizi fognari e all’uso di fertilizzanti in
Venduto con l'etichetta di sostanza tossica allo stato puro, il agricoltura
fluoruro di sodio è contenuto in svariati collutori, gel e dentifrici

Inorganici non metallici Inorganici non metallici

Lo ione cloruro (Cl-) si forma normalmente sciogliendo acido
Solfati sono i sali dell’acido solforico H2SO4 derivati per
Cianuri Cianuri cloridrico in acqua. I sali che contengono uno ione di questo tipo
sostituzione dell'idrogeno con metalli
vengono detti cloruri.
Fluoruri Sono solfati i composti (anche organici) che contengono lo Fluoruri
Lo ione cloruro (Cl-) è un alogenuro molto importante in chimica
Nitriti ione SO4-, Nitriti organica per la sintesi di solventi industriali e pesticidi. Inoltre è
L’acido solforico trova grande impiego in diversi processi un potente disinfettante per acque potabili
Solfati Solfati
industriali La presenza di cloruri nelle acque sotterranee può quindi essere
Cloruri Cloruri
Diversi minerali più o meno diffusi sono costituiti da solfati, di associata essenzialmente a:
(Dlvo 152/99) (Dlvo 152/99)
cui alcuni hanno importanza economica per l'estrazione del lavorazioni industriali che utilizzano solventi
metallo oppure sono direttamente impiegati come fertilizzanti,
concimazioni agricole
per il trattamento di terreni agrari e così via
perdite della rete fognaria
La presenza di solfati nelle acque sotterranee, in qualche
misura, può essere anche naturale Essendo NaCl il sale più noto, la presenza di cloruri può segnalare
fenomeni di intrusione di acque marine nelle acque di falda

Classi di contaminanti nella normativa Italiana Inquinanti organici
(ex DM 471/99; D.lvo 152/2006)

Composti organici aromatici
Sono composti del carbonio
Inorganici
cancerogeni Sono in gran parte derivati degli idrocarburi
Metallici Alifatici clorurati
Non
Non metallici Alifatici alogenati cancer. cancerogeni Gli idrocarburi sono i più semplici composti del carbonio con
Nitrobenzeni l'idrogeno, caratterizzati da legami covalenti forti e da struttura a
Clorobenzeni catena:
Organici
Fenoli Lineare aperta CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
Ammine aromatiche
Fitofarmaci Lineare chiusa
CH3 CH CH3
Diossine e furani CH2 CH2
Ramificata aperta
Altre sostanze (PCB) CH3
CH2 CH2

L1/PAG6


Inquinanti organici Inquinanti organici

Il carbonio ha valenza 4 e può legare oltre che l’idrogeno anche Per gruppo funzionale si intende quel gruppo chimico che
elementi come: O, N, S, P, Cl, Br, F determina le proprietà chimico-fisiche e la reattività di un
composto.
Molti contaminanti organici sono sostanze derivate dagli
I composti che contengono lo stesso gruppo funzionale, hanno
idrocarburi secondo processi di sintesi che portano alla caratteristiche molto simili fra loro, tanto da costituire una
“introduzione” di gruppi funzionali nella catena classe di composti organici.
Ad es.:
OH_ è un ossidrile coinvolto nella formazione di alcoli e fenoli
_Cl è un alogenuro che porta agli organo-clorurati

Inquinanti organici Idrocarburi alifatici: gli alcani
Gli idrocarburi si dividono in due grandi gruppi: Sono più comunemente noti come: Paraffine o Idrocarburi Saturi
Alifatici Formula generale: CnH2n+2

Alcani (atomi di C legati da legami semplici C__C) La nomenclatura dipende dal numero n di atomi di C nella catena:
n=1 n=2 n=3 n=4
Alcheni (atomi di C legati da legami doppi C=C)
(CH4) (C2H6) (C3H8) (C4H10)
Alchini (atomi di C legati da legami tripli C ≡ C)

Aromatici (contengono almeno un anello di benzene) C6H6
Metano Etano Propano Butano

I termini successivi si ricordano più facilmente poiché vengono chiamati
Idro- genericamente n-ano (n=penta, esa, epta, otta, etc.) Idrocarburi alifatici: gli alcani
carburi
n (numero
alifatici:
atomi di Alcano Formula bruta Alcano Formula bruta Struttura molecolare
gli alcani carbonio)
H
1 Metano CH4 Metano CH4 H C H
2 Etano CH3CH3 H H
H
3 Propano CH3CH2CH3 H C C H
Etano CH3CH3
4 Butano CH3CH2CH2CH3 H H
H H H
5 Pentano CH3CH2CH2CH2CH3
Propano CH3CH2CH3 H C C C H
6 Esano CH3CH2CH2CH2CH2CH3
H
H H H H H H
7 Eptano CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
Butano CH3CH2CH2CH3 H C C C C H
… … H H H H

L1/PAG7


La formula bruta non è sufficiente ad individuare un Allo stesso modo il pentano ha tre isomeri:
Isomeria degli alcani composto organico, poiché composti con la medesima
formula bruta possono avere differente struttura
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 n-pentano
Negli alcani si incontra isomeria a partire dal butano, con la struttura molecolare che
da lineare (normal) diventa ramificata:
CH3
Il butano ha due isomeri:
normal butano (n-butano) 2-metil-butano CH3 C CH2 CH3
isobutano (oppure 2-metil-propano)
H
Il n-butano è qui rappresentato mediante la formula razionale, l'iso-butano
CH3
mediante la formula di struttura (formula condensata)
CH3
2,2-di-metil-propano CH3 C CH3
CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 C CH3
CH3
normal butano isobutano H

Nomenclatura isomeri (IUPAC International Union Nomenclatura isomeri (IUPAC International Union
of Pure and Applied Chemistry) of Pure and Applied Chemistry)

• Il nome principale è dato dall’idrocarburo della catena lineare Si dicono alchilici quei gruppi che contengono un
CH3
idrogeno in meno del relativo alcano.
CH3 CH3 C CH3 Il nome di questi gruppi si ottiene semplicemente
CH3 C CH3 -propano CH3 sostituendo con -ile il suffisso -ano dell'alcano
corrispondente
CH3
2,2-di-metil-propano Nel caso specifico
• Ogni tratto che ramifica dalla catena normale entra nel nome come CH3-
CH4
prefisso
• Il prefisso è dato dal gruppo alchilico 2,2-di-metil-propano
Metano Metile

Nomenclatura isomeri (IUPAC International Union Nomenclatura IUPAC alcani
of Pure and Applied Chemistry)
Altri gruppi alchilici
• Se i gruppi alchilici sono più d’uno si introduce un ulteriore prefisso: Formula
di-, tri-, tetra- ecc. gruppo
2,2-di-metil-propano Idrocarburo Gruppo
d’origine alchilico Prefisso alchilico
• I numeri che precedono il nome indicano la posizione degli atomi di
carbonio della catena principale che legano i gruppi alchilici, sapendo che la Metano METILE Metil- CH3-
numerazione inizia dall’estremo della catena principale più vicina ad un CH4

gruppo alchilico Etano ETILE Etil- CH3CH2-
CH 3 CH3CH3
Nel caso specifico : 2,2-di-metil-propano CH3 C CH3 Propano PROPILE Propil- CH3CH2CH2-
CH3CH2CH3
CH3 Butano BUTILE Butil- CH3CH2CH2CH2-
indicano le posizione dei due gruppi metilici
2 3 CH3CH2CH2CH3
1

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Nomenclatura IUPAC alcani Una classe particolare di alcani: I CICLOALCANI (o Nafteni)

Se vi sono gruppi alchilici diversi legati alla catena principale, si elencano in Gli alcani possono avere anche struttura ciclica Formula generale CnH2n
ordine di grandezza crescente (prima i metili, poi gli etili, i propili, i butili
etc.). Saltano i due atomi di idrogeno laterali della catena principale e i due
è un eptano (7 atomi di C) corrispondenti atomi di carbonio si legano fra loro
ESEMPIO:
c’è un gruppo metile CH3- legato L’alcano più semplice da cui può derivare un cicloalcano è il propano
CH CH CH al secondo atomo di C
3 2 3
Ad es. il butano dà vita al ciclo-butano:
c’è un gruppo etile CH3CH2-
CH3 CHCH2 CHCH2 CH2CH3 legato al quarto atomo di C H H
H H H H
H C C H
1 2 3 4 5 6 7 H C C C C H
2-metil- -4-etil- -eptano H H H H H C C H
H H

Inquinanti organici ALCHENI (o Olefine)

Gli idrocarburi si dividono in due grandi gruppi: Gli alcheni sono gli idrocarburi caratterizzati dalla presenza di un doppio
legame carbonio-carbonio
Alifatici Formula generale CnH2n
Alcani (atomi di C legati da legami semplici C__C) Prendono il loro nome dai corrispondenti alcani di pari numero di
atomi di carbonio: è sufficiente sostituire la desinenza
Alcheni (atomi di C legati da legami doppi C=C) –ano con -ene (-ilene)
Alchini (atomi di C legati da legami tripli C ≡ C) Il nome base viene attribuito dalla catena più lunga che contiene
il doppio legame
La numerazione della catena idrocarburica è imposta dalla
Aromatici (contengono almeno un anello di benzene) C6H6 posizione del doppio legame (gruppo funzionale degli alcheni):
gli atomi di carbonio vengono numerati a partire dall’estremo più
vicino al doppio legame

ALCHENI (o Olefine) ALCHENI (o Olefine)

H H
Il primo termine della serie Il doppio legame può occupare posizione
C C
è l'etene, o etilene: diversa nella catena.
H H
CH2=CH2
Ciò viene segnalato da prefissi numerici.
H H H Ad esempio: H H H H
Propene, o propilene: CH2=CH–CH3 C C C H
1-butene CH2=CH_CH2_CH3 C C C C H
H H H H
H

2-butene CH3_CH=CH_CH3
H H H H H
H H H
H C C C C H
Butene, o butilene: CH2=CH–CH2–CH3 C C C C H
H H
H H H

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ISOMERIA DEGLI ALCHENI Gruppi alchenilici caratteristici
Con il butene "inizia" il fenomeno dell'isomeria negli alcheni.
Alcuni gruppi alchenilici sono:
Il 2-butene può esistere in tre strutture:
Gruppo vinile (CH2=CH–)
Deriva dall’etilene per sottrazione di
isobutene un H
cis-2-butene
trans-2-butene Gruppo allile (CH2=CH–CH2–)
Deriva dal propene per sottrazione di
un H
L’isomeria è dovuta alla posizione reciproca dei due gruppi alchilici CH3- e
all'impossibilità di libera rotazione intorno al doppio legame carbonio-carbonio Il nome tuttavia non è derivato dai corrispondenti alcheni
Questo tipo di isomeria si definisce isomeria geometrica

Un classe particolare di alcheni: i dieni Un classe particolare di alcheni: i dieni
I dieni sono alcheni che contengono due doppi legami.
La nomenclatura è la stessa degli alcheni, salvo che: I dieni coniugati sono la classe più importante.
per il suffisso, che da -ene diventa -diene
per i due numeri necessari per indicare la posizione dei due doppi legami. Il primo termine della serie è l'1,3-butadiene.
I dieni possono essere suddivisi in:
Coniugati, quando i doppi legami sono separati da un solo legame
semplice
Isolati, quando i doppi legami sono separati da più di un legame
semplice
Cumulati (o alleni), quando i doppi legami non sono separati

I contaminanti organici alifatici della normativa italiana I contaminanti organici alifatici della normativa italiana

Alifatici clorurati/alogenati
Poiché gli alchini sono meno interessanti dal punto di vista ambientale, si
può dire conclusa questa panoramica sugli idrocarburi alifatici. Come già detto, queste sono sostanze perlopiù ottenute da processi di
sintesi finalizzati ad introdurre gruppi funzionali nelle catene idrocarburiche,
secondo il seguente schema generale:
Dovrebbero ora risultare più “familiari” i composti organici alifatici inclusi
nella normativa italiana sui siti contaminati
Alcano Reazione di Alogenuro IN
sostituzione composto
Idrogeno OUT
Alifatici clorurati (cancerogeni e non cancerogeni) organoclorurato
e/o
Alifatici alogenati cancerogeni organoalogenato
Alcheno Reazione di Saturazione
addizione

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Classi di contaminanti nella normativa Italiana I contaminanti organici alifatici della normativa italiana
(ex DM 471/99; D.lvo 152/2006)
Gli alogenuri più ricorrenti sono l’atomo di cloro e quello di bromo
Composti organici aromatici -Cl, Br-
Inorganici
Metallici
cancerogeni La normativa distingue:
Alifatici clorurati
Non Alifatici clorurati, quando interviene il –Cl
Non metallici Alifatici alogenati cancer. cancerogeni

Nitrobenzeni Alifatici alogenati, quando interviene il Br-
Clorobenzeni Il nome dei clorurati (alogenati) si determina:
Organici
Fenoli facendo precedere da cloro- (bromo-) il nome dell’alcano/alcheno
Ammine aromatiche d’origine
Fitofarmaci specificando numero e posizione degli atomi di Cl (Br)
Diossine e furani
La tabella che segue riporta alcuni degli alifatici clorurati/alogenati più
Altre sostanze (PCB) frequentemente ritrovati in problematiche di siti contaminati

I contaminanti organici alifatici della normativa italiana I contaminanti organici alifatici della normativa italiana

Nome Num Num Produzione/Usi
S GW Nome Num Num Produzione/Usi
S GW
Triclorometano 41 40 Liquido usato come anestetico o nella
(cloroformio) produzione di gas refrigeranti. Tricloroetene (TCE) 45 44 Solvente usato nella lucidatura di metalli.
Usato anche come solvente e insetticida (Tricloroetilene) Prodotto della degradazione di PCE
Cloruro di vinile 42 41 Gas usato nella produzione di policloruro di Tetracloroetene 46 45 Solvente usato nella lucidatura di metalli, nella
vinile. (PCE) disincrostazione di bollitori industriali, nella
(dicloroetene)
(tetracloroetilene) rimozione di vernici e inchiostri
Prodotto finale della degradazione microbica
degli etani clorurati
1,2-dicloroetano 43 42 Liquido usato nella produzione di cloruro di
vinile. (*) Num S (Num GW) = Numerazione nelle Tabelle Suoli (Acque Sotterranee) del D.lvo 152/06
Prodotto della degradazione del tricloroetano

(*) Num S (Num GW) = Numerazione nelle Tabelle Suoli (Acque Sotterranee) del D.lvo 152/06

I contaminanti organici alifatici della normativa italiana Inquinanti organici
Nome
Gli idrocarburi si dividono in due grandi gruppi:
Cl
Triclorometano
(cloroformio) Cl C Cl Alifatici
H H H
Cloruro di vinile Alcani (atomi di C legati da legami semplici C__C)
(dicloroetene) C C
H H Cl Cl
Alcheni (atomi di C legati da legami doppi C=C)
1,2-dicloroetano
Cl C C Cl
Alchini (atomi di C legati da legami tripli C ≡ C)
H H Cl Cl
Tricloroetene (TCE)
(Tricloroetilene) C C
Cl Cl
Tetracloroetene (PCE) Cl H Aromatici
C C
(tetracloroetilene)
Cl Cl

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Composti organici aromatici Composti organici aromatici

Il termine «aromatico» fu usato inizialmente per designare i composti La struttura della molecola del benzene ha rappresentato un enigma per
organici dotati di odore gradevole. i chimici, a partire dalla seconda metà del diciannovesimo secolo.
Come si vedrà, invece, il termine ha piuttosto un significato La sua formula molecolare, C6H6, indicava che il benzene doveva essere
“strutturale”, poiché con esso si indicano molecole caratterizzate da un un composto altamente insaturo (il corrispondente alcano a 6 atomi di
particolare assetto elettronico, che conferisce loro un determinato carbonio contiene 14 idrogeni) e pertanto avrebbe dovuto dare con
comportamento chimico. facilità le reazioni tipiche degli idrocarburi insaturi.
Il primo termine di questa famiglia è il benzene, che ha formula Le osservazioni sperimentali indicavano invece un composto piuttosto
molecolare C6H6. INERTE dal punto di vista chimico

Composti organici aromatici Composti organici aromatici
Il primo a ipotizzare che il benzene avesse una struttura ciclica, in cui gli atomi
Fu ben presto chiaro che il benzene si comportava come se contenesse di carbonio si disponevano ai vertici di un esagono, fu Kekulé (1865).
tre doppi legami. Questi doppi legami mostravano tuttavia un'insolita I dati sperimentali furono perfettamente in linea con questa rappresentazione
inerzia chimica, tale da non poterli equiparare a "normali" doppi legami È allo scopo di mettere in evidenza questo aspetto che si usa rappresentare il
carbonio-carbonio. benzene come un esagono con un cerchio al centro.

Il termine aromatico iniziò ad assumere un significato volto piuttosto a Questo particolare assetto:
descrivere il loro particolare comportamento chimico, cioè la tendenza a giustifica la reattività anomala di un sistema
dare reazioni di sostituzione nonostante l'elevato grado di immaginato come insaturo, ma che in realtà non
insaturazione. può considerarsi tale

Il problema fu quindi quello di definire una struttura del benzene in configura la molecola del benzene come molto più
stabile di quello che ci si aspetterebbe per strutture
grado di accordarsi con le osservazioni sperimentali.
canoniche

Classi di contaminanti nella normativa Italiana Composti organici aromatici: Nomenclatura
(ex DM 471/99; D.lvo 152/2006)
Gli inquinanti organici aromatici sono caratterizzati da un
Composti organici aromatici anello di benzene legato ad uno o più gruppi funzionali, i quali
Inorganici
Policiclici aromatici si sostituiscono agli atomi di idrogeno esterni
cancerogeni
Metallici Alifatici clorurati Il gruppo conferisce un prefisso al nome dell’aromatico:
Non
Non metallici Alifatici alogenati cancer. cancerogeni

Nitrobenzeni
Benzene + gruppo metile = metil-benzene
Clorobenzeni
Organici (più noto come TOLUENE)
Fenoli
Ammine aromatiche C7H8
CH3CH2
Fitofarmaci
Diossine e furani Benzene + gruppo etile = etil-benzene
Altre sostanze (PCB) C8H10

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Composti organici aromatici: Nomenclatura Composti organici aromatici: Nomenclatura

Se i gruppi funzionali sono più d’uno si distinguono degli isomeri. Benzene, Tolune, Etilbenzene, Xylene sono inquinanti più noti come
Ad esempio, due stessi gruppi metili CH3 danno vita a tre variazioni BTEX (costituenti essenziali della benzina verde)
strutturali del di-metilbenzene CH3-C6H4-CH3, più noto come XYLENE

CH3
CH3 CH3 A questi si aggiunge tra gli inquinanti aromatici: lo stirene C8H8

CH3 La presenza di un doppio
legame carbonio-carbonio
CH3 sulla catena laterale
CH3
conferisce allo stirene la
Orto-dimetilbenzene Meta-dimetilbenzene Para-dimetilbenzene reattività tipica degli alcheni
o-xylene m-xylene p-xylene

Composti organici aromatici: Nomenclatura Policiclici aromatici

Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono presenti diffusamente
Ancora nomenclatura:
nell’ambiente e si formano per combustione incompleta di materiali organici, in
Nei composti aromatici a volte si antepongono prefissi numerici per
particolare il legno ed i combustibili fossili, come il carbone e il petrolio.
indicare quali dei 6 atomi di carbonio della catena benzenica sono legati a
gruppi funzionali Le molecole degli IPA sono costituite dalla fusione di più anelli benzenici.
Alcune di queste molecole sono costituite solo da idrogeno e carbonio, altre
Ad esempio:
CH3 contengono anche atomi di altra natura come l’azoto e lo zolfo.

Gli IPA più semplici sono :
1,3,5 tri-metilbenzene
CH3 CH3 NAFTALENE, costituito da 2 anelli

ANTRACENE, costituito da 3 anelli

Policiclici aromatici Policiclici aromatici

Appartengono alla famiglia degli IPA alcune centinaia di composti molto
eterogenei tra loro. Allo stato attuale delle conoscenze le sostanze più
tossiche (cancerogene) sono le molecole che hanno da quattro a sette naftalene antracene
fenantrene
anelli.
I più studiati sono i benzopireni (BaP), composti a 5 anelli, contenuti nelle
sigarette e negli scarichi dei motori diesel, dotati della più elevata tossicità,
tanto da venire utilizzati per rappresentare l’inquinamento ambientale
fluorantene crisene pirene
dell’intero gruppo degli IPA.
Di seguito sono riportate le strutture di alcuni idrocarburi policiclici aromatici
ottenibili al crescere del numero di anelli condensati (inseriti nella lista dei
“priority polluttants” dell’ USEPA - Environmental Protection Agency USA) dibenzo[a,h]antracene
Benzo[a]antracene Benzo[a]pirene

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Policiclici aromatici Policiclici aromatici

In tabella si riportano gli usi industriali di alcuni IPA

IPA UTILIZZI

Benzo[k]fluorantene Benzo[b]fluorantene
Antracene Produzione vernici e materie plastiche (polistirolo) anche come
Benzo[e]pirene conservante nell'industria del legname, grazie alle sue proprietà
insetticide
Naftalene Concerie, produzione pesticidi

Fluorantene Cartiere, trattamento legname

Indeno[1,2,3cd]pirene Benzo[g,h,i]perilene

Classi di contaminanti nella normativa Italiana NITROBENZENI, CLOROBENZENI
(ex DM 471/99; D.lvo 152/2006)
Si formano dal benzene per sostituzione di uno o più atomi d’idrogeno
Composti organici aromatici dell’anello benzenico rispettivamente con:
Inorganici
cancerogeni uno o più gruppi nitrili (azotati)
Metallici Alifatici clorurati
Non metallici
Non uno o più atomi di cloro
Alifatici alogenati cancer. cancerogeni

Nitrobenzeni a partire da:
Clorobenzeni
Organici
Fenoli
Ammine aromatiche
Fitofarmaci
Diossine e furani nitrobenzene clorobenzene
Altre sostanze (PCB)

NITROBENZENI, CLOROBENZENI NITROBENZENI, CLOROBENZENI
Cl
In generale sono sottoprodotti di processi di combustione, come quelli Tra i clorobenzeni occorre segnalare l’esaclorobenzene (HCB):
Cl Cl
connessi all’incenerimento di rifiuti solidi urbani
Cl Cl
è un fungicida utilizzato per la prima volta per il trattamento
Inoltre, i gas ed il particolato emessi dagli scarichi degli autoveicoli a
di sementi nel 1945 Cl
motore diesel contengono non solo IPA, ma anche alcuni composti
derivati che presentano il nitro-gruppo, NO2, come sostituente. è anche un sottoprodotto della fabbricazione di altre sostanze
chimiche e dei processi di combustione
Questi composti sono ancora più cancerogeni degli IPA corrispondenti è considerato potenzialmente cancerogeno
è un contaminante persistente: a seconda dei terreni, può
permanere inalterato per oltre 20 anni prima di dimezzarsi

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Migliari Corso Base Siti Contaminati Parte 1 Di 3

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