Finalità

I Piani di Monitoraggio Ambientale (PMA) hanno l’obiettivo di misurare sperimentalmente l’impatto ambientale conseguente alla realizzazione di un progetto, solitamente costituito da un impianto industriale o un a grande opera pubblica, la cui presenza è potenzialmente dannosa per l’ambiente circostante, in modo da verificare il rispetto delle condizioni prescritte dall’Autorizzazione Ambientale rilasciata.

Nello specifico gli obiettivi di un PMA sono:

  • Acquisire dati per documentare l’evolvere della situazione ambientale in relazione all’esercizio dell’impianto.
  • Controllare le previsioni di impatto dell’impianto nella fase di esercizio.
  • Verificare durante la fase di esercizio l’efficacia dei sistemi di abbattimento adottati, al fine di intervenire per risolvere eventuali impatti residui.
  • Garantire, durante la fase di esercizio, il controllo della situazione ambientale, in modo da rilevare tempestivamente eventuali situazioni non previste e predisporre le necessarie azioni correttive. In tal senso, dall’analisi dei dati meteoclimatici rilevati in situ si opererà una calibrazione del modello di diffusione degli inquinanti che potrebbe portare ad una nuova ridefinizione delle aree di massima ricaduta e dei punti ove ubicare le stazioni di rilevamento della qualità dell’aria.
  • Fornire all’ARPA gli elementi di verifica della corretta esecuzione della procedura di monitoraggio ambientale.

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Requisiti

I requisiti di un PMA sono tipicamente i seguenti:

  • Programmazione delle attività di monitoraggio e definizione degli strumenti.
  • Coerenza con la normativa vigente nelle modalità di rilevamento e nell’uso della strumentazione.
  • Segnalazione di eventuali anomalie e criticità.
  • Utilizzo di metodologie validate e di comprovato valore tecnico e scientifico.
  • Flessibilità di implementazione, in modo tale da poter subire modifiche sia sulla base delle indicazioni specifiche provenienti dagli Enti territoriali di controllo, sia per far fronte all’insorgenza di eventuali situazioni di criticità imprevedibili.
  • Restituzione delle informazioni in maniera strutturata, di facile utilizzo. I valori misurati durante le attività di monitoraggio possono essere inseriti in un database progettato appositamente ai fini della gestione dei dati raccolti. Il database può avere struttura relazionale e può essere collegato ad una interfaccia geografica di tipo webGIS.

Metodi e criteri

Per quanto riguarda i criteri metodologici di carattere generale, nella preparazione di un PMA deve essere posta particolare attenzione nei confronti dei seguenti elementi:

  • Scelta dell’area da monitorare: tale scelta deve essere basata sulla sensibilità e sulla vulnerabilità dei luoghi in rapporto con il prevedibile impatto connesso all’esercizio dell’impianto.
  • Predisposizione della struttura per la gestione delle informazioni: la struttura preposta deve operare in conformità ai criteri di completezza, congruenza e chiarezza, tenendo anche in considerazione che alcune informazioni dovranno essere accessibili al pubblico.
  • Programmazione delle attività: l’attività di monitoraggio prevede oltre le azioni programmate di gestione ed acquisizione dati dalle centraline installate, anche l’eventualità di realizzare una serie di accertamenti straordinari, all’insorgere di problemi e/o anomalie o per casi eccezionali, al fine di determinare le cause, l’entità e definire le possibili soluzioni.

Oltre agli aspetti tecnici relativi alla metodologia di monitoraggio risulta spesso necessaria una comunicazione rapida ed efficace fra i principali attori dell’iniziativa costituiti dalla committenza e dagli organi di controllo (tipicamente le ARPA), tale anche da favorire una corretta comunicazione con il pubblico.

Architettura dei PMA

L’architettura dei piani dipende strettamente dalle specificità del progetto realizzato. In ogni caso è necessario privilegiare la massima flessibilità, necessaria al fine di fornire un quadro completo del territorio con particolare attenzione alle situazioni maggiormente critiche, spesso difficilmente prevedibili.

Nel caso specifico di impianti industriali responsabili di emissioni inquinanti in atmosfera, l’architettura di monitoraggio prevede tipicamente:

  1. un sistema di monitoraggio in continuo delle emissioni al camino;
  2. un monitoraggio da parte dell’Autorità di Controllo delle emissioni al camino;
  3. un monitoraggio della qualità dell’aria condotto nell’area limitrofa all’impianto;
  4. un biomonitoraggio effettuato sulla flora nell’area limitrofa all’impianto e specialmente in eventuali zone naturali protette;
  5. uno studio epidemiologico descrittivo;
  6. un sistema di rilevamento della qualità delle acque di scarico;
  7. un sistema informatico di restituzione dei dati.

I dati provenienti dal sistema di acquisizione, in particolare dal monitoraggio continuo delle emissioni al camino (SME), sono trasmessi all’Elaboratore Centrale dei Dati (ECD), che provvede ad effettuare una prima elaborazione e successiva memorizzazione. I dati sono così resi disponibili sul terminale nella sala di controllo dell’impianto, consentendo l’analisi del trend dei vari parametri, la visualizzazione dei dati acquisiti e la gestione delle eventuali segnalazioni di allarme. I dati acquisiti dal sistema vengono trasmessi all’organo di controllo per la loro verifica. Una volta verificati, tali dati potrebbero essere resi pubblici attraverso un sito web dedicato.

Monitoraggio della componente atmosferica

La componente atmosferica dell’impatto ambientale riguarda il monitoraggio delle emissioni atmosferiche di sostanze inquinanti e si compone solitamente di tre distinti metodi di controllo:

  1. un monitoraggio in continuo delle emissioni al camino da parte del gestore dell’impianto;
  2. un monitoraggio delle emissioni al camino da parte dell’Autorità di Controllo;
  3. un monitoraggio della qualità dell’aria condotto nell’area limitrofa all’impianto.

Di particolare complessità è la terza voce, in quanto è necessario definire un’area di influenza dell’impianto stesso è stabilire il posizionamento dei punti di misura. Al fine di definire l’area ove individuare i punti presumibilmente più critici viene sviluppato un modello previsionale delle dispersione degli inquinanti in atmosfera.

Il modello previsionale utilizzando per impianti industriali è l’ISC3 – Industrial Source Complex Dispersion Models, un modello raccomandato dall’Agenzia per la Protezione dell’Ambiente statunitense (EPA, 1987). Il modello ISC3 rientra nell’elenco dei modelli per la progettazione e valutazione delle reti di rilevamento per il controllo della qualità dell’aria consigliati dall’Istituto superiore di Sanità, in quanto corrispondente ai requisiti qualitativi per la valutazione delle dispersioni di inquinanti in atmosfera in regioni limitate (caratterizzate da scale spaziali dell’ordine di alcune decine di chilometri) ed in condizioni atmosferiche sufficientemente omogenee e stazionarie. Il codice, che presenta la struttura generale dei modelli di tipo gaussiano, è utilizzato per calcolare i principali parametri statistici della concentrazione di inquinanti sino ad una distanza di 6 km dal sito.

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Esempio di dispersione territoriale di polveri sottili (PM10) prodotti da un impianto di coincenerimento modellato tramite il software ISC3.

Tipici parametri che vengono monitorati in caso di emissioni atmosferiche sono riportati nelle seguenti tabelle.

Parametri campionati con mezzo mobile:

Parametro Metodo di riferimento
PM10 EN 12341:2001 – Qualità dell’aria – Determinazione del particolato in sospensione PM10 – Metodo di riferimento e procedimento per prove in campo atte a dimostrare l’equivalenza dei metodi di misurazione rispetto al metodo di riferimento.

DM 60 del 02/04/2002 – Allegato XI – Metodi di riferimento per valutare i livelli di biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, materiale particolato (PM10 e PM2,5) piombo, benzene e monossido di carbonio.

D.Lgs. 155 del 13/08/2010 – Attuazione della direttiva 2008/50/CE relativa alla qualità dell’aria ambiente e per un’aria più pulita in Europa.

Qualsiasi altro metodo deve essere fornito di Certificato di Equivalenza.

PM2.5 EN 12341:2001 – Qualità dell’aria – Determinazione del particolato in sospensione PM10 – Metodo di riferimento e procedimento per prove in campo atte a dimostrare l’equivalenza dei metodi di misurazione rispetto al metodo di riferimento.

DM 60 del 02/04/2002 – Allegato XI – Metodi di riferimento per valutare i livelli di biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, materiale particolato (PM10 e PM2,5) piombo, benzene e monossido di carbonio.

D.Lgs. 155 del 13/08/2010 – Attuazione della direttiva 2008/50/CE relativa alla qualità dell’aria ambiente e per un’aria più pulita in Europa.

E’ consentito l’utilizzo di qualsiasi metodo e sistema dotato di un certificato di equivalenza per il campionamento e la misura del PM10 e che utilizzi, in luogo delle teste di prelievo indicate al punto IV, teste di prelievo per il PM2,5.

SO2 UNI EN 14212:2005Qualità dell’aria ambiente – Metodo normalizzato per la misurazione della concentrazione di diossido di zolfo mediante fluorescenza ultravioletta.
NOx UNI EN 14211:2005Qualità dell’aria ambiente – Metodo normalizzato per la misurazione della concentrazione di diossido di azoto e monossido di azoto mediante chemiluminescenza.
CO UNI EN 14626:2005 – Qualità dell’aria ambiente – Metodo normalizzato per la misurazione della concentrazione di monossido di carbonio mediante spettroscopia a raggi infrarossi non dispersiva.
BETx D.Lgs. 155 del 13/08/2010 – Attuazione della direttiva 2008/50/CE relativa alla qualità dell’aria ambiente e per un’aria più pulita in Europa.
Cadmio

Arsenico

Nichel

UNI EN 14902:2005Qualità dell’aria ambiente – Metodo normalizzato per la misurazione di Pb, Cd, As e Ni nella frazione PM10 del particolato in sospensione.

Parametri campionati con campionatori diffusivi:

Parametro Metodo di riferimento
HCl Campionatori diffusivi tipo Radiello®
NH3                                                                                 Campionatori diffusivi tipo Radiello®

Parametri campionati con campionatori passivi puf disk:

Parametro Metodo di riferimento
IPA Campionatori passivi del tipo polyurethane foam PUF
Diossine e Furani (PCDD + PCDF) Campionatori passivi del tipo polyurethane foam PUF

Monitoraggio della componente biologica

Le cause di potenziale contaminazione dei suoli e della vegetazione sono fondamentalmente riconducibili a ricadute di inquinanti aerodispersi emessi da varie sorgenti quali: impianti industriali, impianti di riscaldamento domestico, traffico veicolare. Da tali fonti vengono emessi vari inquinanti, tra cui: metalli pesanti, materiale particellare, idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e sostanze organiche volatili (es. diossine e furani).

Nel caso specifico dei metalli pesanti, una delle principali cause di emissione per via gassosa è rappresentata dai fumi prodotti dalle varie modalità di combustione; infatti circa l’84% delle ceneri prodotte dalla combustione sono volatili e il loro contenuto in elementi in traccia è variabile sia per il tipo di materiale combusto, sia dalle condizioni della combustione stessa.

Poiché gli agenti inquinanti emessi in atmosfera vengono trasportati dai venti e dalle correnti d’aria ascensionali, le particelle più grandi ritornano rapidamente sulla superficie terrestre per effetto della forza di gravità (fall-out), mentre le particelle più piccole vengono rimosse dall’atmosfera attraverso l’azione della pioggia (wash-out).

Per quanto attiene al suolo la distribuzione geochimica degli elementi in traccia è in stretta dipendenza con la natura del substrato pedologico a sua volta influenzato dalla composizione della roccia madre. Il comportamento dei metalli nel suolo è in stretta relazione alle condizioni pedo-climatiche. Le caratteristiche chimico fisiche da una parte e biologiche e biochimiche dall’altra, rappresentano fattori importanti per valutare la disponibilità dei metalli all’assorbimento radicale delle piante.

Obiettivo, quindi, del biomonitoraggio è quello di valutare la ricaduta dei metalli pesanti e dei microelementi sul suolo e sulle piante all’interno di vaste aree (alcuni chilometri) intorno agli impianti. Tale monitoraggio deve tenere conto, però, della complessità del problema relativo all’inquinamento diffuso sull’ecosistema, sia a causa delle eventuali emissioni in atmosfera ascritte all’attività dell’impianto che per le altre sorgenti, con particolare riferimento al traffico veicolare e agli impianti di riscaldamento domestici.
Le tecniche di biomonitoraggio permettono di identificare lo stato di alcuni parametri ambientali sulla base degli effetti da essi indotti su organismi sensibili. Questi si manifestano a due livelli, che corrispondono a due categorie di tecniche:

  • modificazioni morfologiche, fisiologiche o genetiche a livello di organismo, di popolazione o di comunità: tecniche di bioindicazione, che stimano gli effetti di variazioni ambientali su componenti sensibili degli ecosistemi;
  • accumulo di sostanze: tecniche di bioaccumulo, che misurano le concentrazioni di sostanze in organismi in grado di assorbirle ed accumularle dall’ambiente.

La soluzione tecnica più utilizzata riguarda lo studio dei licheni. Questi posseggono alcune caratteristiche particolari che li rendono particolarmente adatti per il rilevamento ambientale, come bioaccumulatori, soprattutto di metalli pesanti: la mancanza di radici e di stomi, che fanno dipendere la nutrizione minerale dalle deposizioni umide e secche dell’atmosfera, l’incapacità di eliminare le sostanze assorbite attraverso meccanismi di escrezione, per cui le sostanze tossiche restano intrappolate all’esterno delle cellule, la capacità di sopravvivere in condizioni ambientali estreme, nonché la sensibilità documentata di alcune specie per determinati inquinanti.

Le tecniche di biomonitoraggio tramite licheni sono state già stand scelta ardizzate nei manuali e linee-guida pubblicati dall’’ANPA, ora ISPRA (Nimis, 1999; Nimis & Bargagli, 1999; AA.VV., 2001). I principali vantaggi di tale approccio sono:

  • possibilità di quantificare l’effetto sinergico di inquinanti fitotossici aerodiffusi (NOx, CO, SO2) su una componente ambientale sensibile; possibilità di ottenere rapidamente, a bassi costi, e con un’alta densità di punti-misura, una mappatura delle deposizioni atmosferiche, a diverse scale territoriali;
  • possibilità di individuare i pattern geografici del loro trasporto e deposizione, e di valutare l’affidabilità di modelli diffusionali;
  • possibilità di verificare, su lunghi periodi di tempo, l’efficacia di misure eventualmente introdotte per ridurre le emissioni;
  • valutazione di tendenze temporali;
  • rapida individuazione delle principali aree a rischio per l’eventuale localizzazione di strumenti di rilevazione e/o lo sviluppo di ricerche epidemiologiche.

Anche i muschi hanno un’ottima predisposizione per essere utilizzati come biomonitor, per valutare nel tempo le ricadute al suolo di elementi in traccia in centri abitati ed in aree ad alta pressione antropica.

Anche in questo caso deve essere effettuata una scelta dei punti di campionamento per il biomonitoraggio.

Esempio di scelta dei punti di campionamento per il biomonitoraggio.

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Tipici parametri che vengono monitorati in caso di emissioni atmosferiche sono riportati nella  tabella seguente.

Parametro monitorato Metodo di misura
Cadmio (Cd) ICP-MS
Tallio (Tl)
Mercurio (Hg)
Antimonio (Sb)
Arsenico (As)
Piombo (Pb)
Cromo (Cr)
Cobalto (Co)
Rame (Cu)
Manganese (Mn)
Nichel (Ni)
Vanadio (V)
FI/HG/AAS
Diossine e furani (PCDD + PCDF) HRGC/HRMS
Idrocarburi policiclici aromatici (IPA) GC/MS-SIM

Studio epidemiologico

Affianco al monitoraggio dei parametri ambientali fa parte di un PMA anche lo studio dello stato di salute della popolazione residente nell’area oggetto di monitoraggio.

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In particolare, si intende conoscere e valutare lo stato di salute della popolazione residente nell’area limitrofa all’impianto per evidenziare eventuali eccessi di mortalità e/o morbilità per quelle patologie la cui frequenza può essere correlata a cause di tipo ambientale, così come riportato dalla letteratura scientifica.

Dall’analisi dei dati possono essere individuati gli eccessi di morbilità/mortalità sulla base delle differenze significative tra i casi osservati ed i casi attesi, dove i casi attesi sono ottenuti utilizzando i dati relativi alla popolazione di un’area più estesa di territorio, mediante il calcolo di SMR (Standardized Mortality Ratio).

In relazione alla collocazione dell’impianto, tenuto conto della modellistica della ricaduta delle emissioni e dei dati di monitoraggio e di biomonitoraggio disponibili, vengono definite aree e settori per i quali viene calcolato l’Hazard Ratio, sulla base del rapporto fra i casi osservati e quelli attesi, per le singole patologie in esame. Inoltre, i dati sulla mortalità e/o morbilità dei casi attesi e osservati possono essere espressi anche in riferimento all’età del soggetto in cui è accaduto l’evento, al sesso dei soggetti, al tipo di lavoro, allo stile di vita (qualora possibile) e al tempo di permanenza giornaliera e/o settimanale nella zona di studio. La stessa modalità viene utilizzata per gli esiti degli eventi riproduttivi (sterilità, nati-mortalità, frequenza dei nati sottopeso, frequenza dei nati pretermine, abortività) e per l’analisi delle malformazioni congenite.