Gestione di Qualità delle Acque è un insegnamento caratterizzante che mira a fornire le conoscenze e a sviluppare le competenze necessarie per lo studio e la valutazione del trasporto e trasformazione delle sostanze inquinanti nei corpi idrici superficiali e sotterranei, con particolare attenzione per le differenti dinamiche di trasporto in funzione della tipologia di flusso e di inquinante, per la valutazione dei conseguenti rischi per la salute umana e la determinazione di interventi di bonifica.
Esso fa parte del Corso di Studio magistrale in “Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali”, il quale ha l’obiettivo di formare un ingegnere civile ad alta qualificazione in grado di operare nell’ambito della protezione del territorio e delle opere civili per la mitigazione dei rischi idrogeologici e sismici.
Nel quadro di questo percorso, l’insegnamento si propone di fornire una conoscenza approfondita 1) della normativa di riferimento in materia di contaminazione ambientale; 2) delle principali fonti di contaminazione del suolo e degli acquiferi; 3) della modellazione dei processi di trasporto di contaminanti inerti e reattivi nel suolo e negli acquiferi; 4) dei modelli matematici per l’analisi della propagazione del contaminante nei suoli e negli acquiferi; 5) del concetto di rischio per la salute umana collegato all’utilizzo domestico di acqua contaminata; 6) delle principali opere di bonifica degli acquiferi contaminati.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di 1) formulare i requisiti per effettuare uno studio idrologico/idraulico per la valutazione della concentrazione ambientale e del livello di rischio per la salute umana; 2) formalizzare e calibrare un modello idrologico/idraulico per lo studio di un sito contaminato; 3) valutare scenari differenti per la caratterizzazione del livello di concentrazione ambientale o di rischio utilizzando differenti approcci e metodi di calcolo; 4) identificare gli interventi di mitigazione e effettuarne un dimensionamento di massima; 5) presentare oralmente e per iscritto i risultati dello studio.
Esso fa parte del Corso di Studio magistrale in “Ingegneria Civile per la Protezione dai Rischi Naturali”, il quale ha l’obiettivo di formare un ingegnere civile ad alta qualificazione in grado di operare nell’ambito della protezione del territorio e delle opere civili per la mitigazione dei rischi idrogeologici e sismici.
Nel quadro di questo percorso, l’insegnamento si propone di fornire una conoscenza approfondita 1) della normativa di riferimento in materia di contaminazione ambientale; 2) delle principali fonti di contaminazione del suolo e degli acquiferi; 3) della modellazione dei processi di trasporto di contaminanti inerti e reattivi nel suolo e negli acquiferi; 4) dei modelli matematici per l’analisi della propagazione del contaminante nei suoli e negli acquiferi; 5) del concetto di rischio per la salute umana collegato all’utilizzo domestico di acqua contaminata; 6) delle principali opere di bonifica degli acquiferi contaminati.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di 1) formulare i requisiti per effettuare uno studio idrologico/idraulico per la valutazione della concentrazione ambientale e del livello di rischio per la salute umana; 2) formalizzare e calibrare un modello idrologico/idraulico per lo studio di un sito contaminato; 3) valutare scenari differenti per la caratterizzazione del livello di concentrazione ambientale o di rischio utilizzando differenti approcci e metodi di calcolo; 4) identificare gli interventi di mitigazione e effettuarne un dimensionamento di massima; 5) presentare oralmente e per iscritto i risultati dello studio.
scheda docente
materiale didattico
- Il problema della contaminazione delle matrici ambientali e le ripercussioni sulla qualità della risorsa idrica
- Le sorgenti di contaminazione
- Classificazione dei contaminanti: aspetti chimici, fisici e tossicologici
2. Trasporto di Sostanze Non Reattive nel Mezzo Saturo
- Richiami sulle equazioni del moto nel mezzo saturo
- Trasporto di soluti: meccanismi e modellazione matematica
- Cenni sui modelli stocastici
3. Trasporto di Sostanze Reattive nel Mezzo Saturo
- Classificazione delle reazioni
- Adsorbimento di composti idrosolubili
- Adsorbimento di composti idrofobici
- Reazioni omogenee
- Decadimento radioattivo
- Biodegradazione
4. Trasporto di Sostanze nel Mezzo Non Saturo
- Richiami sulle equazioni del moto
- Trasporto di soluti non reattivi
- Trasporto di soluti reattivi: ADE e modelli Mobile-Immobile
5. Flusso Multisfase
- Permeabilità relativa e legge di Darcy per flussi multifase
- DNAPL e LNAPL: comportamento e implicazioni ambientali
6. Acquiferi Costieri
- Introduzione al problema della salinizzazione degli acquiferi costieri
- Equazioni per lo studio dei flussi a densità variabile
- Valutazione del cuneo salino con approcci semplificati (es. SWI)
7. Analisi Quantitativa e Qualitativa degli Acquiferi
- Metodologie per la valutazione dello stato quantitativo di un acquifero
- Metodologie per la valutazione dello stato chimico di un acquifero
8. Monitoraggio e Campionamento
- Tecniche di campionamento delle matrici ambientali
- Progettazione di un sistema di monitoraggio e campionamento
9. Risanamento e Bonifica
- Tecniche di controllo e bonifica della sorgente di contaminazione
- Tecniche di contenimento e bonifica del plume contaminato
10. Valutazione del Rischio per la Salute Umana
- Modelli di rischio (EPA) per contaminanti cancerogeni e non cancerogeni
11. Vulnerabilità degli Acquiferi
- Modelli di tipo index e overlay per la stima della vulnerabilità
Esercitazione Pratica
Sviluppo di un modello numerico per la simulazione di un evento di contaminazione
- Contaminant Hydrogeology: C. W. Fetter, Thomas Boving, David Kreamer, Waveland Press, 2017
Programma
1. Introduzione- Il problema della contaminazione delle matrici ambientali e le ripercussioni sulla qualità della risorsa idrica
- Le sorgenti di contaminazione
- Classificazione dei contaminanti: aspetti chimici, fisici e tossicologici
2. Trasporto di Sostanze Non Reattive nel Mezzo Saturo
- Richiami sulle equazioni del moto nel mezzo saturo
- Trasporto di soluti: meccanismi e modellazione matematica
- Cenni sui modelli stocastici
3. Trasporto di Sostanze Reattive nel Mezzo Saturo
- Classificazione delle reazioni
- Adsorbimento di composti idrosolubili
- Adsorbimento di composti idrofobici
- Reazioni omogenee
- Decadimento radioattivo
- Biodegradazione
4. Trasporto di Sostanze nel Mezzo Non Saturo
- Richiami sulle equazioni del moto
- Trasporto di soluti non reattivi
- Trasporto di soluti reattivi: ADE e modelli Mobile-Immobile
5. Flusso Multisfase
- Permeabilità relativa e legge di Darcy per flussi multifase
- DNAPL e LNAPL: comportamento e implicazioni ambientali
6. Acquiferi Costieri
- Introduzione al problema della salinizzazione degli acquiferi costieri
- Equazioni per lo studio dei flussi a densità variabile
- Valutazione del cuneo salino con approcci semplificati (es. SWI)
7. Analisi Quantitativa e Qualitativa degli Acquiferi
- Metodologie per la valutazione dello stato quantitativo di un acquifero
- Metodologie per la valutazione dello stato chimico di un acquifero
8. Monitoraggio e Campionamento
- Tecniche di campionamento delle matrici ambientali
- Progettazione di un sistema di monitoraggio e campionamento
9. Risanamento e Bonifica
- Tecniche di controllo e bonifica della sorgente di contaminazione
- Tecniche di contenimento e bonifica del plume contaminato
10. Valutazione del Rischio per la Salute Umana
- Modelli di rischio (EPA) per contaminanti cancerogeni e non cancerogeni
11. Vulnerabilità degli Acquiferi
- Modelli di tipo index e overlay per la stima della vulnerabilità
Esercitazione Pratica
Sviluppo di un modello numerico per la simulazione di un evento di contaminazione
Testi Adottati
- Ingegneria degli acquiferi, Antonio Di Molfetta, Rajandrea Sethi, Springer Science & Business Media, 2012- Contaminant Hydrogeology: C. W. Fetter, Thomas Boving, David Kreamer, Waveland Press, 2017
Modalità Frequenza
Il corso si svolge in presenza; la frequenza non è obbligatoria. Tuttavia, considerata la struttura del corso, che prevede una significativa componente applicativa e lo sviluppo di un’esercitazione principalmente in aula, con discussioni collettive su problematiche tecniche e concettuali, la frequenza è raccomandata. Eventuali richieste di partecipazione a distanza, tramite la proiezione delle lezioni, saranno valutate caso per caso, in conformità con il regolamento didattico vigente.Modalità Valutazione
L'esame prevede la consegna di una relazione che sintetizza lo sviluppo e l'applicazione di un modello numerico di trasporto di soluti nel saturo. La valutazione della qualità dell'elaborato verrà effettuata assegnando un punteggio secondo i seguenti criteri: - modello concettuale - modello matematico - elaborazione dei risultati - presentazione dei risultati - discussione dell'elaborato in seduta d'esame La valutazione dell'elaborato conta per 1/3 sul valore finale dell'esame. La prova orale, che conta per i 2/3 sul voto finale prevede la discussione di un argomento di base riguardante la modellazione dei fenomeni di trasporto e la discussione di una domanda con implicazioni più tecnico/pratiche.