Studio sperimentale del trasporto di inquinanti in vasca di filtrazione mediante tracciante fluorescente

I metodi e le tecnologie di indagine per la determinazione dello stato di contaminazione di una falda acquifera sono largamente consolidati e affidabili, ma non si puಠdire lo stesso sul fronte della ricerca della fonte di inquinamento, un complesso problema inverso che, dal punto di vista teorico, ha trovato numerose risposte in letteratura. Tutte le metodologie proposte perà², proprio per la loro natura teorica, necessitano di validazioni su dati sperimentali caratterizzati da affidabilità  e completezza. Per la materia in esame, tali dati sono difficilmente reperibili, tanto per l'interesse dell'eventuale responsabile, quanto per quello degli organi deputati all'accertamento del danno; inoltre spesso non sono corredati dalle necessarie informazioni quali condizioni idrauliche a contorno o parametri idrodispersivi dell'acquifero. Da qui la necessità  di poter sopperire alla carenza di tali dati, cercando di realizzare un dispositivo di laboratorio in modo da poterli produrre, con le caratteristiche desiderate. A tal fine ਠstato allestito un modello fisico preliminare, realizzato presso il laboratorio di Idraulica del Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale (DICATeA) dell'Università  degli Studi di Parma, che permette di regolare il flusso idrico di fondo e rappresentare fenomeni di trasporto in soluzione mediante l'iniezione puntuale o areale di tracciante. La concentrazione viene rilevata, in ogni punto del dominio, per via indiretta a mezzo del metodo fotografico. Il valore della velocità  à¨ stato scelto abbastanza alto (circa 0.1 cm/s) , per poter procedere in tempi ragionevoli alla realizzazione dei vari esperimenti prefissati, con sicura evidenziazione delle caratteristiche advettive-dispersive rispetto ai fenomeni diffusivi. L'elemento centrale del dispositivo ਠcostituito da un contenitore parallelepipedo con pareti trasparenti in plexiglas di dimensioni interne 95x70x10 cm3 , ospitante al suo interno una matrice porosa ed un iniettore, che permette l'immissione e la distribuzione uniforme dell'inquinante. Per simulare quest'ultimo ਠstata adottata la fluoresceina sodica, un tracciante fluorescente, non tossico, facilmente reperibile e smaltibile. A mezzo di un circuito idraulico si garantisce la filtrazione d'acqua nel mezzo poroso, che ਠstato realizzato adoperando sfere di vetro con diametro compreso nel tra 0.75 e 1 mm; si ਠadottata una granulometria grossolana ed un materiale inerte per poter garantire la pulizia completa del sistema in tempi ragionevoli, a termine di ciascun esperimento. Il moto di fondo trasporta l'inquinante iniettato mostrando a parete un pennacchio che si sviluppa verso valle. La rilevazione del tracciante avviene per via fotografica, metodo di indagine assolutamente non invasivo ed economico. L'apparato ਠstato via via migliorato ed integrato con dispositivi aggiuntivi quali ad esempio quello di misura e controllo per la portata di iniezione, costituito da un vaso di Mariotte per garantire un carico costante all'iniettore, strumentato inoltre con una sonda di livello di tipo induttivo-resistivo per una registrazione in continuo dei volumi di tracciante movimentati. Con tale strumentazione si sono prodotti diversi esperimenti, anche in campo non uniforme inserendo setti impermeabili o dreni per deviare sensibilmente il percorso del tracciante. Il tutto ਠstato affiancato da un apposita modellazione numerica; si ਠquindi ottenuta una stima dei parametri idrodispersivi del mezzo poroso e si ਠinfine affrontato il problema inverso della ricerca della sorgente, ricorrendo alla pi๠immediata metodologia dell'adjoint state method. Inoltre, secondo la metodologia geostatistica, si ਠottenuta una favorevole ricostruzione, basata su dati sperimentali, della storia di rilascio, la funzione temporale che descrive le portate di inquinante rilasciate alla sorgente e le relative concentrazioni di ingresso.