Simulatore didattico/informativo di un intervento di Pump & Treat, a doppio dominio (acquifero – lenti a bassa permeabilità), con flusso naturale di falda e costo di rimozione in tempo reale.
Doppio dominio acquifero – lenti a bassa permeabilità (van Genuchten & Wierenga, 1976; Haggerty & Gorelick, 1995): si assume che nell'acquifero (porosità θ) il trasporto sia dominato dall'avvezione, cioè dal flusso verso il pozzo, mentre nelle lenti a bassa permeabilità il trasporto sia dominato dalla sola diffusione molecolare, poiché al loro interno il flusso avvettivo è trascurabile. Lo scambio di massa fra i due domini è governato da un tasso cinetico α.
dCm/dt = (Qamb/(θm·V))·(Cin−Cm) − (Q/(θm·V))·Cm − (α/θm)·(Cm−Cim)
dCim/dt = (α/(θim·Rim))·(Cm−Cim)
Adsorbimento. Per i composti organici Kd = Koc·foc, con Koc ricavato dalla Banca dati ISS-INAIL (rev. Marzo 2018), che riporta per ogni sostanza i coefficienti di ripartizione (Koc o Kd) e i coefficienti di diffusione in acqua (Dw) armonizzati dalle Regional Screening Levels USEPA. Per i metalli la stessa banca dati esprime Kd in funzione del pH (rimando all'Appendice O del manuale "Criteri metodologici" APAT-ARPA-ISS-ISPESL) tranne per il Piombo, che ha un valore fisso; per gli altri metalli qui si usa un valore medio indicativo di letteratura (EPA Soil Screening Guidance, 1996), segnalato in etichetta.
Copertura sostanze. L'elenco include quasi tutte le sostanze con CSC della Tabella 2 (escluse le voci "Sommatoria..." e l'amianto, che non hanno un valore di CSC numerico proprio o non sono modellabili come soluto disciolto). Per la grande maggioranza delle sostanze Koc/Kd e Dw sono i valori puntuali della Banca dati ISS-INAIL (parametri chimico-fisici). Restano indicative ("stima" in etichetta) solo le sostanze per cui la banca dati stessa non riporta un valore singolo perché Kd è funzione del pH (diversi metalli e i clorofenoli, che essendo acidi deboli si comportano allo stesso modo) — in questi casi la sorgente resta un valore medio di letteratura, segnalato come tale.
α (trasferimento di massa). α = (π²/4)·De/a², con De = Dw·θim4/3 (Millington & Quirk, 1961), Dw da Hayduk & Laudie (1974) per gli organici o da diffusività ionica (Li & Gregory, 1974) per i metalli. Il parametro impostabile è lo spessore della lente a bassa permeabilità; nella formula si usa il semispessore a = spessore/2, perché la diffusione avviene simmetricamente dai due bordi verso il centro (Parker et al., 1994).
Volume di richiamo. Invece di un valore libero, V è calcolato dalla geometria del cono di cattura di un pozzo in flusso uniforme (Javandel & Tsang, 1986): distanza dal punto di stagnazione x0 = Q/(2π·B·U) e larghezza asintotica W = Q/(B·U), con U = velocità di Darcy e B lo spessore saturo dell'acquifero; si stima V ≈ x0·W·B (approssimazione rettangolare dell'area di cattura, ordine di grandezza).
Flusso naturale di falda. Qamb = K·i·A, v = K·i/θ (Darcy, 1856; Freeze & Cherry, 1979). Sempre attivo, anche a pompa spenta: scambia acqua dell'acquifero con Cin (= C0 se la sorgente a monte non è rimossa, altrimenti 0). Il rebound osservato dopo l'arresto del pompaggio è quindi la somma di back-diffusion dalle lenti a bassa permeabilità e ripristino avvettivo dal flusso regionale.
Costo di rimozione. Costo istantaneo (€/giorno) = costo O&M + costo trattamento×Q, conteggiato solo mentre il pompaggio è attivo (a pompa ferma non si tratta acqua, quindi il costo cumulato resta fisso); massa rimossa (g/giorno) = Q·Cm/1000; €/g = costo istantaneo / massa rimossa. Il rapido aumento del €/g durante il tailing è la base tecnico-economica per decidere quando un P&T non è più conveniente (USEPA, Cost and Performance reports; ITRC/Sale & Newell, 2011).
CSC. Valori limite da D.Lgs. 152/06, Tabella 2, Allegato 5 al Titolo V (concentrazione soglia di contaminazione per le acque sotterranee).