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Analisi del rischio nel sistema integrato di gestione rifiuti Caso studio

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L. Morselli, L. Piccari, F. PassariniUniversità di Bologna – Polo di Rimini

CONVEGNOLA TERMOVALORIZZAZIONE NEL CICLO DI GESTIONE

DEI RIFIUTIStato attuale e prospettive per la prevenzione e la riduzione

dell’inquinamento proveniente dalle attività di incenerimento rifiuti

RIMINI 30 Giugno 2006

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Analisi del rischio nel sistema integrato di gestione dei rifiutiCaso studio

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DEFINIZIONEDEFINIZIONE

Si definisce RISK ASSESSMENT

la “…caratterizzazione dei potenziali effetti negativi per l’ambiente e la salute umana a seguito dell’esposizione ai pericoli ambientali” [NAS, 1983].

= X

Risk Exposureo Probabilità

(frequenza attesa di presentazione di un evento

indesiderato)

Toxicity(magnitudo dell’evento

provocato)

DocumentiAnalisi di Rischio

Gruppo1. Hazard Identification

Gruppo2. Exposure Assessment

Gruppo3. Dose-Response Assessment

Gruppo4. Risk Characterization

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METODOLOGIA DI VALUTAZIONEMETODOLOGIA DI VALUTAZIONE

US EPA (Environment Protection Agency), 2005, Human Health RiskAssessment Protocol for Hazardous Waste Combustion Facilities

Hazard Identification (Identificazione del pericolo)

Risk Characterization (Caratterizzazione del rischio)

Dose-Response Assessment (Valutazione della relazione dose-risposta)

Exposure Assessment (Valutazione dell’esposizione)

HUMAN HEALTH RISK ASSESSMENTDocumentiAnalisi di Rischio






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OBIETTIVIOBIETTIVI

4. Strumento di COMUNICAZIONE dei rischi verso la popolazione

1. Metodologia di PREVISIONE da attuare a monte delle scelte di pianificazione e gestione degli impianti

2. Metodologia di LOCALIZZAZIONE ottimale degli impianti di trattamento dei rifiuti

3. Metodologia di CONTROLLO degli impatti sulla salute umana da applicare sull’intero percorso di gestione dei rifiuti

Utilizzare l’Analisi di Rischio per la salute dell’uomo come:

DIMENSIONE AMBIENTALE(biodiversità, resilienza,

inquinamento risorse naturali)

B (100%) C (100%)

A (100%)

DIMENSIONE SOCIALE(povertà, equità

intergenerazionale, cultura)

DIMENSIONE ECONOMICA(efficienza, crescita, stabilità)

Visione integrata







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METODOLOGIA: PREMESSAMETODOLOGIA: PREMESSA

Sviluppo del modello concettuale (Site Conceptual Model)

Livelli di analisi (Standard ASTM PS 104)







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Storia e generalità dell’impianto (per es.: usi passati del suolo, attività industriali precedenti, successivi adeguamenti tecnologici dell’impianto, ecc.)

Tipologia e caratteristiche dei rifiuti conferiti

Caratteristiche quali-quantitative delle emissioni (concentrazioni registrate)

Caratteristiche costruttive degli impianti e dei sistemi tecnologici (per es.: localizzazione, diametro e altezza sorgente, velocità e temperatura dei gas in uscita, ecc.)

METODOLOGIA: 1.METODOLOGIA: 1. HAZARD IDENTIFICATIONHAZARD IDENTIFICATIONCaratterizzazione della sorgenteIdentificazione degli inquinantiAnalisi territorialeDocumentiAnalisi di Rischio






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METODOLOGIA: 1.METODOLOGIA: 1. HAZARD IDENTIFICATIONHAZARD IDENTIFICATION

Identificazione e descrizione proprietà chimico, fisiche e tossicologiche dei COCs (Chemical of Concerns)

Sostanze tossiche

Ciascun individuo può ben tollerare l’esposizione in un intervallo che va da 0 ad un valore finito di SOGLIA della dose assorbita senza subire danni alla salute

Caratterizzazione della sorgenteIdentificazione degli inquinantiAnalisi territoriale

Sostanze cancerogene

Si ipotizza, per cautela, l’assenza di una SOGLIA minima di non effetto, in quanto qualsiasi esposizione, per quanto piccola, contribuisce all’incremento della frequenza di comparsa di malattie tumorali che già esistono e che colpiscono la popolazione con una loro frequenza naturale.







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Data base

EPER (European Pollutant Emission Register) dell’UE www.eper.cec.eu.int

IRIS (Integrated Risk Information System) dell’US EPA www.epa.gov/iris/index.html

HEAST (Health Effects Assessment Summary Tables) dell’US EPA

Toxicity Criteria Database dell’OEHHA (Office of Environmental Health Hazard Assessment) www.oehha.ca.gov/risk/ChemicalDB/index.asp

“The Air Toxics Hot Spots Program Guidance Manual for Preparation of Health Risk Assessment” dell’OEHHA

Inventario Nazionale delle Sostanze Chimiche dell’ISS www.iss.it

Caratterizzazione della sorgenteIdentificazione degli inquinantiAnalisi territorialeDocumentiAnalisi di Rischio






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http://www.eper.cec.eu.int

EPER - UE







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IRIS - EPA


http://www.epa.gov/iris







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METODOLOGIA: 1.METODOLOGIA: 1. HAZARD IDENTIFICATIONHAZARD IDENTIFICATIONCaratterizzazione della sorgenteIdentificazione degli inquinantiAnalisi territorialeDocumentiAnalisi di Rischio






INQUINANTI CONSIDERATI NELLO STUDIO

Cd, Cr, Ni, Pb, IPA (benzo(a)pirene), PCDD/F (2,3,7,8 TCDD)Effetti tossici e cancerogeni

Hg, Mn, ZnEffetti tossici

FdMi [g/sec] = Vi · Ci · Fi

FLUSSI DI MASSA (FdM) IN INPUT AL MODELLO

dove:FdMi: flusso di massa delle linea i-esimaVi: portata volumetrica della i-esima lineaCi: concentrazione del metallo rilevata nella linea i-esimaFi: ore di funzionamento della linea i-esima

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1. Individuazione e raccolta della cartografia ed importazione in un GIS







USO SUOLO

DEMCTR

POPOLAZIONE

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GIS (Geographic Information System)







Geodatabase: un GIS è un database spaziale

Geovisualizzazione: un GIS consente di costruire rappresentazioni geografiche complete e complesse (mappe) in cui vengono visualizzati gli elementi (features) e le loro relazioni spaziali sulla superficie terrestre

Geoprocessing: un GIS è un insieme di strumenti operativi per l’analisi geografica e l’elaborazione dell’informazione

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2. Definizione dell’area di studio e creazione di una griglia georeferenziata


Impianto

Passo della griglia 315 mNumero di punti generati 1190 (35*34)







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Dati relativi alla matrice ambientale interessata


Dati meteorologici







MATRICE ARIA

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Dati di dettaglio in funzione degli obiettivi dell’analisi

Per esempio: Caratterizzazione dell’area circostante all’impianto per la determinazione del Building Downwash







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METODOLOGIA: 2.METODOLOGIA: 2. EXPOSURE ASSESSMENTEXPOSURE ASSESSMENTIdentificazione dei percorsi di esposizioneIdentificazione e caratterizzazione dei potenziali recettoriStudio del destino e trasporto delle sostanze rilasciateQuantificazione dell’esposizione

Sorgente

ARIA

Matrice di esposizione

Inalazione

Via di esposizione







DIRETTA

Percorsi di esposizione

Ingestione di suolo

Catena alimentare

Contatto dermico

INDIRETTADeposito al suolo

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METODOLOGIA: 2.METODOLOGIA: 2. EXPOSURE ASSESSMENTEXPOSURE ASSESSMENT

ARIA

Sorgente Percorsi di esposizioneMatrice di esposizione

Via di esposizione Recettore

ResidenzialeRicreativoLavorativo

AdultiBambini







Identificazione dei percorsi di esposizioneIdentificazione e caratterizzazione dei potenziali recettoriStudio del destino e trasporto delle sostanze rilasciateQuantificazione dell’esposizione

DIRETTA

INDIRETTADeposito al suolo

Ingestione di suolo

Catena alimentare

Contatto dermico

Inalazione

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METODOLOGIA: 2.METODOLOGIA: 2. EXPOSURE ASSESSMENTEXPOSURE ASSESSMENTIdentificazione e caratterizzazione dei potenziali recettoriIdentificazione dei percorsi di esposizioneStudio del destino e trasporto delle sostanze rilasciateQuantificazione dell’esposizione

Utilizzo Modelli “Fate & Transport” per calcolare le concentrazioni nei differenti media ambientali

Cos’è un modello?

Un modello ambientale è costituito da un set di equazioni matematiche che descrivono, sotto alcune ipotesi semplificative, i processi fisici, chimici o biologici che avvengono nell’ambiente.

Obiettivo:

Lo studio del destino e trasporto (Fate & Transport) delle sostanze inquinanti rilasciate in aria, acqua, suolo e sottosuolo, in termini di distribuzione spaziale e temporale dei valori di concentrazioni nei comparti ambientali.

Utilizzo:

a. migliore conoscenza dei meccanismi di trasporto e destino ambientale dei composti chimici;

b. determinare concentrazioni di esposizione (Chemical Exposure Concentration) per gli organismi esposti nelle condizioni passate, presenti e future;

c. stimare le condizioni future al variare degli scenari di ingresso dell’inquinante o delle alternative di gestione della contaminazione.







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Utilizzo Modelli “Fate & Transport” per calcolare le concentrazioni nei differenti media ambientali

Recepimento in Italia:

Un forte incentivo all’utilizzo dei modelli di dispersione fu dato in Italia dall’introduzione della Valutazione di Impatto Ambientale (VIA).

Quando si ricorre alla modellistica:

Ad oggi, questi modelli sono diventati una pratica abbastanza comune: nella valutazione di impatto ambientale;nella pianificazione del territorio;nella ricerca dei rischi da inquinamento e nelle proposte per evitarli;per risolvere o affrontare controversie, tra un’azienda o un impianto inquinante o

potenzialmente tale e l’ente controllore o coloro che temono l’inquinamento prodotto.







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APPLICAZIONE DEL MODELLO DIFFUSIONALE ISC3 (U.S. EPA)

Concentrazione in aria Deposizione al suolo

( ) ( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ +−+⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ −−⋅

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡−⋅=

2

2

2

2

2

2

2exp

2exp

2exp

2),,(

zzyzy

hzhzyu

Qzyxcσσσσπσ

DATI DI INPUTTerritoriali – Impiantistici - Meteorologici






Meccanismi di perditadell’inquinante

Concentrazione nel suolo

Degradazione e volatilizzazione

Lisciviazioneed erosione

Accumulo nei vegetali

Accumulo nel suolo

Concentrazione nei vegetali


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Concentrazione in aria (fase vapore)







APPLICAZIONE DEL MODELLO DIFFUSIONALE ISC3 (U.S. EPA)CONCENTRAZIONI IN ATMOSFERA

Concentrazione in aria (fase particolato)

Simulazioni effettuate con un flusso di massa unitario (1 g/sec)

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Deposizione umida (fase particolato)







APPLICAZIONE DEL MODELLO DIFFUSIONALE ISC3 (U.S. EPA)DEPOSIZIONE AL SUOLO

Simulazioni effettuate con un flusso di massa unitario (1 g/sec)

Deposizione umida (fase vapore)

Deposizione secca (fase particolato) Deposizione secca (fase vapore)

Stimata a partire dalla concentrazione in aria e dalla velocità di deposizione

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INTAKEDurata esposizione

Concentrazione

Fattore di contatto (massa di mezzo di esposizione ingerito, inalato o assorbito)

Frequenza esposizione

Peso corporeo Life Time (tempo di mediazione)

Concentrazione in aria Concentrazione nel suoloConcentrazione nei vegetali

ESPOSIZIONE DIRETTA ESPOSIZIONE INDIRETTA

Esposizione attraverso assorbimento cutaneo

Esposizione per ingestione di suolo

Esposizione attraverso la catena alimentare

ATBWEDEFCRC

I gen

⋅⋅⋅⋅

=

STIMA DELLA DOSE (formula generale)







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ESPOSIZIONE DIRETTA ESPOSIZIONE INDIRETTA







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METODOLOGIA: 3.METODOLOGIA: 3. DOSEDOSE--RESPONSE ASSESSMENTRESPONSE ASSESSMENT

Definizione: Stima della relazione esistente tra la dose di un agente chimico, o livello di esposizione ad una sostanza inquinante, con la probabilità di sviluppare degli effetti negati.

Come la determino?

Studi epidemiologici: basandosi su un campione grande di popolazione, analizzano le forme di esposizione a bassi livelli di inquinante e cercano le correlazioni statistiche tra livelli di inquinamento ed effetti sanitari indesiderati

Studi tossicologici: sono costituiti da test di laboratorio condotti su gruppi di animali sui quali è possibile imporre dosi crescenti di contaminanti attraverso vie diverse e rilevare gli effetti che si determinano







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METODOLOGIA: 3.METODOLOGIA: 3. DOSEDOSE--RESPONSE ASSESSMENTRESPONSE ASSESSMENT


CSF(Cancer Slope Factor)

Sostanze tossiche

RfD (Reference Dose)

Dose a cui un uomo può essere esposto giornalmente senza che intervengano effetti

dannosi per la salute

Incremento del rischio da cancro per effetto di una dose unitaria







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METODOLOGIA: 4.METODOLOGIA: 4. RISK CHARACTERIZATIONRISK CHARACTERIZATION

Definizione:Il comitato sulla Caratterizzazione del Rischio dell’Accademia Nazionale delle Scienze (NAS) definisce la fase di caratterizzazione del rischio in questo modo:

“… la caratterizzazione del rischio è una sintesi delle informazioni sulla situazione potenzialmente pericolosa, che interessa i legislatori e le popolazioni direttamente interessate. La caratterizzazione del rischio è preliminare alla fase di gestione del rischio e dipende dal suo processo iterativo, analitico”. [NRC, 1996]

ossia: Procedura di valutazione del rischio in cui si stima la probabilità di un evento avverso e la severità dell’impatto, in seguito ad un pericolo identificato, facendo attenzione ad includere le incertezze.







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1. Quantificazione del rischio per la salute umana








Sostanze tossiche

RfDIHQ =

∑=i

HQHQTotal

dove:HQ: Hazard QuotientI: Intake totale giornalieroRfD: Reference Dose

dove:Total HQ: Total Hazard Quotienti: inquinanti emessi


CSFIICR ⋅=

dove:ICR: Individual Cancer RiskI: Intake totale giornalieroCSF: Cancer slope factor

∑=i

ICRICRTotal

dove:Total ICR: Total Cancer Riski: inquinanti emessi

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Contributo dei percorsi di esposizione - QuantificazioneDocumentiAnalisi di Rischio







Nichel - Effetti tossici HQ (adulti)

HQ vegetali25,25%

HQ ass. cutaneo0,99%

HQ inalazione64,75%

HQ suolo9,01%

HQ vegetali HQ suolo HQ ass. cutaneo HQ inalazione

HQHQ Nichel - Effetti cancerogeni ICR (adulti)

ICR vegetali34,12%

ICR ass. cutaneo1,26%

ICR inalazione53,08%

ICR suolo11,53%

ICR vegetali ICR suolo ICR ass. cutaneo ICR inalazione

ICRICR

NIC

HEL

NIC

HEL

TCDD 2,3,7,8 - Effetti cancerogeni ICR (adulti)ICR vegetali

20,85%

ICR ass. cutaneo1,11%ICR inalazione

67,97%

ICR suolo10,08%


TCDD 2,3,7,8 - Effetti tossici HQ (adulti)

HQ vegetali22,63%


HQ inalazione64,64%

HQ suolo11,47%


HQHQ ICRICR

TCD

D2,

3,7,

8TC

DD

2,3,

7,8

Piombo - Effetti non cancerogeni HQ (adulti)

HQ vegetali0,81%

HQ inalazione98,95%


HQ suolo0,21%


Piombo - Effetti cancerogeni ICR (adulti)

ICR suolo2,31%

ICR vegetali9,12%

ICR ass. cutaneo0,25%

ICR inalazione88,32%


HQHQ ICRICR

PIO

MB

OPI

OM

BO

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Contributo dei percorsi di esposizione - QuantificazioneDocumentiAnalisi di Rischio







CADMIOCADMIO PIOMBOPIOMBO

HA

ZAR

D Q

UO

TIEN

TH

AZA

RD

QU

OTI

ENT

BENZO(A)PIRENEBENZO(A)PIRENE TCDD2,3,7,8TCDD2,3,7,8

IND

IVID

UA

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CER

RIS

KIN

DIV

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AL

CA

NC

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ISK

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2. Studio e discussione delle incertezze e della variabilità dei risultati

I livelli di riferimento :

cancer risk <1*10-6: rischio trascurabile1*10-6<cancer risk<1*10-4: non trascurabilecancer risk < 1*10-4: rischio elevato

Sostanze cancerogeneSostanze tossiche

HQ < 1 non sussiste pericolo;HQ > 1 esiste un pericolo

Accettabilità del rischio:

• confronto con altri rischi pubblici e con i rischi associati alla vita quotidiana;• confronto del rischio con livelli di rischio di riferimento;• confronto con le alternative tecnologiche.

1. Quantificazione del rischio per la salute umanaDocumentiAnalisi di Rischio






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HA

ZAR

D Q

UO

TIEN

TH

Q>1

: esi

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peric

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HQ

<1: n

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ricol

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IND

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R<1

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QUALITAQUALITA’’ DELLA VALUTAZIONEDELLA VALUTAZIONE






2. Studio e discussione delle incertezze e della variabilità dei risultati1. Quantificazione del rischio per la salute umana

Qualità delle informazioni disponibili circa i processi di esposizione e le caratteristiche tossicologiche delle sostanze inquinanti.

Grado di perizia con cui vengono raccolte e utilizzate le informazioni.

Variabilità dei parametri utilizzati.

Scelta degli strumenti per l’analisi e valutazione del rischio.

Incertezze:


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3. Comunicazione dei risultati2. Studio e discussione delle incertezze e della variabilità dei risultati


E’ uno scambio di informazioni che coinvolge:

- il progettista, che dovrà pianificare e progettare l’impianto al fine di minimizzare gli impatti potenzialmente indotti sull’ambiente e sull’uomo;

- il gestore dell’impianto, che avrà così una chiave guida per le decisioni da prendere in merito ad una corretta e sicura gestione, al fine di contenere e ridurre i rischi (potenzialmente) individuati;

- le autorità preposte alla verifica e al controllo delle prestazioni ambientali dell’impianto e al rilascio delle autorizzazioni;

- la popolazione.







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GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONEGRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE






Per ulteriori informazioni: Laura Piccari

Tel. ufficio: 0541.25567E-mail: [email protected]


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