Progetto pilota per il risanamento del lago Saint-Augustin, Québec (Canada): risultati preliminari dei test di valutazione in situ di due tecniche di intervento

Il lago Saint-Augustin, nella periferia nord-ovest della città di Québec (Québec, Canada), è stato soggetto a una forte pressione antropica legata a passate attività agricole e ad un recente sviluppo urbano lungo le sue sponde. A contribuire negativamente anche la presenza della vicina rete autostradale Félix-Leclerc (A40) con conseguente apporto al lago di metalli pesanti e sali inorganici, al cui spandimento si procede in inverno con funzione anticongelamento. A partire dagli anni ’70, il lago Saint-Augustin è passato dallo stato trofico mesotrofo ad uno stato di eutrofia-ipereutrofia (Roberge et al., 2002; Bergeron et al, 2002). Attualmente, i sedimenti rappresentano una sorgente endogena di fosforo; per questo motivo le misure di prevenzione e controllo, volte a eliminare gli apporti di nutrienti provenienti dal bacino di alimentazione, non si sono rivelate sufficienti a riportare le acque del lago Saint-Augustin ad un livello di qualità adeguato agli usi estetici e ricreativi previsti. Al contrario, è proprio durante il periodo estivo che la degradazione della qualità delle acque appare più evidente, con episodi di fioriture algali. Dal 2002 ad oggi, l’impegno di centri di ricerca e istituzioni ha permesso di caratterizzare il sito e studiare delle soluzioni alle problematiche che il lago Saint-Augustin presenta. I progetti di ricerca e i risultati degli studi anteriori sono sinteticamente descritti all’interno di questa tesi, con particolare attenzione alle simulazioni di intervento svolte dai ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Civile e delle Acque dell’Università Laval, impiegando campioni d’acqua e sedimenti prelevati dal lago stesso. Le tecniche di intervento selezionate per il lago Saint-Augustin, ma applicabili ad altri corpi idrici con problematiche simili presenti nella regione del Québec, sono: 1) il confinamento in situ della matrice contaminata e 2) l’asportazione della stessa. Relativamente alla prima tecnica, è stata studiata, e testata a diverse scale, l’efficacia di un ricoprimento “attivo” in materiale calcareo. È stato dimostrato (Dominiguez, 2005) che uno strato avente uno spessore adeguato e una composizione granulometrica ottimale, sarebbe in grado di ridurre drasticamente l’input di contaminanti proveniente dai sedimenti, pur mantenendo la permeabilità del fondo. Il lago Saint-Augustin infatti, è di tipo artesiano, alimentato cioè dalla falda sotterranea; durante la ricarica i sedimenti vengono drenati e il fosforo in essi accumulato può subire una risolubilizzazione. A questa circostanza si aggiunge il rilascio del fosforo in concomitanza di episodi di risospensione dei sedimenti, dovuti alla bioturbazione, alle attività antropiche (passaggio di imbarcazioni e idrovolanti), oltre che alla naturale turbolenza delle acque (il Saint-Augustin è un lago poco profondo: mediamente 3,5 m). Il ricoprimento in materiale calcareo non opera solo un isolamento fisico, efficace contro la risospensione dei sedimenti, ma agisce anche come barriera chimica, adsorbendo il fosforo eventualmente risolubilizzato durante l’alimentazione sotterranea, da qui la denominazione ricoprimento “attivo”. Nel corso dei precedenti studi (Parant, 2007; Bourget et al., 2011) si è potuto accertare che, facendo precedere la messa in posa del ricoprimento attivo da una coagulazione-flocculazione tramite allume (solfato d’alluminio), si ridurrebbero i tempi necessari a vedere le ricadute positive del trattamento. L’applicazione del coagulante minerale consente infatti di precipitare il fosforo disciolto nella colonna d’acqua, formando un sottile strato di fiocchi all’interfaccia acqua-sedimenti, su cui deporre successivamente lo strato calcareo. Questo metodo combinato “allume-calcite” è stato messo a confronto con la seconda ipotesi di intervento: l’asportazione dello strato di sedimenti contaminato mediante dragaggio. È noto che il dragaggio è un intervento impegnativo, sia in termini di costi che di impatto ambientale, a cui si aggiunge la problematica concernente il trattamento e la collocazione dei materiali estratti; se ben effettuato, rappresenterebbe però una soluzione definitiva. Il dragaggio può essere di tipo meccanico o idraulico e i materiali dragati presentano delle caratteristiche dipendenti dalla tecnica di dragaggio impiegata. Nel corso degli studi più recenti (Laliberté et al., 2012) ed attualmente in corso (Constantin et al., 2012) si è cercato di ottimizzare l’intera filiera, individuando la migliore tecnica di dragaggio e il miglior pre-trattamento da applicare ai materiali dragati, confrontandone le performance con quelle ottenibili tramite il metodo che combina la precipitazione con allume e il ricoprimento in materiale calcareo. Il progetto pilota per il risanamento del lago Saint-Augustin si ricollega all’azione 1.4 del Piano di intervento sulle alghe blu-verdi 2007-2017, promosso dal Governo del Québec con il coinvolgimento dei Ministeri interessati; si tratta di un progetto di dimostrazione tecnologica per il risanamento dei laghi eutrofizzati, proposto da la Ville de Québec al Ministero dell’Ambiente (MDDEP), da cui provengono parte dei finanziamenti. Il progetto si divide in due moduli distinti, in entrambi la sperimentazione a scala pilota delle tecniche di intervento è stata condotta tramite prove in enclosure su piattaforma flottante. Il primo modulo è stato realizzato da Bourget e colleghi a partire dal 2009 e ha permesso di testare la precipitazione con allume e il ricoprimento attivo, concludendo che la combinazione delle due tecniche offre maggiori prospettive di miglioramento della qualità delle acque, rispetto alle due tecniche applicate singolarmente (Bourget et al., 2011). Le attività di ricerca descritte in questa tesi sono state realizzate nell’ambito del secondo modulo del progetto, condotto da Constantin e colleghi dal 2011, con cui sono testate in enclosure le due tecniche di dragaggio (meccanico ed idraulico); sono inoltre realizzate sui materiali dragati tre prove di separazione della fase solida dalla fase liquida. Le sperimentazioni in situ sono state completate ma le analisi non sono ancora state ultimate per tutti i parametri monitorati nel corso dei test in enclosure; una delle tre prove di separazione di fase è tuttora in fase di ottimizzazione. I risultati preliminari, presentati in questa tesi, indicano che il dragaggio idraulico è la tecnica più promettente, se comparata al dragaggio meccanico; la tecnica di disidratazione dei fanghi di dragaggio che presenta le maggiori prospettive è la filtrazione, previo condizionamento con un polimero sintetico ad azione coagulante. La scelta del trattamento di risanamento da applicare al lago Saint-Augustin sarà effettuata tramite una valutazione che prenderà in considerazione gli aspetti economici, ambientali e sociali, alla luce dei risultati tecnici definitivi.

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