INGEGNERIA AMBIENTALE

INGEGNERIA AMBIENTALE

Premessa. - L'i.a. è il ramo dell'ingegneria riguardante l'ambiente e la sua corretta gestione. In molti paesi, inclusa l'Italia, l'i.a. si è evoluta dall'ingegneria sanitaria, cioè da quel ramo dell'ingegneria preposto alla progettazione di opere di protezione della salute pubblica, quali depuratori, sistemi di potabilizzazione delle acque e reti fognarie. Il termine i.a. è stato introdotto negli Stati Uniti negli anni Sessanta, quando si è cominciato a realizzare che la protezione della qualità delle acque, dell'atmosfera e del suolo è necessaria per salvaguardare il benessere pubblico. Così, in tempi recenti, l'i.a. ha assunto come campo di competenza lo studio dei processi chimici, biologici e fisici che avvengono nelle acque, nell'atmosfera e nel suolo, e lo sviluppo di tecnologie destinate a minimizzare l'impatto della società industriale sugli ecosistemi presenti in natura e sulla popolazione umana in generale. In Italia ha avuto veste ufficiale a livello universitario dall'anno accademico 1990-91, con il riordinamento dei corsi di laurea in Ingegneria e l'istituzione del corso di laurea in ''Ingegneria dell'ambiente e del territorio''.

L'i.a. è una scienza interdisciplinare, basata sia su discipline dell'ingegneria tradizionale quali l'ingegneria sanitaria, la chimica e la civile (in particolare idraulica), sia su scienze applicate quali idrologia, chimica, fisica, geologia, biologia e tossicologia. Essa copre una vasta gamma di attività, tra cui la bonifica di siti contaminati, la gestione dei rifiuti, la protezione della qualità dell'aria, la protezione delle risorse idriche, il trattamento delle acque, il trattamento degli scarichi civili e industriali, la valutazione d'impatto ambientale.

Bonifica di siti contaminati. - È uno dei compiti più importanti, e tecnicamente più difficili, dell'i. ambientale. Il mancato rispetto di misure di salvaguardia ambientale, infatti, ha contribuito a creare durante gli anni dello sviluppo industriale un gran numero di siti inquinati (alcuni ormai abbandonati) che, potendo produrre effetti dannosi sia alla salute che all'ambiente, necessitano di bonifica.

Le condizioni che possono incontrarsi in un sito che necessita di bonifica sono schematizzate in fig. 1. In genere due sono le principali componenti ambientali da risanare: i suoli (sia quelli contaminati direttamente che quelli sottostanti), e la falda acquifera più superficiale, contaminata dalla percolazione di materiali nocivi. In più, in molti siti tendono ad accumularsi, in fondo alla falda o alla sua superficie (a seconda del loro peso specifico), fasi liquide non acquose (NAPL, Non Aqueous Phase Liquids), cioè liquidi quali benzine, oli o catrami.

I tipi d'intervento di bonifica di un sito possono dividersi in due categorie generali: interventi in situ, cioè sul luogo e senza la rimozione di acque o suolo, e interventi ex situ, che comportano la rimozione dei materiali contaminati. Gli interventi di bonifica in situ possono essere suddivisi in interventi di ''contenimento'' e di ''trattamento''. Il primo tipo comporta l'eliminazione della possibilità di contatto tra i materiali nocivi e la popolazione o gli ecosistemi circostanti, il secondo tipo comporta l'effettiva eliminazione dei materiali nocivi. Gli interventi ex situ possono essere classificati come interventi di ''trattamento'' e interventi di ''rimozione e smaltimento''.

Contenimento in situ. - Le tecnologie di contenimento sono usate per isolare o contenere materiali inquinanti o acque di falda inquinate, oppure per impedire che acque di falda non contaminate vengano in contatto con suoli inquinati. I tre tipi d'intervento più comuni, pompaggio di acque sotterranee, drenaggi sotterranei, barriere a bassa permeabilità (slurry walls), possono anche essere usati in congiunzione, in varie configurazioni che dipendono dalle caratteristiche idrogeologiche della zona e dalle esigenze di bonifica del sito.

Trattamento in situ. - Consiste nell'uso di agenti chimici, biologici o fisici che degradano, rimuovono o immobilizzano gli elementi inquinanti presenti nel suolo senza la sua escavazione o rimozione.

La biodegradazione in situ è basata sulla stimolazione (mediante alterazione delle condizioni ambientali locali) dei microorganismi (generalmente batteri) presenti naturalmente nel suolo per accelerare la degradazione degli inquinanti d'interesse. Questa tecnologia ha molto progredito in anni recenti, ed è una delle più promettenti per quanto riguarda il trattamento in situ. Il metodo più sviluppato e più facilmente attuabile, basato su processi microbici aerobici (cioè che avvengono in presenza di ossigeno), implica l'ottimizzazione delle condizioni ambientali di microorganismi aerobici indigeni fornendo una fonte di ossigeno (generalmente aria) e nutrienti, immessi nel sottosuolo per mezzo di un pozzo d'iniezione o un sistema d'infiltrazione.

Il trattamento chimico in situ implica l'iniezione di un particolare agente chimico nel sottosuolo per degradare, immobilizzare o espellere gli inquinanti d'interesse. Le tecnologie di bonifica che implicano un intervento sul sottosuolo con mezzi fisici sono: lo stripping con aria (soil vapor extraction), utile per rimuovere contaminanti organici volatili quali benzina, butano, toluene, ecc.; il riscaldamento del suolo; la sua vetrificazione (per mezzo del riscaldamento prodotto dal passaggio di forti correnti elettriche) o il suo congelamento. Queste tecnologie sono attualmente in fase di sviluppo.

Trattamento ex situ. - Come precedentemente rilevato, le due maggiori componenti ambientali da risanare sono in genere suoli e acque contaminate. Esistono varie possibili fonti di acque inquinate in un sito da risanare. Le acque prodotte da tali fonti possono variare considerevolmente per quanto riguarda il loro volume, il livello d'inquinamento e i tipi d'inquinante. Fra i tipi più comuni di acque contaminate si ricordano: acque provenienti da una falda inquinata, che sono state pompate in superficie oppure raccolte per mezzo di canali di drenaggio sotterranei; acque inquinate generate durante operazioni di scavo che si estendono oltre il livello di falda; acque di scorrimento superficiale contaminate; acque inquinate generate dal processo di pulitura di macchinari ed equipaggiamenti contaminati; acque generate dal processo di ispessimento di sedimenti o fanghi inquinati. Data la considerevole differenza di caratteristiche delle acque da trattare, una vasta gamma di processi di trattamento è potenzialmente applicabile. Raramente, comunque, un singolo processo è sufficiente per il trattamento completo di acque provenienti da un sito; in genere vengono utilizzati due o più processi in serie.

I processi di trattamento delle acque possono essere classificati come processi biologici o chimico-fisici. Fra i processi biologici si ricordano: fanghi attivi (e loro variazioni); filtri percolatori; dischi biologici; stagni biologici. Numerosi sono i processi chimico-fisici applicabili al trattamento di acque ex situ. Tra di essi ricordiamo: adsorbimento su carboni attivi; filtraggio; precipitazione e/o flocculazione per mezzo di additivi chimici; sedimentazione; scambio ionico; osmosi inversa; separazione a gravità; ispessimento a gravità; ossidazione chimica; riduzione chimica; centrifugazione; fotolisi.

Gli interventi di trattamento dei suoli ex situ possono essere divisi in tre categorie: biologici, chimico-fisici e termici. I processi biologici ex situ sono basati sulla rimozione dei suoli inquinati e il susseguente uso di acqua, aria, agenti condizionanti del suolo e nutrienti quali fosforo e azoto, per stimolare l'azione dei microorganismi presenti nel suolo e la conseguente metabolizzazione degli inquinanti d'interesse.

Quanto ai trattamenti chimico-fisici dei suoli, esistono numerosi metodi fra i quali: l'estrazione degli inquinanti per mezzo di solventi; l'ossidazione chimica; l'idrolisi; la fotolisi; la stabilizzazione; la solidificazione. L'applicabilità di un processo piuttosto che di un altro è dettata dalle caratteristiche dei materiali inquinanti (organici, inorganici, metalli pesanti, pesticidi, ecc.), dalle loro concentrazioni nel suolo, dal volume del suolo da trattare e dalle sue caratteristiche chimiche e fisiche quali granulometria, percentuale della componente organica e grado di umidità assoluta.

Il trattamento termico comprende una serie di processi che utilizzano l'ossidazione ad alta temperatura e in condizioni controllate per degradare una sostanza in sottoprodotti che generalmente includono anidride carbonica, vapore acqueo, ossidi di zolfo e azoto, acido cloridrico e ceneri. In genere, i composti prodotti dalla distruzione termica richiedono l'installazione di dispositivi di controllo delle emissioni, per evitare il rilascio di sostanze dannose nell'atmosfera. Fra i processi di distruzione termica di contaminanti assorbiti su suoli ricordiamo: l'incenerimento; la pirolisi, cioè la decomposizione dell'inquinante ad alte temperature e in assenza di ossigeno; il deadsorbimento termico, cioè la vaporizzazione e deadsorbimento di composti presenti nel suolo per mezzo di alte temperature, seguito dalla loro successiva combustione o trattamento; l'ossidazione umida, ovvero l'ossidazione ad alta temperatura in assenza di aria ma in presenza di vapore d'acqua.

Rimozione e smaltimento ex situ. - Nei casi in cui, per es., gli elementi inquinanti incontrati sono particolarmente refrattari al trattamento, o quando i volumi di suoli o acque siano limitati, è vantaggioso economicamente e tecnicamente rimuovere dal sito le componenti ambientali contaminate, e provvedere al loro smaltimento.

Per quanto riguarda le acque di falda inquinate, la loro rimozione può essere effettuata per mezzo di pozzi o drenaggi sotterranei. Per acque provenienti da altre fonti, le modalità di raccolta variano considerevolmente a seconda delle condizioni incontrate sul sito. Il metodo di smaltimento di acque inquinate dipende dalle loro caratteristiche d'inquinamento e dal loro volume. Nel caso le acque abbiano le caratteristiche adatte, e il loro volume non sia eccessivo, è possibile considerare il loro mescolamento e diluizione (dietro ottenimento di opportuni permessi) con acque destinate al trattamento in depuratori pubblici. Per acque dalle caratteristiche particolarmente nocive, è necessario lo smaltimento presso impianti opportuni.

La rimozione di suoli contaminati avviene per mezzo della loro escavazione e caricamento su appositi veicoli. Il loro smaltimento può essere effettuato presso discariche controllate. Se il potere calorifico del suolo, cioè la quantità di energia termica generata durante la combustione, è abbastanza elevato, esso può essere mescolato a combustibili tradizionali e co-incenerito. Dato che il potere calorifico dei suoli è generalmente basso, questo è possibile solo per suoli molto contaminati con catrami o oli, o con materiali ad alto potere calorifico.

Gestione dei rifiuti. - Una delle questioni più importanti nei paesi industrializzati, e di conseguenza uno dei problemi fondamentali dell'i.a., è la gestione dei rifiuti sia urbani che speciali, compresi i rifiuti tossici e nocivi. Due sono i problemi fondamentali: come rimediare in maniera efficace ai guasti derivanti dal passato smaltimento improprio di rifiuti; e come prevenire il deterioramento ambientale causato dalla continua generazione di rifiuti (tab. 1).

Mentre il primo problema, discusso nel paragrafo precedente, anche se ha risvolti legali importanti, è di tipo essenzialmente tecnico, il secondo, oltre ad avere aspetti tecnici e legali, ha anche importanti aspetti economici, sociali e comportamentali da cui non si può prescindere in ogni tentativo per la sua soluzione. Da parte del pubblico e di associazioni ambientaliste vi è infatti una grande attenzione verso il problema dei rifiuti, ma anche una crescente difficoltà nell'accettare per esso soluzioni tecnicamente valide. Si pensi per es. agli ostacoli (dovuti all'opposizione di forze locali) che s'incontrano nel localizzare i siti per discariche controllate o nell'ottenere permessi per impianti d'incenerimento (v. incenerimento, in questa Appendice).

''Gestione dei rifiuti'' è un termine generale. Esso può indicare vari processi (o loro combinazioni) distinti: l'eliminazione della generazione di rifiuti; il loro riciclaggio e/o recupero; il loro trattamento o distruzione; il loro smaltimento. La gerarchia di priorità nella gestione dei rifiuti adottata e incoraggiata dalla Environmental Protection Agency statunitense (US EPA) è quella mostrata in fig. 2.

La soluzione migliore del problema rifiuti è chiaramente l'eliminazione, o comunque la riduzione della loro generazione. Per quanto riguarda i rifiuti industriali, occorre modificare e rendere più efficienti i processi che li generano. Si ottengono così due conseguenze positive: la riduzione dei volumi di rifiuti generati e la diminuzione dei costi di produzione dovuta a un migliore uso delle risorse. La riduzione dei rifiuti solidi urbani è invece strettamente legata a una maggiore coscienza dei problemi ambientali da parte del pubblico, e all'abbandono di abitudini di consumo che tendono a generare grandi quantità di rifiuti (per es., prodotti ''usa e getta'', uso eccessivo di materiali nell'imballaggio, ecc.).

Per riciclagggio s'intende il recupero di materiali di scarto per il loro riuso e/o per l'introduzione nel ciclo produttivo di provenienza. Tipicamente, i materiali riciclati sono il vetro, la carta, l'alluminio e la plastica. Uno dei presupposti fondamentali affinché un programma di riciclaggio sia fattibile, è l'esistenza di un mercato capace di assorbire i prodotti riciclati a prezzi sufficientemente alti. La mancanza di tale presupposto, e quindi di un vantaggio economico diretto, ha fatto sì che in Italia le operazioni di riciclaggio si siano sensibilmente dimensionate negli ultimi anni. La quantità di rifiuti riciclati è infatti scesa da circa 450 mila t/anno agli inizi degli anni Ottanta a circa 100 mila t/anno nel 1989. Per recupero dei rifiuti s'intende il loro utilizzo per la produzione di materiali (quali combustibili, compost, biogas, fertilizzanti, ecc.) o di energia. I più importanti materiali di recupero ottenibili dai rifiuti sono il compost, un prodotto ottenuto dalla stabilizzazione dei rifiuti solidi urbani e usato come condizionatore del suolo, e il RDF (Refuse Derived Fuel, ''combustibile derivato dai rifiuti''). Mediante incenerimento, i rifiuti possono essere usati per generare direttamente energia.

Il trattamento dei rifiuti, che può essere utile per ridurre il costo del loro smaltimento finale, può essere di tipo chimico, fisico, biologico o termico. I primi tre tipi comportano un intervento sui rifiuti per cambiarne la natura e renderli innocui per la salute e l'ambiente. I due tipi di trattamento termico più importanti sono l'incenerimento e la pirolisi.

Lo smaltimento finale dei rifiuti avviene in discariche controllate, le cui caratteristiche si differenziano a seconda che si tratti di rifiuti urbani, speciali o tossici e nocivi. Con il termine ''discarica controllata'' si designa un impianto per l'interramento igienico dei rifiuti, con tecniche che comprendono il loro spargimento in strati sottili, la loro compattazione, e la loro copertura con strati di suolo alla fine di ogni giornata lavorativa. Con l'uso delle discariche controllate si intende isolare il più possibile i rifiuti dall'ambiente circostante, in particolar modo dalle acque sotterranee sottostanti. Questo viene ottenuto mediante l'impiego di teli di materiale impermeabile e/o di strati di terreno a bassa permeabilità (generalmente argilla) posti al disotto dei rifiuti interrati. Un importante aspetto legato al funzionamento di una discarica controllata è il monitoraggio delle acque sotterranee, che avviene per mezzo di pozzi di monitoraggio installati in posizione a valle rispetto al flusso della falda freatica.

Protezione della qualità dell'aria. - L'attenzione pubblica verso la qualità dell'aria, le cui origini possono farsi risalire al 14° secolo con un editto del re Edoardo ii d'Inghilterra (1307-27) che proibiva la combustione del carbone durante le sessioni del Parlamento, è andata aumentando in questo secolo e soprattutto in anni recenti. Essa è dovuta al crescente disagio, cui sono soggette vaste fasce della popolazione, in particolare i residenti di grandi centri urbani e coloro che vivono nei pressi di grossi insediamenti industriali.

Il deterioramento della qualità dell'aria ha però conseguenze anche a livello nazionale e transnazionale. Si pensi al problema delle piogge acide, che sono la conseguenza del trasporto a lunghe distanze (nell'ordine delle centinaia o migliaia di km) di ossidi di zolfo e azoto emessi da camini di impianti industriali e centrali termoelettriche. Questi composti reagiscono con l'acqua e l'ossigeno presenti nell'atmosfera producendo acido solforico e nitrico, e piogge acide con valori del pH fino a 2. Infine, su scala planetaria, vi sono i problemi dell'effetto serra e dell'assottigliarsi della fascia di ozono (O₃) presente nella stratosfera. L'effetto serra è dovuto all'accumularsi nell'atmosfera di gas che assorbono il calore che la terra riceve dal sole e irradia verso lo spazio, per poi riemetterlo verso la superficie (v. inquinamento, in questa Appendice). Questo processo porta a un innalzamento della temperatura media della terra e a variazioni del suo clima. La distruzione dell'ozono stratosferico, che filtra radiazioni altamente energetiche provenienti dal sole e dannose per la vita sulla terra, è dovuta all'immissione nell'atmosfera di clorofluorocarburi (v. in questa Appendice).

Gli elementi dell'analisi dell'impatto sull'ambiente della qualità dell'aria e le loro interazioni sono riassunti in fig. 3. La loro analisi è composta da vari fattori, che vanno integrati tra loro per ottimizzare le strategie di intervento e/o di prevenzione in termini di costi e benefici ambientali, ma anche tecnici e sociali. Tali fattori sono: monitoraggio delle concentrazioni nell'aria di alcuni composti (inquinanti) ritenuti dannosi; stima mediante modelli matematici di dispersione e di trasformazione delle concentrazioni degli inquinanti nel tempo e nello spazio; analisi degli impatti sulla salute umana, su quella degli ecosistemi esposti, sulle opere d'arte, sul clima, ecc.; determinazione degli obiettivi di qualità dell'aria, sia in base alle leggi vigenti che all'impatto degli inquinanti sull'ambiente; determinazione delle strategie e delle tecnologie necessarie per la riduzione delle emissioni a valori ritenuti accettabili.

Protezione delle risorse idriche. - Se il trasporto di grandi quantità d'acqua è problema già presente nelle civiltà antiche, il concetto di salvaguardia della qualità e salubrità dell'acqua risale solo al secolo scorso. Il ruolo dell'acqua nella trasmissione di alcune malattie, infatti, fu scoperto in seguito all'epidemia di colera verificatasi a Londra nel 1854, quando fu accertato che tutte le vittime avevano bevuto acqua dalla stessa fontana contaminata (la fontana di Broad Street).

La trasmissione di malattie per mezzo dell'acqua è problema ancora presente in alcuni paesi del Terzo Mondo, ma è praticamente scomparso nei paesi più sviluppati. In questi ultimi la salubrità delle risorse idriche consiste essenzialmente nel proteggerle da una serie di carichi inquinanti che provengono da fonti puntiformi ben localizzate (urbane e industriali) e da fonti diffuse (agricoltura, smaltimento incontrollato di rifiuti). Tali carichi inquinanti possono consistere in: carichi di sostanze organiche biodegradabili, di sostanze eutrofizzanti o di sostanze tossiche (metalli pesanti e sostanze organiche di sintesi); carichi microbici; residui dell'uso di fitofarmaci. La stima dei carichi inquinanti ricevuti dai principali fiumi italiani è in tab. 2.

Il controllo delle emissioni di inquinanti da sorgenti puntiformi o comunque ben localizzate è possibile per mezzo di appositi impianti di depurazione delle acque. Questi ultimi, quando in funzione e se ben progettati e operanti, permettono di eliminare o comunque portare a livelli accettabili praticamente ogni tipo d'inquinante. Ben più problematico da un punto di vista tecnico è il controllo dell'inquinamento delle risorse idriche dovuto a sorgenti diffuse. Queste ultime, dette anche sorgenti non-puntiformi, generano inquinanti durante il processo di scorrimento delle acque superficiali (runoff). In questo processo gli inquinanti vengono erosi o dilavati da vaste aree e trasportati verso corsi d'acqua superficiali o falde sotterranee. L'urbanizzazione, l'agricoltura, la silvicoltura sono esempi di attività antropogeniche che causano inquinamento di questo tipo. Le tecniche per la riduzione dell'inquinamento da sorgenti non-puntiformi consistono essenzialmente nel cercare di ridurre l'erosione del suolo mediante l'uso di apposita vegetazione o di terrazzamenti, o mediante sistemi per l'incanalamento delle acque di scorrimento superficiale.

Trattamento delle acque. - Quasi tutte le fonti di acqua per usi civili, agricoli o industriali richiedono delle forme di trattamento prima della loro distribuzione all'utente. Questo è particolarmente vero per le acque superficiali. Se elementi provenienti dall'erosione dei suoli, dal dissolversi di minerali e dal decomporsi della vegetazione sono stati sempre presenti (in proporzioni largamente variabili da luogo a luogo) nelle acque di superficie, e da sempre è stata necessaria la rimozione di tali elementi per l'utilizzazione delle acque, al giorno d'oggi la necessità di trattamento è sempre in aumento sia per l'accresciuta quantità degli agenti inquinanti che vengono immessi in acque superficiali e sotterranee dai processi legati allo sviluppo industriale, sia per l'aumento della popolazione umana.

Anche se spesso si associa il trattamento delle acque alla produzione di acqua potabile, questo ramo dell'i.a. riguarda una gamma di situazioni molto più vasta. Tra i sistemi di trattamento sono compresi, per es., le unità per il trattamento di singole abitazioni, gli impianti di trattamento delle acque per comunità, e quelli per il trattamento di acque per usi industriali, che hanno caratteristiche estremamente diverse, dipendenti dallo specifico uso industriale a cui sono destinate. Il trattamento delle acque può anche avere una rilevante importanza in agricoltura, quando i raccolti hanno specifici requisiti e soprattutto quando acque di scarico sono usate per l'irrigazione.

I fattori critici nella selezione del tipo di processo necessario per il trattamento delle acque sono la natura della fonte d'acqua, e l'uso che se ne vuole fare. Le fonti d'acqua possono essere superficiali o sotterranee, e la loro qualità può variare sensibilmente.

Per quanto riguarda la potabilizzazione dell'acqua, i principali processi di trattamento impiegati e che, generalmente, avvengono nell'ordine presentato, sono: il mescolamento rapido di reagenti chimici, la coagulazione e flocculazione, la sedimentazione, la filtrazione e la disinfezione. Altri processi, quali l'adsorbimento su carboni attivi, l'aereazione, lo scambio ionico, l'ossidazione, la distillazione, le operazioni a membrana possono venire usati se necessario (v. anche acqua, App. III, i, p. 12, e in questa Appendice). Prima di essere distribuita all'utente, l'acqua viene in genere disinfettata. Gli agenti disinfettanti più comuni sono il cloro (sia come gas, che in composti chimici) e l'ozono. Possono anche essere usati agenti fisici quali le radiazioni ultraviolette (UV) o gamma.

Trattamento degli scarichi civili e industriali. - Per una descrizione dei problemi connessi con lo smaltimento delle acque di scarico, e una descrizione dei processi necessari per il loro trattamento, v. acqua in questa e nelle precedenti Appendici. È importante aggiungere in questa sede che un aspetto rilevante del trattamento delle acque di scarico è il trattamento e lo smaltimento dei fanghi prodotti. Essi infatti contengono sostanze putrescibili e potenzialmente pericolose, e soprattutto contengono troppa acqua (il contenuto di solidi varia dallo 0,25% al 12%). Prima del loro smaltimento, i fanghi vanno: ispessiti, per diminuire il loro contenuto d'acqua; stabilizzati (tramite digestione aerobica o anaerobica) per ridurre la loro putrescibilità, il loro odore e la presenza di organismi patogeni; condizionati, per migliorare le loro caratteristiche di disidratazione; disidratati.

Il metodo più comune per eliminare i fanghi è la loro commistione a rifiuti solidi urbani e lo smaltimento in discariche controllate. Altre possibilità sono l'incenerimento, la pirolisi, il compostaggio e l'utilizzo su terreni agricoli quali fertilizzanti e condizionatori del suolo.

Valutazione di impatto ambientale. - La valutazione di impatto ambientale è un rilevante aspetto dell'i.a., che ha assunto vieppiù importanza in Italia a seguito del d.P.C. 27 dicembre 1988 che definisce i suoi campi di applicazione e le norme tecniche relative. Un impatto ambientale può essere definito come un cambiamento di una o più caratteristiche socio-economiche o biofisiche dell'ambiente. La valutazione di impatto ambientale è quindi una predizione qualitativa e quantitativa dei probabili cambiamenti che possono risultare a causa di un'opera proposta o incombente. Le norme tecniche per lo studio di impatto ambientale variano da paese a paese. Nella legge italiana lo studio va articolato secondo tre ''quadri di riferimento'': quello ''programmatico'', quello ''progettuale'' e quello ''ambientale''.

Il quadro di riferimento programmatico "fornisce gli elementi conoscitivi sulla relazione tra l'opera progettata e gli atti di pianificazione e programmazione territoriale" (d.P.C. 27 dicembre 1988), cioè valuta la compatibilità dell'opera con i piani di sviluppo della zona in cui essa va inserita. Il quadro di riferimento progettuale "descrive il progetto e le soluzioni adottate... nonché l'inquadramento nel territorio inteso come area vasta" (d.P.C. 27 dicembre 1988). Il quadro di riferimento ambientale individua i sistemi ambientali, cioè l'insieme di elementi antropici e naturali che definiscono l'ambiente, e stima qualitativamente e quantitativamente gli impatti indotti dall'opera su di essi. Nella definizione di sistema ambientale vengono individuate nove ''componenti'', a loro volta disaggregate in numerosi ''fattori'': atmosfera; ambiente idrico; suolo e sottosuolo; vegetazione, flora, fauna; ecosistemi; salute pubblica; rumore e vibrazioni; radiazioni ionizzanti e non ionizzanti; paesaggio.

La valutazione di impatto ambientale ha dunque due aspetti fondamentali: uno è di identificazione dei possibili impatti di un'opera sull'ambiente, l'altro è la quantificazione di tali impatti. Mentre in una prima fase bisogna valutare in maniera comprensiva l'inserimento dell'opera nell'ambiente circostante, in una seconda fase bisogna identificare parametri quantitativi per valutare l'estensione degli impatti, e sviluppare formule per calcolare tali parametri. I parametri devono essere basati su dati a disposizione, calcolabili o misurabili. Per es., un parametro che misura l'impatto di un'opera sull'ambiente idrico circostante può essere considerato il cambiamento percentuale nella qualità dell'acqua da essa indotto. Tale parametro è dato da 100 (Q₁−Q₂)/Q₁, dove Q₁ (misurabile) e Q₂ (calcolabile per mezzo di appositi modelli matematici) rappresentano i valori della qualità dell'acqua prima e dopo la costruzione dell'opera. Questo parametro può esser calcolato con riferimento a varie componenti ritenute importanti nella qualità dell'acqua, per es. solidi sospesi, solidi disciolti, ossigeno disciolto, BOD (Biological Oxygen Demand), concentrazioni di composti tossici. L'insieme dei risultati ottenuti dà una valutazione oggettiva dell'impatto dell'opera sull'ambiente idrico.

Bisogna notare che, una volta definiti i parametri ritenuti significativi, la loro quantificazione è un processo oggettivo. Esiste però una certa arbitrarietà nella scelta dei parametri. È dunque compito fondamentale dell'ingegnere ambientale addetto alla valutazione d'impatto ambientale individuare una serie di parametri che possano esser accettati da persone e organizzazioni con interessi e prospettive diverse e in genere contrastanti.

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