Uno studio condotto dai ricercatori del CNR-IMAA pubblicato su Environmental Science and Pollution Research (by Springer) descrive un approccio multidisciplinare per la caratterizzazione di un sito contaminato da petrolio greggio (Trecate, Italia), attraverso l'integrazione di metodi geofisici con dati idrogeologici e biochimici. Il lavoro ha rappresentato uno dei risultati finali del progetto di ricerca ModelPROBE (Model-Drivensoilprobing, site assessment and evaluation) dove diverse università e centri di ricerca dell’UE sono stati coinvolti e di cui il CNR-IMAA è stato partner.
L’inquinamento di suoli e falde è un fenomeno di alterazione della composizione chimico-fisica naturale del terreno e delle acque sia di origine antropica che naturale. Questo tipo di inquinamento porta all’alterazione dell’equilibrio chimico-fisico e biologico degli ecosistemi e può comportare l’ingresso di sostanze dannose nella catena alimentare fino all’uomo.
Considerate le numerose criticità legate ai fenomeni di inquinamento, sia di natura ambientale che economica, negli ultimi anni c’è stato un crescente interesse nell’utilizzo di metodi geofisici per il monitoraggio ambientale tanto che sono state introdotte due nuove discipline della Geofisica Ambientale: l’Idrogeofisica e la Biogeofisica. L’utilizzo principale dei metodi geofisici in problematiche ambientali è strettamente connesso alla necessità di migliorare l’efficacia delle attività di bonifica attraverso l’utilizzo di metodologie a basso costo, poco invasive e applicabili direttamente in situ.
Al fine di valutare lo stato di contaminazione del sottosuolo è necessario conoscere l’evoluzione spaziale e temporale dei plume di contaminanti: il metodo più efficace è quello di utilizzare un approccio integrato che comprende dati idrogeologici e biochimici con dati geofisici differenti. In particolare, il Potenziale Spontaneo (SP) si è dimostrato essere uno strumento poco costoso e invasivo per una valutazione quantitativa dell’evoluzione spazio-temporale della contaminazione da idrocarburi.
Una delle attività descritte nello studio – in cui i metodi geofisici sono stati integrati con dati idraulici e biochimici al fine di sviluppare un modello più dettagliato dell’evoluzione spazio-temporale della contaminazione del sottosuolo – ha riguardato il sito di Trecate (NO, Italia) contaminato da petrolio greggio.
Nel 1994 il sito di Trecate è stato interessato dallo scoppio di un pozzo di esplorazione ENI-Agip (pozzo TR24): l’incidente ha causato lo sversamento di 15,000 m3 di petrolio greggio che infiltrandosi nel terreno ha contaminato sia il suolo che la falda sottostante (fig.1).
Attualmente la contaminazione da idrocarburi è ancora presente nella zona vadosa in forma residuale e in fase libera. Il sito di Trecate è caratterizzato dalla presenza di risaie che causano una forte oscillazione della piezometrica fino a 6 m tra Aprile (minimo) ad Ottobre (massimo). Di conseguenza, le lenti di petrolio hanno flottato sulla tavola d’acqua da una profondità di -8 m in primavera a -2 m in autunno.
Nell’ambito del progetto sono state condotte nel sito di Trecate diverse campagne di misure geofisiche sia in superficie che in pozzo (Cassiani et al., 2010; Godio et al., 2010). Quasi tutte le misure geofisiche sono state ripetute nel tempo (time-lapse mode) al fine di separare le caratteristiche statiche e dinamiche dei segnali misurati, quest’ultime legate alle osicllazioni della piezometrica e alla degradazione del petrolio (per maggiori dettagli consultare Kästner et al., 2012).
In particolare, presso il sito, sono state condotte tre campagne di misura di SP (marzo 2010 - ottobre 2010 - marzo 2011) con una spaziatura di campionamento di 20 m all'interno della zona contaminata e di 30-40 m nella zona non contaminata. Tutti i dati di SP misurati sono stati riferiti alla stessa stazione base posta nella zona incontaminata. Le mappe di SP ottenute mostrano differenze time-lapse marcate: in particolare, a marzo 2010 e 2011, nella zona contaminata sono stati misurati valori di SP positivi compresi tra 10 e 65 mV, mentre ad ottobre abbiamo una distribuzione dipolare con valori di potenziale elettrico che vanno da -15 a 25 mV.
Al fine di individuare l’origine di questa variazione temporale e quindi le sorgenti del segnale elettrico misurato in superficie, è stato costruito un modello del sottosuolo tenendo conto della distribuzione della resistività elettrica dedotta dalle tomografie di resistività elettrica e introducendo una sorgente elettrica bipolare all’interfaccia acquifero – zona vadosa. Inoltre i dati di potenziale spontaneo sono stati disaccoppiati dall’influenza del flusso idrico orizzontale e dalle variazioni litologiche dedotte dalla distribuzione di resistività elettrica.
I risultati ottenuti confrontando i dati misurati con quelli modellati hanno mostrato una buona corrispondenza. In particolare, nella zona contaminata del sito di Trecate, i dati di potenziale elettrico modellati mostrano una distribuzione bipolare ad Ottobre 2010 mentre in primavera la zona contaminata è caratterizzata esclusivamente da valori positivi.
In conclusione, confrontando i tre data set è possibile affermare che nel sito di Trecate risultano sovrapposti due contributi: il meccanismo redox che prevale in autunno e quello elettrocinetico che invece prevale in primavera.
Pertanto, l’individuazione della sorgente del potenziale spontaneo consente di ottenere maggiori informazioni sullo stato di contaminazione del sottosuolo. In particolare, i segnali di potenziale spontaneo possono essere considerati dei proxy potenziali per valutare l’estensione della contaminazione e dell’eventuale attività di bio-degradazione.
Per informazioni:
Enzo Rizzo, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Giampaolo, V., Rizzo, E., Titov, K., Konosavsky, P., Laletina, D., Maineult, A., Lapenna, V. "Self-potential monitoring of a crude oil-contaminated site (Trecate, Italy)"
Atekwana E.A.,Atekwana E. (2010). Geophysical signature of microbial activity at hydrocarbon contaminated sites: a review. Survey Geophysics, 31, 247-283.
Jouniaux L., Maineult A., Naudet V., Pessel M., and Sailhac P. (2009).Review of selfpotential methods in hydrogeophysics. C. R. Geoscience, 341, 10-11.
Revil A., Mendonca C.A., Atekwana E.A., Kulessa B., Hubbard S.S., Bohlen K.J. (2010). Understanding biogeobatteries: Where geophysics meets microbiology. Journal of Geophysical Research, 115, G00G02.
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