Studio del gas Radon come tracciante della presenza di Studio del gas Radon come tracciante della presenza di
inquinamento del suolo e delle acque sotterranee da inquinamento del suolo e delle acque sotterranee da
parte dei NAPL (non
parte dei NAPL (non- -aqueous phase liquids) . aqueous phase liquids) .
In collaborazione con
In collaborazione con Golder Associates S.r.l. Golder Associates S.r.l. - - Roma Roma
Dr. Gabriele De Simone Università degli Studi Roma Tre
Dip. Scienze – Sez. Geologia
[email protected]
STUDIO DEL RADON INTESO COME ELEMENTO IDENTIFICATORE DI AREE DEL SOTTOSUOLO INQUINATE DA NAPL
In questa ricerca ci si prefigge di intervenire in una o più aree che abbiano subito un inquinamento da NAPL , utilizzando il Radon
per circoscrivere in modo preciso e poco costoso l'area del
sottosuolo inquinata, ricorrendo solo ad analisi di superficie
ESTENSIONE DELL’AREA DEL SOTTOSUOLO INQUINATA
• Rilevazione del carbonio organico nei gas del suolo
• Utilizzo di CO 2 come tracciante per i NAPL
• Le attività spesso si svolgono partendo con sondaggi, con l'installazione di pozzi e con il prelievo di carote
• Necessità di un’altra metodologia d’indagine
ARGOMENTI
•Perché il Radon 222 può essere utilizzato come tracciante dei NAPL
• Precedenti studi
• Attività da svolgere per poter identificare aree del sottosuolo inquinate con questo metodo
• Descrizione del sito d’interesse
• Breve cenno sulla strumentazione utilizzata
• Attività svolte al momento
• Primi risultati
• Per la ricerca di depositi di Uranio
• Possibili precursori di eventi sismici (in questo campo la ricerca è ancora agli albori)
• Nel campo geotermico
• Ricerca di sistemi di fratture e faglie
Perche il Radon 222 è un tracciante dei Napl?
Il Rn ha un’elevata solubilità in una vasta gamma di NAPL, tanto da generare delle
anomalie negative di
concentrazione nel suolo dove vi è la presenza di questi
inquinanti.
M. Schubert et al. 2002
K =
NAPL/aria
GARCÍA‐GONZÁLEZ J.E., ORTEGA M.F., CHACÓN E., MAZADIEGO L.F.,
DE MIGUEL E., 2008 .
Articolazione della ricerca (1)
• Caratterizzazione geologica ed idrogeologica del sito
• Stima del background dei valori di Rn nell’area
• Griglia di punti di misura di soil Radon e di permeabilità del suolo (variabili meteo‐
climatiche, umidità e temperatura del suolo)
• Misure dei VOC e di CO 2 e CH 4
• Prelievo di campioni di suolo (spettrometria γ)
• Stazioni fisse
Variabilità stagionale del Radon
Castelluccio (2010); Lucchetti (2012)
• Analisi dei parametri chimico‐fisici delle acque
• Analisi della presenza di NAPL nella zona satura con tecnica Push‐Pull con traccianti
• Avvio dell’attività di bonifica in collaborazione con una ditta che si occupa di tematiche
ambientali
• Verifica dei risultati ottenuti con l’attività di bonifica
Articolazione del progetto di ricerca (2)
Sito d’interesse
Capacità 32400m
3Pareti di calcestruzzo 4m Microfiltrazione
Pompe per trasferimento Carburante da oleodotti interrati
Stratigrafia
0,5m= Terreno di riporto 0,5‐3m= Sabbia media 3‐6m= Sabbia medio fina
N
2,5m=Falda
30m
Sito d’interesse
1° AREA DI BACKGROUND
• in quest’area è stata creata una griglia di 15 punti di misura, dall’elaborazione dei quali è stata creata una mappa di concentrazione di Radon222 nel suolo
• in questo sito inoltre sono state
effettuate misure di concentrazione di thoron, di CO
2accompagnate
ovviamente da misure della
permeabilità intrinseca del suolo
Strumentazioni
Determinazione soil radon, flusso di radon, radon nelle acque
e concentrazioni di CO 2 e CH 4
Strumentazioni
Determinazione della permeabilità intrinseca del suolo
Il tempo di apertura della cella di gomma
compressibile è correlabile alla permeabilità intrinseca (k) del suolo
)
*
* ( )
* (
t p F
k = V μ Δ
V: volume d’aria nella cella di gomma compressibile µ: viscosità dinamica dell’aria a 10°C
F: fattore di forma dell’asta cava infissa nel terreno
∆p: differenza di pressione tra la superficie e la profondità di misura t: tempo di apertura della cella
Radon Jok
Neznal & Neznal, 2005
5,2 E‐14 mq – 1,8‐11 mq
Bassa:K < 4 E‐13 mq
Media:4 E‐13 mq < K < 4 E‐12 mq
Alta: K > 4 E‐12 mq
X Y radonometro CO2 % K RADONJOK
K
GASP Rn222 Rn220 Flusso radon L/m 1 272106 4628915 Matu 16 6,60 4,00E‐12 5,10E‐12 39400
±1408
71107
±10058 0,65 2 272116 4628921 Emilio 18 8,40 3,70E‐12 4,10E‐12 39050
±1628
60121
±7693 0,65
3 272123 4628925 Matu 17 11,20 8,50E‐12 1,10E‐11 35900
±2862
62286
±7894 0,67
4 272133 4628929 Emilio 19 6,80 1,50E‐12 2,60E‐11 38350
±1460
76540
±7308 0,64
5 272133 4628920 Matu 18 9,40 6,10E‐12 8,7E‐12 46350
±2244
84689
±7281 0,65
6 272127 4628918 Gabry 1 12,20 5,6E‐12 6,90E‐12 44800
±1774
67302
±5503 0,83
7 272119 4628915 Emilio 20 6,20 9,90E‐12 1,30E‐11 35200
±1741
69010
±6595 0,65
8 272112 4628912 Matu 19 2,80 1,2E‐11 1,6E‐11 28050
±2017
74031
±7642 0,66
9 272102 4628908 Gabry 2 1,60 3,10E‐11 7,90E‐11 22800
±1050
36240
±4272 0,83
10 272099 4628918 Matu 20 4,40 1,60E‐11 2,00E‐11 39900
±1833
68710
±6540 0,65
11 272091 4628920 Emilio 21 4,00 3,60E‐11 7,80E‐11 32950
±1474
22789
±4609 0,64
12 272099 4628923 Gabry 3 4,20 5,50E‐12 6,90E‐12 33750
±1605
94149
±7391 0,83
13 272110 4628929 Gabry 4 5,20 2,80E‐11 3,90E‐11 45050
±1710
15746
±3146 0,85
14 272119 4628936 Matu 21 7,60 2,70E‐11 n.d. 40850
±2634
55128
±5208 0,65
15 272127 4628935 Emilio 12 4,60 1,5E‐11 2,00E‐11 45650
±1502
79625
±5804 0,63
Background
1
AREA DI
BACKGROUND 1 RADON
Bq/m
3AREA DI
BACKGROUND 1
THORON
Thoron Radon
AREA DI
BACKGROUND 1
CO 2
CO 2 Radon
AREA DI
BACKGROUND 1
PERMEABILITA’
AREA DI STUDIO
Stazione Fissa
Sensori fissi di temperatura e umidità – a 30cm e ad 80 cm di profondità
In quest’area di circa 2980 m
2sono stati effettuati in 31 punti e ad una profondità di 80 dal p.c. misure della concentrazione nel suolo di:
• Radon 222
•Thoron
•CO
2•CH
4•permeabilità
Viadotto
X Y radonometro CO2 % K RADONJOK
K
GASP Rn222 Rn220 CH4 % Flusso
radon L/m
1 271634 4629132 Emilio 12 3.2 5,00E‐12 n.d. 15950
± 828
28385
± 3980 0 0.62
2 271648 4629134 Emilio 13 8.4 4,80E‐13 4,60E‐13 17250
± 1138
33029
± 4900 0 0.55
3 271658 4629128 Matu 05 5 1,10E‐12 8,50E‐13 16100
± 908
38330
± 3800 0 0.65
4 271668 4629124 Matu 09 6.6 4,80E‐12 n.d. 17500
± 2022
48445
± 5220 0 0.72
5 271677 4629120 Matu 06 7.6 4,80E‐12 n.d. 20400
± 1559
80894
± 7583 0 0.65
6 271693 4629113 Matu 07 6.8 6,50E‐12 n.d. 16650
± 16650
36957
± 4548 0 0.66
7 271684 4629106 Emilio 15 nd Inf.S.Min. n.d. 15900
± 825
186685
± 47775 Nd 0.23
8 271663 4629115 Gabry 80 9.4 1,60E‐11 n.d. 29650
± 1185
3610
± 1016 0 0.64
9 271654 4629118 Emilio 14 1.4 2,30E‐12 7,30E‐12 2190
± 385
396
± 399 0 0.64
10 271644 4629122 Matu 04 1.4 Inf.S.Min. 5,70E‐14 16400
± 908
2553085
± 1153702 0.16 0.12
11 271632 4629123 Gabry 77 4 1,50E‐12 2,90E‐13 9195
± 674
26391
± 5057 0 0.64
12 271630 4629115 Matu 03 7.6 2,20E‐11 n.d. 21350
± 1038
7378
±3661 0 0.67
13 271641 4629110 Emilio 11 13.5 Inf.S.Min. 8,90E‐14 14200
± 802
131944
± 43958 0.24 0.28
14 271651 4629107 Gabry 78 13 7,30E‐12 n.d. 12900
± 948
31971
± 3887 0.84 0.68
15 271660 4629098 Emilio 17 6 Inf.S.Min. 4,10E‐14 22650
± 1763
19869799
± 13750831 0 0.10
16 271670 4629100 Matu 08 3.4 1,20E‐12 1,70E‐12 22300
± 982
48831
± 8721 0 0.45
17 271676 4629104 Gabry 81 8.6 1,90E‐12 n.d. 18500
± 1036
43580
± 6454 0 0.63
18 271663 4629093 Gabry 82 6.2 5,20E‐12 n.d. 19300
± 1950
28869
± 4263 0 0.66
19 271656 4629094 Emilio 16 0.8 Inf.S.Min. 4,1E‐14 20250
± 1027
41974
± 7694 0 0.45
20 271653 4629095 Gabry 84 6.8 1,40E‐12 1,40E‐12 18350
± 1047
36208
± 3789 0 0.68
21 271636 4629101 Gabry 76 6.2 2,90E‐12 3,60E‐12 14400
± 1163
44383
± 5136 0 0.64
22 271627 4629104 Matu 02 6.4 3,20E‐12 n.d. 20550
± 1733
42541
± 4954 0 0.66
23 271625 4629094 Emilio 10 4 1,60E‐11 n.d. 17300
± 823
20992
± 3110 0 0.64
24 271633 4629092 Emilio 09 3.2 5,20E‐13 1,00E‐12 6375
± 696
16455
± 3083 0 0.58
25 271635 4629083 Matu 10 4.2 8,40E‐13 1,5E‐13 17350
± 1352
27923
± 3423 0 0.65
26 271622 4629087 Matu 01 2.4 2,70E‐11 n.d. 18700
± 948
7263
± 2124 0 0.67
27 271628 4629079 Gabry 75 1.6 1,40E‐12 1,40E‐12 4060
± 874
10891
± 2258 0 0.63
28 271628 4629139 Matu 3 1.8 2,50E‐11 7,9E‐11 7340
±543
11202
±1997 ‐ 0.86
29 271623 4629134 Gabry 23 1.8 1,70E‐11 7,9E‐11 5710
±618
33661
±3979 ‐ 0.85
30 271620 4629118 Gabry 24 3.6 5,20E‐12 5,5E‐12 15500
±1402
23935
±3334 ‐ 0.85
31 271630 4629151 Matu 38 2.4 1,10E‐12 1,2E‐12 27100
±1099
19336
±3407 ‐ 0.85
1B 271634 4629132 Gabry 22 3 2,00E‐13 2,6E‐13 9235
±770
13303
±2513 ‐ 0.65
SF 271655 4629100 Gabry 25 7.6 4,90E‐12 5,5E‐12 20900
±1201
39292
±6467 ‐ 0.85
AREA DI STUDIO
RADON
30m
N
AREA DI BACKGROUN 1 RADON AREA DI STUDIO RADON
AREA DI STUDIO
THORON
AREA DI STUDIO
CO 2
AREA DI STUDIO CO 2 AREA DI STUDIO RADON
AREA DI STUDIO
PERMEABILITA’
AREA DI STUDIO METANO
0,16%
0,24%
0,84%
• • RISVOLTI APPLICATIVI RISVOLTI APPLICATIVI
• Confermare l'utilità delle tecniche di analisi dei NAPL attraverso misure di concentrazione di soil Radon
• Applicazione di una nuova tecnica che prevede l’utilizzo del Radon come tracciante NAPL per verificare se la zona satura del sottosuolo
presenta inquinamento.
• Proporre una metodologia di indagine, la più accurata possibile, per l'individuazione e la bonifica di aree inquinate da NAPL
• Produzione di un protocollo applicativo da
affiancare alle tecniche tradizionali d’indagine.
BIBLIOGRAFIA
• BARTON, A. F. M., 1991. Handbook of solubility parameters and other cohesion parameters nd ed., CRC Boca Raton/FL/USA.
• CLEVER, H. L. (Ed.), 1979. Solubility data series volume 2: Krypton, Xenon and Radon‐gas solubilities, IUPAC, Pergamon, Oxford/UK.
• DAVIS, B.M., J.D. ISTOK, and L. SEMPRINI. 2002. Push‐pull partitioning tracer tests using radon‐222 to quantify non‐aqueous phase liquid contamination. Journal of Contaminant Hydrology 58, 129–146.
• GARCÍA‐GONZÁLEZ J.E., ORTEGA M.F., CHACÓN E., MAZADIEGO L.F., DE MIGUEL E., 2008. Field validation of radon monitoring as a screening methodology for NAPL‐contaminated sites. Applied Geochemistry 23 (2008) 2753–
2758.
• LEWIS, C., P. K. HOPKE and J. STUKEL, 1987. Solubility of radon in selected perfluorocarbon compounds and water.
Industrial Engineering & Chemical Research 26, 356‐359.
• MARRIN, D. L., 1987. Soil gas analysis of methane and carbon dioxide: Delineating and Monitoring Petroleum Hydrocarbons. Proceedings of the Conference on Petroleum Hydrocarbons and Organic Chemicals in Ground Water, National Ground Water Association/American PetroleumInstitute.
• MARRIN, D. L. and H. B. KERFOOT, 1988. Soil‐gas surveying techniques – A new way to detect volatile organic contaminations in the subsurface. Environ. Sci. Technol. 22 (7), 740 – 745.
• SCHROTH, M.H., J.D. ISTOK, and R. HAGGERTY. 2000. In situ evaluation of solute retardation using single‐well push‐pull tests. Advances in Water Resources 24, 105–117.
• SCHUBERT, M., K. FREYER, H. C. TREUTLER and H. WEISS, 2000. Radon as an indicator of subsurface NAPL contamination. In: Rosbjerg et al. (Eds.) Groundwater 2000, Balkema, Rotterdam/NL, pp. 127‐ 128.
• SCHUBERT, M., FREYER, K., TREUTLER, H.C., WEISS, H., 2002. Using radon‐222 in soil gas as an indicator of subsurface contamination by non‐aqueous phase liquids (NAPLs). Geofísica Int. 41, 433–437.
