MISURE GEOFISICHE INTEGRATE PER L'INDIVIDUAZIONE DI RIFIUTI SEPOLTI

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1 M. Marchetti (1), L. Cafarella (1), A. Zirizzotti (1) e G. Morelli (2) (1) Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Via di Vigna Murata, 605, Roma (2) Geostudi Astier s.r.l. Via Aurelia 58, Livorno MISURE GEOFISICHE INTEGRATE PER L'INDIVIDUAZIONE DI RIFIUTI SEPOLTI Riassunto. Un rilievo magnetometrico eseguito in una ex cava di tufo a nord di Roma, ha permesso di individuare nel sottosuolo numerosi fusti metallici contenenti rifiuti pericolosi. Gli scavi realizzati successivamente hanno evidenziato la presenza di oltre 160 fusti e rifiuti vari localizzati in alcuni settori dell area. Dopo una prima fase di bonifica, con la rimozione di tutto il materiale emerso dagli scavi, è stata richiesta l esecuzione di un secondo rilievo magnetometrico. Avendo constatato la presenza di ulteriori anomalie magnetiche (legate alla presenza di altre masse di rifiuti ferromagnetici non rimossi nella fase precedente), è stato deciso di applicare altre tecniche geofisiche sia per confrontare le risposte delle singole metodologie sia per migliorare la caratterizzazione del sottosuolo stesso. In particolare è stato impiegato il metodo elettromagnetico a induzione ed è stato eseguito un profilo di tomografia elettrica. INTEGRATED GEOPHYSICAL METHODS FOR BURIED WASTE DETECTION Abstract. In recent years there has been a surge of interest in methods for reliable detection of underground storage drums thanks to the growing interest for environmental problems. In particular detection and location of underground steel storage tanks can be accomplished using different instruments and techniques. In this paper we describe the results of some measurements made in a tuff quarry in Riano Flaminio (north Rome), where a precedent magnetometric survey had allowed the discovery of over 160 steel drums. After a first reclamation of the area, other geophisical techniques have been applied, particularly a new magnetic and an electromagnetic survey, and a electrical tomography profile have been performed, to verify the complete removal of the refuses and for a better characterization of the subsoil. INTRODUZIONE Negli ultimi anni l interesse per metodi geofisici rapidi e affidabili per la rilevazione di discariche abusive è cresciuto enormemente grazie al maggiore impegno nella salvaguardia dell ambiente e per la bonifica delle aree contaminate da rifiuti tossici sepolti abusivamente. In particolare il rilevamento e la localizzazione di fusti metallici sepolti può essere eseguito con successo mediante l impiego di varie tecniche geofisiche di indagine (Pierce e DeReamer, 1993; Marchetti et al., 1995; Dahlin e Jeppson, 1995; Gibson et al., 1996; Marchetti et al., 1998). In questo articolo vengono descritti i risultati di rilievi condotti con tecniche diverse su un area dove si sospettava l interramento di fusti contenenti sostanze tossiche. L area in esame è costituita da una ex cava di tufo situata a nord di Roma in località Riano Flaminio. Per l indagine sono stati utilizzati un magnetometro in assetto gradiometrico, uno strumento per misure elettromagnetiche a induzione e un georesistivimetro. Le mappe magnetiche hanno mostrato con estrema chiarezza la presenza di anomalie in alcuni settori dell area indicando la presenza nel terreno di rifiuti ferromagnetici. I risultati degli altri rilievi geofisici hanno confermato queste indicazioni ed hanno fornito utili indicazioni per la caratterizzazione dei primi metri del sottosuolo.

2 LE MISURE MAGNETICHE Nel 1998 l'ufficio di Presidenza della Commissione Parlamentare d'inchiesta sul ciclo dei rifiuti e sulle attività illecite ad esso connesse richiese all Istituto Nazionale di Geofisica un'indagine geofisica su una ex cava di tufo a Riano Flaminio, località a Nord di Roma, per verificare la presenza di una discarica abusiva con interramenti di fusti metallici contenenti rifiuti pericolosi (Marchetti e Di Mauro, 1998). A tale scopo è stato effettuato un rilievo magnetometrico su un area di circa mq, impiegando un magnetometro a precessione nucleare Geometrics mod. G-856. Sono state eseguite 1500 misure circa, distribuite lungo 36 profili a distanza di 3 m l uno dall altro con passo di campionamento di 1 m. Fig. 1 - Anomalie dell intensità totale del campo geomagnetico evidenziate dal primo rilievo. La carta risultante delle anomalie dell'intensità totale del campo geomagnetico è riportata in Fig. 1. Come è mostrato dalla figura, emergono con chiarezza cinque aree con anomalie magnetiche dipolari, con l'asse principale orientato in direzione N-S che raggiungono una intensità di nt indicanti la presenza nel sottosuolo di materiale ferroso. In corrispondenza di ogni anomalia (tranne che nel caso dell anomalia contrassegnata dalla lettera A nella Fig. 2 sono stati eseguiti degli scavi fino alla profondità di circa 4 m. Sono stati così estratti complessivamente 160 fusti metallici fortemente ossidati contenenti materiali tossici, frammisti a rifiuti vari. Dopo la rimozione del materiale estratto dal sottosuolo (Fig. 1) ed il ripristino della morfologia originaria, è stato eseguito un nuovo rilievo magnetometrico, impiegando per questo secondo rilievo un magnetometro a pompaggio ottico a vapori di cesio Geometrics mod. G-858 in assetto gradiometrico. Il rilievo si è sviluppato lungo profili distanti 3 m e con passo di campionamento di 1 m su un area più ristretta di 5600 mq.

3 Fig. 2 - Anomalie dell intensità totale del campo magnetico evidenziate dal secondo rilievo. Fig. 3 - Materiale estratto dal sottosuolo. La nuova carta delle anomalie dell intensità totale del campo magnetico (Fig. 2) contiene interessanti informazioni. Confrontando la nuova carta con quella precedente, è evidente la mancanza o la forte attenuazione di alcune anomalie, legata al materiale ferroso presente nel sottosuolo (individuato con il primo rilievo magnetico) e rimosso successivamente con lo scavo. Alcune anomalie evidenziate dal secondo rilievo sono confermate lì dove erano ubicate nella carta precedente. In particolare l anomalia A (Fig. 2) risulta più netta rispetto al rilievo precedente lo scavo pur mantenendo sostanzialmente la stessa intensità (da notare che in questo punto non fu eseguita nessuna rimozione né prima né dopo i rilievi). L anomalia B è ridotta a circa 380 nt; con lo scavo sono stati rimossi gran parte dei rifiuti presenti, ma alcuni

4 oggetti ferromagnetici sono probabilmente ancora in loco. L anomalia C, di circa 600 nt risulta leggermente spostata verso Sud rispetto la carta precedente sempre a causa della parziale operazione di bonifica. L anomalia D raggiunge i 1000 nt. In Fig. 4 è riportata la carta del gradiente magnetico verticale del nuovo rilievo: questa carta permette di mettere meglio in evidenza i dettagli dell anomalie del campo geomagnetico. Infatti le anomalie A e C risultano essere più nette, mentre l anomalia D appare ora separata in due parti: ciò è probabilmente legato alla presenza nel sottosuolo di due cumuli adiacenti di rifiuti ferromagnetici. Fig. 4 - Gradiente magnetico verticale. Una valutazione delle anomalie evidenziate in questo caso può esser fatta utilizzando la formula riportata dal Breiner per il calcolo della profondità di una sorgente dipolare; a partire dal gradiente verticale e dall anomalia del campo magnetico totale si 3T z = dt dz può ottenere una stima della profondità dei corpi responsabili di tali anomalie, essendo T l anomalia e dt/dz il gradiente verticale. In questo caso si ottiene una profondità delle masse responsabili di tali anomalie di m per A e C, di 4.5 m per B e di m per D.

5 LE MISURE ELETTROMAGNETICHE Allo scopo di approfondire lo studio sulla discarica esaminata, sono state eseguite nuove misure utilizzando tecniche di indagine differenti. Tra queste, sono state condotte misure elettromagnetiche a induzione utilizzando un GEM 300 della GSSI. Questo strumento consente di eseguire sondaggi elettromagnetici a frequenza multipla, con la possibilità di scegliere un set di frequenze compreso tra 300 e Hz; ogni misura fornisce una caratterizzazione elettromagnetica del sottosuolo a differenti profondità. Questa tecnica permette di ottenere una carta le cui anomalie sono quasi monopolari centrate direttamente sul target consentendo una interpretazione della posizione più semplice rispetto a quella ottenuta con i metodi magnetici in cui le posizioni di un insieme di corpi sono meno facilmente individuabili dalle anomalie dipolari (Won et al.,1996). Nel nostro caso il rilievo è stato eseguito in continuo lungo profili orientati E-W e distanziati di 2 m impiegando le frequenze di Hz. I risultati ottenuti con questa tecnica coincidono con quelli ottenuti con il metodo magnetico. Le mappe della componente in fase (Fig. 5) e in quadratura (Fig. 6) del campo magnetico secondario riferite al primario sono riportate per le frequenze di e 5010 Hz (espresse come intensità percentuale del segnale misurato). Nelle mappe della componente in fase (più sensibile ai targets metallici) si notano chiaramente due anomalie monopolari centrate sulle anomalie magnetiche dipolari (A e C). In direzione Sud si notano due anomalie elettromagnetiche adiacenti ubicate in corrispondenza della grossa anomalia evidenziata dalle carte magnetiche precedenti e in cui appariva come anomalia singola (D). La separazione in due anomalie, come accennato, si riscontrava anche nella carta del gradiente magnetico verticale dell intensità totale. Carte elettromagnetiche con informazioni analoghe sono state determinate per tutte le frequenze utilizzate. Per quanto riguarda l anomalia magnetica B, in questo rilievo essa risulta appena accennata; ciò probabilmente è dovuto alla modesta quantità di rifiuti presenti. Questa tecnica dunque ha confermato le considerazioni descritte nel precedente paragrafo mostrando delle anomalie proprio in corrispondenza di quelle aree con anomalie magnetiche. Questo significa che la maggior parte delle masse ancora presenti nel sottosuolo sono principalmente riferibili a rifiuti metallici, soprattutto ferromagnetici, mentre non si osservano significative anomalie legate ad altre masse non metalliche. Inoltre l analisi della componente in quadratura fornisce sostanzialmente le stesse indicazioni della componente in fase. PROFILO GEOELETTRICO È stato eseguito infine un profilo geoelettrico per conoscere i valori di resistività del terreno in corrispondenza dell anomalia individuata con entrambe le metodologie geofisiche descritte precedentemente. Per questo profilo, lungo 23 m, è stato impiegato un georesistivimetro Syscal Kid della IRIS Instruments. Il dispositivo elettrodico utilizzato è stato il Wenner e il dipolo-dipolo con impiego di 24 elettrodi distanziati di 1 m. Il profilo, eseguito in direzione S-N (linea continua nella Fig. 2) è stato ubicato in prossimità dell anomalia magnetica A, dove non sono stati eseguiti scavi. Nella sezione tomografica di Fig. 7 sono visibili due zone con valori più alti di resistività ( Ohm.m) con al centro un area con resistività di Ohm.m

6 presente alla profondità di circa 2-4 m. Poiché questa è la profondità di rinvenimento della maggior parte dei fusti metallici nel precedente intervento, si suppone che il diverso valore di resistività sia proprio legato alla presenza di corpi metallici. In particolare, la presenza di corpi di questo tipo (sia pure deposti in modo discontinuo nel sottosuolo) sembra influenzare particolarmente le misure geoelettriche, in modo da far abbassare il valore di resistività del terreno. Fig. 5 - Componente di fase. Fig. 6 - Componente di quadratura.

7 CONCLUSIONI L analisi comparata di più tecniche geofisiche di indagine su aree sospette può fornire importanti informazioni di diversa natura utili per l individuazione di fusti sepolti e più in generale di discariche abusive. I vari metodi, utilizzando grandezze e parametri fisici differenti, forniscono informazioni per una migliore discretizzazione dei materiali sepolti. In questo articolo sono stati presentati i risultati di una indagine magnetometrica, elettromagnetica e geoelettrica su un sito dove nel sottosuolo sono stati rinvenuti una grande quantità di fusti contenenti rifiuti tossici. In questo caso le informazioni più chiare sono state fornite dal metodo magnetometrico e in particolare da quello in configurazione gradiometrica. Buone indicazioni vengono fornite comunque anche dal metodo elettromagnetico a induzione che, oltre a dare indicazioni aggiuntive sulla posizione dei corpi anomali fornisce importanti informazioni per la valutazione delle tipologie dei materiali messi a dimora. Infine le misure geoelettriche hanno prodotto una rappresentazione tomografica del sottosuolo con indicazioni sulla distribuzione dei materiali estranei al terreno naturale. Questi risultati al momento non sono stati accertati da ulteriori scavi, ma il ritrovamento dei fusti nella prima indagine e l esperienza derivata da indagini in ambientazioni simili ci confortano nel pensare che la situazione sia realmente quella ipotizzata. Fig. 7 - Sezione tomografica. BIBLIOGRAFIA Breiner S., 1973: Applications manual for portable magnetometers. Geometrics, 395 Java Drive, Sunnyvale, California Dahlin T. e Jeppsson H.; 1995: Geophysical investigation of a waste deposit in Southern Sweden. In: R.S. Bell editor, Proceedings of the Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, Environm. and Engineering Geophysical Society, Orlando, Florida, pp Gibson P.J., Lyle P. e Gorge D.M.; 1996: Environmental applications of magnetometry profiling. Environmental Geology, 27, pp Marchetti M., Meloni A. e Pirro M.; 1995: Indagine magnetometrica per l individuazione di fusti metallici sepolti in un area di discarica. Atti XIV convegno CNR-GNGTS, Roma, pp Marchetti M., Chiappini M e Meloni A.; 1998: A test site for magnetic detection of buried steel drums. Annali di Geofisica, Vol. 41, 3, pp

8 Marchetti M. e Di Mauro D.; 1998: Individuazione di fusti metallici con tecniche magnetometriche: il caso di Riano Flaminio (Roma). Atti del XVII Convegno CNR-GNGTS, Roma. Pierce D. e DeReamer J.; 1993: Geophysical investigation for buried drums: a case study. In: R.S. Bell and C.M. Lepper editors. Proceedings of Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems, Environmental and Engineering Geophysical Society, San Diego, California, pp Won I.J., Keiswetter Dean A.,Fields George R.A. and Sutton Lynn C.1996:GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor, JEEG volume 1 Issue 2 August 1996, p