Detección de Contaminantes con Datos de Radar
La utilización más evidente del Radar de Penetración Terrestre (GPR) para aplicaciones en hidrología de contaminantes es para la detección directa de un contaminante. Esta revisión aborda el tema específico de la detección de contaminantes orgánicos inmiscibles en fase líquida, que ha sido un enfoque principal dentro de la comunidad geofísica. En Estados Unidos, esto se debe en gran parte al hecho de que la mayoría de la contaminación en los miles de sitios de residuos peligrosos proviene de compuestos orgánicos como el tricloroetileno, la gasolina y otros solventes y combustibles. En esta ocasión revisaremos un articulo publicado por el departamento de ciencias de la tierra y oceánicas, de la universidad británica de columbia vancouver. Canada. Publicado por Rosemary Knight en 2001.
Aplicaciones Ambientales
La capacidad del GPR para detectar un contaminante requiere que la presencia del contaminante perturbe las propiedades dieléctricas del subsuelo lo suficiente como para resultar en un cambio detectable con la medición del GPR. Las propiedades dieléctricas de un material multicompuesto se determinan, en primera aproximación, por las fracciones de volumen y las constantes dieléctricas de los componentes individuales. Las constantes dieléctricas de los 10 principales contaminantes orgánicos, listados con respecto a la frecuencia de ocurrencia, varían aproximadamente de 2 a 10.
Dado el contraste entre estos valores de κ para un contaminante orgánico y el del agua (κ = 80), está claro que si un contaminante desplaza al agua en una región del subsuelo, habrá un cambio distintivo en la constante dieléctrica de esa región.
Experimento controlado de campo
El experimento controlado de campo más conocido específicamente para evaluar el uso del GPR para la detección de contaminantes orgánicos fue el trabajo realizado en 1991 en el sitio de campo de Borden por la Universidad de Waterloo y descrito en una serie de publicaciones. Un total de 770 L de PCE fue introducido a través de un pozo de inyección en una celda llena de arena, de 9 m × 9 m × 3 m de profundidad.
Esta revisión no solo ilustró el uso potencial del GPR para detectar contaminantes cuando la localización y la limpieza es el objetivo, sino que también ilustró el valor significativo del GPR como método de imagen para estudiar los procesos de transporte de contaminantes a gran escala. En lugar de un experimento instrumentado a escala de laboratorio para determinar los controles del movimiento de contaminantes, el GPR puede usarse como un medio para imaginar y, por lo tanto, estudiar procesos de transporte en una escala mucho mayor.
Las imágenes de radar del experimento de Borden deben tomarse como ejemplos de las mejores imágenes de un contaminante que se podrían obtener en un entorno natural utilizando las tecnologías actualmente disponibles. . En general, la heterogeneidad de los sistemas geológicos naturales dará como resultado una miríada de reflexiones con una amplia gama de coeficientes de reflexión; el desafío entonces se convierte en distinguir entre una reflexión causada por un contaminante y una reflexión causada por cambios en los materiales geológicos, como cambios en la porosidad o litología.
Conclusiones
Mientras que es raro tener una imagen de radar de un sitio antes de la contaminación, la imagen de los cambios, o la imagen sustractiva (donde se restan dos imágenes adquiridas en diferentes momentos para mostrar el cambio) es una forma muy efectiva de distinguir las reflexiones asociadas con el contaminante de las reflexiones asociadas con la geología de fondo: las ubicaciones de las primeras cambiarán con el tiempo. Basándose en la idea de la imagen sustractiva, hay un interés considerable en usar el GPR como un medio para monitorear el movimiento de contaminantes o la eliminación de contaminantes durante la remediación.
No es sorprendente que las imágenes de radar de los estudios de campo tiendan a mostrar respuestas altamente variables a la presencia de un contaminante. Como se revisó por Grumman & Daniels (1995), hay una serie de efectos que se espera que la presencia de un contaminante orgánico tenga en los datos de radar; se dan ejemplos de estudios de campo o modelado en esta referencia. Muchos estudios informan la aparición de una “región anómala” en la imagen de radar donde el patrón o la amplitud de las reflexiones se altera en el área contaminada. En muchos casos, la causa fundamental es el hecho de que un contaminante con un bajo κ está reemplazando al agua con un alto κ, lo que lleva a cambios en la amplitud de las reflexiones y cambios en la velocidad EM.
Un área fascinante de investigación (que quizás se pueda llamar “biogeofísica”) ha sido desencadenada recientemente por intentos de comprender mejor la relación entre la presencia de un contaminante y lo que se ve en la imagen de radar. Durante los últimos 10-12 años, ha habido descripciones recurrentes en la literatura de una región con una apariencia “lavada” o atenuada en los datos de radar correspondientes a, o superpuestos, a una región de conocida contaminación por hidrocarburos (Olhoeft 1986; Benson 1995; Daniels et al 1992, 1995; Maxwell & Schmok 1995; Sauck et al 1998; King 2000). Aunque se han propuesto varias explicaciones para la causa del aparente aumento de la atenuación en los datos de radar, todavía no hay un consenso claro sobre lo que es responsable de esta observación. Una idea novedosa, descrita en una serie reciente de artículos (Sauck et al 1998, Atekwana et al 2000, Lucius 2000, Sauck 2000, Werkema et al 2000), es que la actividad bacteriana conduce a un aumento en la conductividad eléctrica de la región adyacente al contaminante, aumentando así la atenuación de la señal de radar.
Referencias
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