グアラニ帯水層の涵養帯にある廃棄物処理場の長期的な地球物理学的モニタリングを実施した

Long-term geophysical monitoring of an abandoned dumpsite area in a Guarani Aquifer recharge zone.

• Alice Kimie Martins Morita
• Natalia de Souza Pelinson
• Vagner Roberto Elis
• Edson Wendland

抄録

地下の減衰プロセスは、汚染物質プルームの影響を低減することが知られているにもかかわらず、その重要性は、浸出水の品質と同様に、地質学的・気候学的特性に大きく依存している。したがって、異なる地質構造に関連した減衰プロセスの知識は、廃棄物処分場の影響を予測する上で基本的なものとなる。地球物理学的手法は、汚染物質のプルームを評価したり、その経時変化を明らかにしたりするための有用なツールであり、低コストでのモニタリングや地質・環境特性との関連付けが可能である。本論文では、ブラジルのグアラニ帯水層の涵養帯に位置する廃棄物処分場において、1996年、2005年、2018年に実施した物理探査の結果を示す。本研究の目的は、汚染プルームの進化を示すだけでなく、汚染物質が同様の地域で受ける可能性があるいくつかの可能性のある輸送と減衰プロセスを議論することであった。20年間に調査された5つの物理探査区間を比較し、その情報をモニタリング井戸からの物理化学データと統合した。その結果、処分活動終了から20年後には、鉱床から約200m、深さ約60mまで水平方向にプルームが広がっていることがわかりました。2018年に測定された比抵抗率は、同じ調査地域で1996年と2005年に測定された比抵抗率と類似しており、有意な時間的減衰が発生していないことを示している。さらに、異常帯に近く、鉱床から200m以内の距離で採取されたサンプルは、ブラジルの法律に基づくスクリーニング値を超えるいくつかの重金属の濃度を示し、以前に予想されていたよりも高い金属の移動度を示しており、帯水層の酸性条件によって説明できる可能性がある。推定されたプルームの流速は約7m/yrで、プルームは約50mまで深化し、水の流れの方向や拡散過程の変化により、プルームは以前は上昇勾配と考えられていた地域に広がっていた。このことから、本論文では、廃棄物処分場の隣接地(処分場から200m以内)では、砂質土壌中での自然減衰では再生は不可能と考えられ、プルームの拡散が顕著であることを明らかにした。このように、開発途上国では処分活動終了後も閉鎖されることが常とされている廃棄物処分場は、静かに移動するプルームを発生させ、将来的には懸念される地域にまで到達する可能性がある。

Even though attenuation processes in the subsurface are known to reduce the impacts of contaminant plumes, their importance is significantly dependent on geological and climatic characteristics, as well as on the leachate quality. The knowledge of attenuation processes linked to different geological formations is therefore fundamental in predicting the impacts of waste disposal areas. Geophysical methods are useful tools for assessing and delineating contaminant plumes, as well as their changes with time, which enables their lower-cost monitoring and association with geological and environmental properties. This paper shows the results of geophysical surveys conducted in the years of 1996, 2005 and 2018 in a waste disposal area located at a Guarani Aquifer recharge zone in Brazil. The objective of this study was to show the evolution of the contamination plume, as well as discuss some possible transport and attenuation processes that the contaminants may undergo in similar areas. Five geophysical sections surveyed within a time span of 20 years were compared, and the information was integrated with physicochemical data from monitoring wells. The results show a horizontal plume spreading, reaching about 200 m from the deposit and about 60 m of depth, 20 years after the ending of disposal activities. The measured resistivities in 2018 are similar to the ones found in 1996 and 2005 in the same surveyed areas, showing that a significant temporal attenuation did not occur. Moreover, samples collected close to anomaly zones and within a distance of 200 m from the deposit presented concentrations of some heavy metals above the screening values according to the Brazilian legislation, showing a metals mobility higher than previously expected, which can be possibly explained by the aquifer's acidic conditions. The estimated plume velocity was about 7 m/yr, a plume deepening was observed until about 50 m and changes in water flow direction and/or diffusion processes made the plume spread to areas previously regarded as upgradient. Therefore, the present paper shows that the rehabilitation of sites neighboring waste disposal sites (less than 200 m from it) did not seem to be feasible through natural attenuation in sandy soils and that the plume spreading is significant in this geological formation. Thus, abandoned disposal areas, constantly considered to be closed after the ending of disposal activities in developing countries, generate plumes which move silently and may reach areas of concern in the future.

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