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    Perdita di acque reflue nel Texas occidentale rivelata da immagini radar satellitari e modelli sofisticati

    (a) Copertura delle scene ALOS PALSAR utilizzate (riquadro bianco). La linea nera mostra il confine del campo di Ken Regan. La linea verde scuro e la linea verde chiaro rappresentano i confini della falda acquifera di Rustler e della falda acquifera della valle di Pecos in Texas, rispettivamente. La stella rossa rappresenta l'epicentro del terremoto che si è verificato nel maggio 2018. Il cerchio blu rappresenta il pozzo di acqua sotterranea per il bestiame che attinge dalla falda acquifera di Rustler in quest'area. I triangoli blu sono pozzi, che forniscono registrazioni di livellamento delle acque sotterranee. (b) Deformazione verticale (cm/anno) (nel riquadro rosso in Fig. 1a) stimata da InSAR. I cerchi verdi con e senza frecce indicano pozzi di iniezione/smaltimento attivi nel campo di Ken Regan e pozzi di produzione di petrolio entro 1,5 km dal centro di deformazione durante il periodo di ricerca, rispettivamente. Il cerchio viola rappresenta le acque sotterranee che forniscono i record di qualità delle acque sotterranee. Attestazione:Zhong Lu

    I geofisici della SMU affermano che le prove di perdite verificatesi in un pozzo di smaltimento delle acque reflue del Texas occidentale tra il 2007 e il 2011 dovrebbero sollevare preoccupazioni sull'attuale potenziale di acque sotterranee contaminate e danni alle infrastrutture circostanti.

    Il geofisico della SMU Zhong Lu e il resto del suo team ritengono che la perdita sia avvenuta in un pozzo di smaltimento delle acque reflue nel campo di Ken Regan nella contea di Reeves settentrionale, che potrebbe aver fatto fuoriuscire sostanze chimiche tossiche nella falda acquifera di Rustler. Lo stesso team di geofisici della SMU ha rivelato che le foibe si stanno espandendo e si stanno formando nel Texas occidentale a un ritmo sorprendente.

    Le acque reflue sono un sottoprodotto della produzione di petrolio e gas. Utilizzando un processo chiamato perforazione orizzontale, o "fracking, " le aziende pompano grandi quantità di acqua, sabbia e sostanze chimiche in profondità nel terreno per aiutare a estrarre più gas naturale e petrolio. Con quel gas e quel petrolio, però, provengono grandi quantità di acque reflue che vengono iniettate in profondità nella terra attraverso pozzi di smaltimento.

    Le normative federali e statali su petrolio e gas richiedono che le acque reflue vengano smaltite in profondità, tipicamente vanno da circa 1, 000 a 2, 000 metri di profondità in questa regione, quindi non contamina le falde acquifere o l'acqua potabile. Un piccolo numero di studi suggerisce che l'arsenico, il benzene e altre tossine potenzialmente presenti nei fluidi di fracking possono comportare gravi rischi per la salute riproduttiva e dello sviluppo.

    Anche se si pensa che la perdita sia avvenuta tra il 2007 e il 2011, il ritrovamento è ancora potenzialmente pericoloso, disse Weiyu Zheng, un dottorato di ricerca studente della SMU (Southern Methodist University) che ha guidato la ricerca.

    "La falda acquifera Rustler, all'interno della zona della profondità di iniezione effettiva, viene utilizzato solo per l'irrigazione e il bestiame ma non per l'acqua potabile a causa delle alte concentrazioni di solidi disciolti. Le acque reflue fuoriuscite in questa falda acquifera potrebbero contaminare le fonti di acqua dolce, " ha spiegato Zheng.

    "Se vivessi in questa zona, mi preoccuperei un po', " disse Lu, professore di Shuler-Foscue Chair presso il Roy M. Huffington Department of Earth Sciences della SMU e il corrispondente ricercatore dei risultati.

    Ha anche notato che le perdite di acque reflue possono causare danni ingenti alle infrastrutture circostanti. Per esempio, oleodotti e gasdotti possono essere fratturati o danneggiati sotto la superficie, e il conseguente sollevamento del terreno può danneggiare le strade e mettere a rischio i conducenti.

    I geofisici della SMU affermano che le immagini radar satellitari indicano che una perdita nel vicino pozzo di smaltimento è avvenuta a causa dei cambiamenti che si stanno verificando nel vicino campo di Ken Regan:un'ampia sezione di terreno, cinque campi da calcio di diametro e a circa 230 piedi dal pozzo, è stata sollevata di quasi 17 centimetri tra il 2007 e il 2011. Nel mondo della geologia, questo si chiama sollevamento, e di solito accade dove parti della terra sono state spinte verso l'alto dalla pressione sotterranea.

    Lu ha detto che la spiegazione più probabile per quel sollevamento è che si stava verificando una perdita nel pozzo vicino.

    "Sospettiamo che le acque reflue siano state accumulate a una profondità molto bassa, che è molto diverso da quello che dicono i dati del rapporto a riguardo, " Egli ha detto.

    Solo un pozzo per lo smaltimento delle acque reflue si trova nelle immediate vicinanze dell'area rialzata del campo di Ken Regan. La società che lo possiede ha denunciato l'iniezione di 1, 040 metri di acque reflue in profondità nel pozzo di smaltimento a Ken Regan. Quel pozzo non è più attivo.

    Ma una combinazione di immagini satellitari e modelli realizzati da SMU mostra che l'acqua probabilmente usciva a un livello più basso di quello per cui era stato perforato il pozzo.

    E lo studio, che è stato pubblicato nella pubblicazione Nature Rapporti scientifici , stima che circa il 57 percento delle acque reflue iniettate sia andato a questa profondità minore. A quella profondità minore, le acque reflue, che in genere contengono acqua salata e sostanze chimiche, potrebbero essersi mischiate con le acque sotterranee del vicino Rustler Aquifer. L'acqua potabile non proviene dalla falda acquifera Rustler, che abbraccia sette contee. Ma la falda acquifera alla fine sfocia nel fiume Pecos, che è una fonte di consumo.

    Gli scienziati hanno scoperto la perdita dopo aver analizzato le immagini radar satellitari da gennaio 2007 a marzo 2011. Queste immagini sono state catturate da uno strumento radar di lettura chiamato Phased Array tipo L-band Synthetic Aperture Radar (PALSAR) montato sull'Advanced Land Observing Satellitare, gestita dalla Japan Aerospace Exploration Agency

    Con questa tecnologia chiamata radar interferometrico ad apertura sintetica, o InSAR in breve, le immagini radar satellitari consentono agli scienziati di rilevare cambiamenti che non sono visibili ad occhio nudo e che altrimenti potrebbero passare inosservati. La tecnologia satellitare può catturare la deformazione del suolo con una precisione di sub-pollici o meglio, con una risoluzione spaziale di poche iarde o meglio su migliaia di miglia, dicono i ricercatori.

    Lu e il suo team hanno anche utilizzato i dati che le compagnie petrolifere e petrolifere sono tenute a riferire alla Railroad Commission of Texas (Texas RRC), oltre a sofisticati modelli idrogeologici che hanno mappato la distribuzione e il movimento delle acque sotterranee e delle rocce della crosta terrestre.

    "Abbiamo utilizzato InSAR per rilevare il sollevamento della superficie e abbiamo applicato modelli agli elementi finiti poroelastici per simulare i campi di spostamento. I risultati indicano che la profondità di iniezione effettiva è molto più bassa di quanto riportato, " Zheng ha detto. "La spiegazione più ragionevole è che il pozzo presentasse perdite a causa di guasti all'involucro e/o problemi di tenuta".

    "Un problema è che i tubi in acciaio possono degradarsi con l'invecchiamento e/o i pozzi possono essere gestiti in modo inadeguato. Di conseguenza, le acque reflue delle parti guaste possono fuoriuscire, "ha detto Jin-Woo Kim, ricercatore presso il SMU Radar Laboratory di Lu e coautore di questo studio.

    La combinazione di immagini InSAR e modellazione effettuata da SMU ha fornito agli scienziati un quadro chiaro di come si è sviluppata l'area di sollevamento nel campo di Regan.

    Lu, che è famoso in tutto il mondo per i principali scienziati nell'utilizzo delle applicazioni InSAR per rilevare i cambiamenti di superficie, ha affermato che questi tipi di analisi sono fondamentali per il futuro del Texas occidentale, produttore di petrolio.

    "La nostra ricerca che sfrutta dati di telerilevamento e modelli numerici fornisce un indizio per comprendere il processo idrogeologico del sottosuolo che risponde alle attività petrolifere e del gas. Questo tipo di ricerca può inoltre essere considerato come un metodo di monitoraggio delle perdite indirette per integrare l'attuale rilevamento di perdite non frequenti, " ha detto Zheng.

    "È molto importante sostenere l'economia dell'intera nazione. Ma queste operazioni richiedono alcuni controlli per garantire che anche le operazioni siano conformi all'ambiente, " disse Lu.

    In precedenza, Kim e Lu hanno usato l'imaging radar satellitare per scoprire che due gigantesche doline vicino a Wink, Il Texas, due contee oltre il sollevamento di Ken Regan, erano probabilmente solo la punta dell'iceberg del movimento di terra nel Texas occidentale. Infatti, hanno trovato prove che vaste aree petrolifere del Texas occidentale si sollevavano e affondavano a ritmi allarmanti. Decenni di attività di produzione di petrolio nel Texas occidentale sembrano aver destabilizzato località in un'area di circa 4, 000 miglia quadrate popolate da piccole città come Wink, strade e una vasta rete di oleodotti e gasdotti e serbatoi di stoccaggio.


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