La rete di monitoraggio radon in Sicilia occidentale

Nelle scorse settimane è stata implementata una rete permanente per il monitoraggio delle emissioni di radon dal suolo in Sicilia occidentale. I progetti nei quali è inquadrata questa attività sono i progetti di ricerca IRON e PON-GRINT, coordinati dal personale dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Lo sviluppo della rete radon è stata svolta in collaborazione con il Dipartimento di Scienze delle Terra e del Mare dell’Università di Palermo grazie ad una convenzione di ricerca ormai attiva da diversi anni.

IRON (Italian Radon mOnitoring Network) è una rete permanente a livello nazionale per misurazioni delle emissioni di radon al suolo. Attivata a partire dal 2009, IRON è attualmente composta da più di 60 stazioni distribuite sull’intera Penisola italiana (Cannelli et al. 2018). La Sicilia, assieme all’area degli Appennini centrali, è l’area dove sono concentrate più stazioni di rilevamento. Il radon viene mobilizzato nella crosta terrestre principalmente dai processi connessi con la migrazione di fluidi. A causa della sua breve emivita (3,82 giorni l’isotopo principale), la sua mobilità nel terreno per diffusione è limitata, e sono altri fluidi (CO2, CH2 o N2) a rappresentare i principali vettori di questo gas. Numerose evidenze nella letteratura scientifica recente suggeriscono che il trasporto di fluidi potrebbe giocare un ruolo importante nei cambiamenti di stress associati a fasi preparatorie di un terremoto, e quindi, in alcuni contesti sismotettonici, il radon potrebbe rappresentare un utile marker dei processi  sismogenetici anche su scala temporale breve (Piersanti et al., 2015,  2016). La rete IRON nasce quindi con l’obiettivo di monitorare diffusamente l’emissione di radon in Italia e, fra gli obiettivi principali, figura senz’altro anche quello di esplorare la possibile relazione con la sismicità, in considerazione dell’elevata pericolosità sismica del territorio italiano.

GRINT (Infrastruttura di Ricerca Italiana per le Geoscienze – Geoscience Research INfracstructure of ITaly) è un progetto nell’ambito del “Programma Operativo Nazionale” (PON) del Ministero dell’Università e della Ricerca. GRINT prevede sia il potenziamento dei sistemi di monitoraggio nei nodi già esistenti, sia l’integrazione di nuovi nodi.

L’obiettivo principale è costruire una rete multiparametrica che integri la rete sismica principale, mediante il monitoraggio di altri segnali geofisici, con l’obiettivo di studiare tutte le fasi di un terremoto: dai processi preparatori su tutte le scale temporali coinvolte, all’innesco e all’arresto. La Sicilia è una delle aree target del progetto GRINT. Qui, il piano di ammodernamento della rete sismica è iniziato alcuni anni fa (D’Alessandro et al., 2021) e, anche grazie al progetto GRINT, è stato possibile estendere la rete IRON in Sicilia, già presente in alcuni siti concentrati principalmente nella parte sud-orientale dell’isola. In fase di potenziamento, si è scelto di concentrare le centraline di monitoraggio nell’area del Belice, in Sicilia occidentale. Questa zona è stata interessata nel 1968 di una sequenza sismica di 6 terremoti con magnitudo M>5, e la cui scossa principale ha avuto magnitudo 6.4. Prima di questa sequenza sismica, si considerava la Sicilia occidentale una regione sismicamente poco attiva, in considerazione della mancanza di terremoti significativi in epoca storica. La sismicità di quest’area sarebbe il risultato dell’attività di faglie compressive con allineamento da est a nord-est e immersione verso nord-nordovest. Queste strutture si inquadrano nel contesto del fronte di collisione regionale, che risulterebbe pertanto ancora sismogenicamente attivo in Sicilia occidentale, secondo i vincoli sismologici recentemente  presentati da Orecchio et al., (2021).

Come la maggior parte dei siti IRON, le centraline di monitoraggio radon installate in Sicilia occidentale sono co-locate nei siti della Rete Sismica Nazionale (RSN). Tale scelta oltre che strategicamente rispondente all’obiettivo della multiparametrizzazione delle stazioni RSN  è anche tatticamente mirata ad ottimizzare la fase di installazione e le successive operazioni di manutenzione. L’installazione delle prime 14 centraline è avvenuta nei mesi di giugno – settembre 2022. I dettagli circa la localizzazione, la data di installazione, e la tipologia di installazione sono riassunti nella seguente Tabella.

Gli strumenti impiegati per il PON-GRINT sono dotati di un rivelatore a semiconduttore a barriera di superficie, sensibile alle particelle alfa emesse dal decadimento del 222Rn e dei suoi figli a breve tempo di dimezzamento alfa emettitori: 218Po e 214Po. All’elettronica è demandata la selezione per il conteggio delle sole particelle alfa con energia corrispondente al decadimento del 218Po, fornendo così una risposta pronta (a regime in 15 minuti); dalla sensibilità strumentale ricavabile in sede di calibrazione in termini di impulsi/ora per ogni Bq/mc è possibile risalire alla concentrazione del radon. Nel dettaglio si è ricorso ai modelli  “AER-C” (con trasmissione IOT) e “AER-Plus” (trasmissione mediante router LTE), entrambi prodotti da “Algade” (http://www.algade.com/). Per ogni sito è installata una coppia di sensori con tipologia di trasmissione differente.

Tutti i dati registrati dalle stazioni IRON (comprese le nuove stazioni PON-GRINT installate in Sicilia), insieme ai dettagli di installazione, alle caratteristiche tecniche degli strumenti ed ai parametri di calibrazione e correzione delle misure grezze necessari per il pre- e post-processing delle serie temporali sono archiviati in un database relazionale (IRON-DB) appositamente progettato e realizzato internamente in linguaggio mySQL/postgresSQL. IRON-DB è ospitato su una piattaforma server virtuale gestita dai servizi informatici di INGV (Cannelli, 2017) con accesso, attualmente riservato, che consente  la consultazione e l’utilizzo di  tutti i dati raccolti, oltre alle informazioni sulla strumentazione e i diversi tipi di installazioni. Il database utilizza protocolli dettagliati per l’archiviazione dei dati scaricati garantendone la loro sicurezza e una flessibilità in termini di architettura del database e controllo degli errori. Nel prossimo futuro, per garantire la diffusione dei dati, sarà sviluppata e resa disponibile un’interfaccia web dedicata per la loro consultazione.

A cura del IRON-GRINT working group

Antonino D’Alessandro, Salvatore Scudero, Stefano Speciale, Giovanni Vitale, Roberto D’Anna (INGV, Osservatorio Nazionale Terremoti); Anna Figlioli, Raffaele Martorana, Attilio Sulli (Università di Palermo, Dipartimento di Scienze della Terra e del Mare); Antonio Piersanti, Valentina Cannelli, Gianfranco Galli (INGV, Sezione Roma 1)

Riferimenti Bibliografici

Cannelli, 2017. IRON-DB: a database for the Italian Radon mOnitoring Network, Rapporti Tecnici INGV, n.371 2017, http://www.ingv.it/editoria/rapporti/2017/rapporto371/.

Cannelli, V., Piersanti, A., Galli, G., and Melini, D. (2018). Italian Radon mOnitoring Network (iron): A permanent network for near real‐time monitoring of soil radon emission in Italy. Annals of Geophysics, 61(4), 444

D’Alessandro, A., D’Anna, R., Di Gangi, F., Passafiume, G., Scudero, S., Speciale, S., Vitale, G., Bignami, C., Piersanti, A., Cannelli, V., Galli, G., Mineo, R., Alessandro, G., Buonmestieri, S., Rao, S., Stramondo, S. (2021). Sullo sviluppo della rete multiparametrica in Sicilia. Quaderni di Geofisica, 172, 1-40. https://doi.org/10.13127/qdg/172.

Orecchio, B., Scolaro, S., Batlló, J., Neri, G., Presti, D., Stich, D., & Totaro, C. (2021). New Results for the 1968 Belice, South Italy, Seismic Sequence: Solving the Long‐Lasting Ambiguity on Causative Source. Seismological Research Letters, 92(4), 2364-2381.

Piersanti, A., Cannelli, V., and Galli, G. (2015). Long term continuous radon monitoring in a seismically active area. Annals of Geophysics, 58(4), 0437.

Piersanti, A., Cannelli, V., and Galli, G. (2016). The Pollino 2012 seismic sequence: Clues from continuous radon monitoring. Solid Earth, 7(5), 1303–1316.

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