Resume Paper.docx

Resume Paper

A review of the self-potential method applied to groundwater investigation Hendra Rizki Fatoni (12116130), Eldwin manalu (12116145), Jhonrio acong, (12116121), Devi Riza K. (12116131)

Metode geofisika standar mendeteksi keberadaan air dengan perubahan fisik tanah properti, tetapi tidak satupun yang sensitif terhadap fluks air tanah kecuali self-potential (SP) method . Metode ini dilakukan dengan mengukur medan listrik alami di bawah permukaan dengan elektroda non-polarizable. Potensi listrik ini terutama terkait dengan air tanah yang mengalir melalui efek elektrokinetik dan organik yang kaya zat pencemar efek "elektro-redoks". Metode self-potential (SP) melibatkan pengukuran pasif potensial listrik distribusi di permukaan tanah Bumi dengan elektroda yang tidak terpolarisasi. Elektroda ini, sering disebut "pot berpori”. Survei lapangan self-potential dilakukan dengan mengukur perbedaan listrik potensial antara pasangan elektroda yang menyentuh permukaan bumi pada suatu stasiun survei di bidang yang diminati. Metode SP memiliki keunggulan utama yaitu tidak merusak, cepat, murah dan sangat sederhana untuk diterapkan di lapangan yang hanya membutuhkan millivoltmeter impedansi tinggi (108 Ohm impedansi internal) dan setidaknya dua elektroda non-polarizable dihubungkan melalui gulungan kawat. Anomali SP dikaitkan dengan mekanisme polarisasi muatan yang terjadi pada kedalaman tertentu. Mekanisme utamanya adalah (1) potensi streaming karena kopling elektrokinetik (Fournier, 1989; Birch, 1998), (2) membran atau potensi difusi karena gradien potensial kimia spesies ionik (Maineult et al., 2004),(3) efek "elektro-redoks" yang terkait dengan redoks gradien potensial (Corry 1985; Naudet et al., 2004, 2005). Semua mekanisme ini terkait dengan gradien potensial kimia pembawa muatan menciptakan polarisasi dalam media berpori. Efek elektrokinetik berhubungan dengan pembentukan medan listrik terkait aliran air tanah dalam media berpori. Parameter kunci dari fenomena ini adalah elektrokinetik koefisien kopling (C) terkait dengan perbedaan medan listrik versus tekanan hidrolik perbedaan (Revil et al. 1999). Dari sudut pandang termodinamika, Keberadaan medan listrik yang terukur di permukaan tanah terkait dengan keberadaan sumber arus kerapatan arus di dalam tanah, catat (Js). Kepadatan arus listrik total (J) dalam bahan berpori isotropik adalah jumlah dari arus konduksi yang dijelaskan oleh Hukum Ohm, dan kepadatan arus sumber penggerak (Js) yang terkait dengan bidang tekanan fluida pori.

Dalam kasus efek elektrokinetik, sumber arus penggerak dikaitkan dengan cairan pori bidang tekanan sebagai:

Dan C adalah koefisien kopling elektrokinetik:

Aplikasi Lapangan dan laboratorium Pada tahun 1970-an Bogoslovsky dan Ogilvy (1973) mengamati anomali potensi diri positif yang signifikan (≈40 mV) di sekitar sumur pompa sebagai respons terhadap eksperimen uji pompa dalam kondisi steadystate yang ditunjukan dari kurva dibawah ini.

Gambar 1 : Self-potential signal (SP) yang terkait dengan tes pemompaan (dari Bogoslovsky dan Ogilvy, 1973)

Gambar 2 : Korelasi antara SP dan kedalaman muka air diukur pada sumur pemantauan (garis hitam dengan segitiga padat). Pada tahun 2003 Revil et al telah mengusulkan 3 metode unntuk mengiterpretasikan data potensial diri, diantaranya adalah : 1. Pendekatan semi-empiris yang berhubungan secara linier sinyal self-potential dengan kedalaman air. 2. Algoritma tomografi berdasarkan pada algoritma korelasi silang yang dinormalisasi. 3. Skema inversi menggunakan algoritma Simplex.

Gambar 3.

Gambar 4 .

Formasi, muka air ditentukan di mana-mana dan direpresentasikan sebagai garis tebal pada Gambar 1. Hasil dari algoritma Simplex ditunjukkan pada Gambar 3. Ada kesepakatan yang relatif baik antara prediksi ketiga teknik ini dan tabel air yang digambarkan dari ketinggian air yang diamati pada piezometer yang terletak di sekitar sumur pompa (segitiga padat). Darnet et al. (2003) juga membalikkan data ini dengan algoritma genetika dan telah menggabungkan teori potensi diri dengan model hidrolik untuk menentukan kedalaman dan ketebalan akuifer dan juga konduktivitas hidrolik (Gambar 2). Namun, ada kekurangan informasi mengenai data lapangan yang dijelaskan oleh Bogoslovsky dan Ogilvy (1973) untuk menguji metode interpretasi penuh dari sinyal self potential ini. Hasilnya sepeerti gambar dibwah

Gambar 5: Hasil inversi oleh Darnet etal. (2003) dari data Bogoslovsky dan Ogilvy (1973) SP. Mereka menemukan kedalaman batuan dasar Z = 28m, rasio tikus aliran dan konduktivitas hidrolik Q = K = 290 m2 dan koefisien kopling elektrokinetik C = ¡0: 8 mV: m¡1. (Diadaptasi dari Darnet et al.,2003)

Gambar 3: Penentuan transmisivitas (T) dari akuifer dari analisis potensi diri (SP) selama kondisi mapan (gambar a) dan fase relaksasi (gambar b) dari eksperimen tes pemompaan. (Diadaptasi dari Rizzo et al., 2004)

Karakterisasi kualitas air tanah untuk mengetahui bagaimana dan di mana kontaminasi anaerob dapat menyebar atau menurun. metode self-potential muncul sebagai alat pengintaian yang ekonomis dan cepat untuk memantau kondisi redoks dan untuk menggambarkan bentuk kontaminasi. Dalam kasus air tanah yang terkontaminasi, sumber potensial mandiri utama terkait dengan (1) aliran air tanah (efek elektrokinetik), (2) gradien konsentrasi (potensi difusi atau membran) dan (3) gradien potensial redoks (efek elektro-redoks).

Gambar 4: Korelasi antara data potensi diri (SP) dan data potensi redoks (EH) dari bidang Entressen studi (Naudet et al. 2004) (Gambar a) dan dari eksperimen kotak pasir Naudet dan Revil, 2005) (Gambar b.).

Kesimpulan Metode self-potential menawarkan cara non-intrusif sederhana untuk mengkarakterisasi aliran air tanah pasif. Karena sensor listrik (elektroda) murah, metode potensi diri dapat digunakan di lapangan untuk memberikan resolusi padat sinyal listrik yang terkait dengan fenomena yang dipelajari (Keadaan dinamis atau kimiawi air tanah). Kemudian, peta beresolusi tinggi seperti itu digabungkan dengan data hidrogeologis dan / atau geokimia minimum dapat memberikan distribusi spasial parameter air tanah (hidrolik, potensial redoks, konsentrasi ion, dll). Studi lapangan dan laboratorium terkontrol lebih lanjut dari metode potensi diri diperlukan untuk memahami sepenuhnya pengaruh (1) keadaan mikrobiologis dari bulu-bulu kontaminan, (2) cairan transfer di zona vadose, dan (3) kontras resistivitas listrik di lapisan tanah. Berdasarkan hal tersebut percobaan dan model yang dihasilkan, skema inversi yang kuat dapat dikembangkan untuk menafsirkan lebih baik data potensi diri sebagai parameter hidrolik dan geokimia. Kami berharap metode ini akan berhasil menemukan minat besar di antara komunitas hidrogeologi dalam waktu dekat.