Fundação Universidade Federal do Rio Grande Departamento de Geociências Laboratório de Oceanografia Geológica Programa de Recursos Humanos nº27 ANP/ MME/MCT Estudos Ambientais nas Áreas de Atuação da Indústria do Petróleo ASPECTOS SEDIMENTARES DO ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS E SUA INTERAÇÃO COM A POLUIÇÃO POR PETRÓLEO: SUBSÍDIOS PARA UM PLANO DE CONTINGÊNCIA Monografia de Graduação João Pedro Demore Orientador: Gilberto H. Griep Co-orientador: Guilherme T.N.P. de Lima Rio Grande Novembro de 2001
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Fundação Universidade Federal do Rio Grande Departamento de Geociências
Laboratório de Oceanografia Geológica Programa de Recursos Humanos nº27 ANP/ MME/MCT
Estudos Ambientais nas Áreas de Atuação da Indústria do Petróleo
ASPECTOS SEDIMENTARES DO ESTUÁRIO DA LAGOA DOS PATOS E SUA INTERAÇÃO COM A POLUIÇÃO POR PETRÓLEO: SUBSÍDIOS PARA
UM PLANO DE CONTINGÊNCIA
Monografia de Graduação
João Pedro Demore Orientador: Gilberto H. Griep Co-orientador: Guilherme T.N.P. de Lima
Rio Grande Novembro de 2001
I
Índice
1 – Agradecimentos .1
2 – Resumo .2
3 – Introdução .2
3.1 - O contexto deste trabalho .2
3.2 - O estuário da Lagoa dos Patos .3
3.3 - A poluição por petróleo .4
3.4 - Fontes da poluição por petróleo .4
3.5 - Efeitos ambientais da poluição por petróleo .5
4 – Objetivos .7
5 - Material e métodos .8
5.1 - Caracterização sedimentológica .8
5.1.1 - Banco de dados .8
5.1.2 - Região submareal .9
5.1.3 – Região intermareal .9
6 - Resultados e discussão .9
6.1 - Caracterização sedimentológica .9
6.1.1 - Sedimento em suspensão .9
6.1.2 - Região submareal .11
6.1.3 – Região intermareal .13
6.2 - Interação do petróleo com o sedimento .14
6.2.1 - O destino do petróleo derramado .14
6.2.2 - O petróleo e os sedimentos em suspensão .17
6.2.3 - O petróleo e os sedimentos subaquáticos .17
6.2.4 - O petróleo nas praias .19
6.2.5 - O petróleo em substratos consolidados .20
7 - Simulação de um derramamento de óleo .21
7.1 - Local do experimento .21
7.2 - Montagem do experimento .21
7.3 - Amostragem .22
7.4 - Detecção do óleo .23
7.5 - Resultados do experimento .23
8 - Proposta para ações remediadoras em caso de derramamento de petróleo no
Estuário da Lagoa dos Patos para os diferentes ambientes .24
9 - Conclusões .26
10 - Sugestões para próximos trabalhos .26
11 - Referências bibliográficas .28
II
Índice de anexos
1 - Mapa de localização do Estuário da Lagoa dos Patos
2 - Classificação dos sedimentos segundo Shepard
3 - Distribuição das concentrações de cascalho no sedimento
4 - Distribuição das concentrações de areia no sedimento
5 - Distribuição das concentrações de silte no sedimento
6 - Distribuição das concentrações de argila no sedimento
7 - Distribuição das concentrações de finos (silte + argila) no sedimento
8 - Classificação dos sedimentos segundo sua média granulométrica
9 - Classificação dos sedimentos segundo sua mediana
10 - Classificação dos sedimentos segundo seu grau de seleção
11 - Classificação dos sedimentos segundo sua curtose
12 - Classificação dos sedimentos segundo a sua assimetria
13 - Mapa de classificação dos segmentos de contorno do estuário
14 - Mapa do local do experimento
15 - Local do experimento em águas rasas
16 - Local do experimento em uma praia
17 - Fotos de alguns testemunhos abertos
18 - Fotos de alguns testemunhos abertos expostos à luz U.V. (negativo)
III
“Se eu pudesse deixar algum presente a você, deixaria aceso ao sentimento de amar a vida dos seres humanos. A
consciência de aprender tudo o que foi ensinado pelo tempo a fora. Lembraria os erros que foram cometidos para que não mais se repetissem. A capacidade de escolher novos
rumos. Deixaria para você se pudesse, o respeito àquilo que é indispensável: Além do pão, o trabalho. Além do
trabalho, a ação. E, quando tudo mais faltasse, um segredo: o de buscar no interior de si mesmo a resposta e a
força para encontrar a saída.”
(Mahatma Gandhi)
“Imaginação é mais importante que conhecimento"
(Albert Einstein)
1
1 - Agradecimentos
Os maiores de todos os agradecimentos vão à Mãe, ao Pai e à Bi (mana) que
sempre me apoiaram e incentivaram a seguir em frente, dando grandes conselhos na
hora certa e total liberdade às minhas decisões.
Aos meus professores, orientadores e amigos Tagliani, Griep, Guilherme e
Baisch que, além de me abrirem grandes portas no LOG sempre deram as dicas
especiais que me ajudaram muito no traçado de meu futuro profissional. Espero ter
aproveitado ao máximo as oportunidades que me foram dadas.
Michel, Luciana, Calliari, Caco, Loreta, Fredy, Fernandão, Benvenutti, Niltão, e
todo pessoal do LOG, que me deram grande ajuda colaborando muito com a
realização deste trabalho.
À algumas empresas e aos órgãos financiadores deste trabalho como a
Petrobrás (Através da Fundação Bio-Rio/Petrobrás/FURG para a elaboração do Mapa
de Sensibilidade para o Estuário de Rio Grande), Agência Nacional do Petróleo
(Programa de Recursos Humanos para o Setor de Óleo e Gás, PRH (27) –
ANP/MCT/MME) e Ipiranga (pela doação do óleo utilizado no experimento).
Algumas pessoas tiveram uma participação muito especial nestes ótimos anos
de Oceanografia. São os grandes amigos Jeison, Mateus, Seninha, Regina, Scooby,
Fernando, Michel, Marina, Felipe, o Comando Biguá e muitos outros que não estão
aqui citados. Em especial a todo o pessoal de 97. Realmente, no Cassino se fazem
amizades eternas!
2
2 - Resumo
No Estuário da Lagoa dos Patos existe um intenso fluxo de navios de carga
devido à presença do Porto de Rio Grande. Embora não se caracterize por um grande
volume de operações no segmento do petróleo, possui dentro de sua matriz industrial
retroportuária algumas empresas do setor. Assim, o Porto de Rio Grande está sujeito a
impactos ambientais provenientes das suas diversas operações.
É importante que, em áreas vulneráveis como esta, sejam conhecidas as suas
características ambientais para que possam ser traçados planos de contingência para
casos de derramamento de petróleo, identificando os ambientes mais sensíveis e
priorizando a proteção dos mesmos. Assim o conhecimento das características
sedimentares do Estuário da Lagoa dos Patos tem um destaque especial, pois além
de refletir a dinâmica deste ambiente e estarem intrinsecamente ligadas aos processos
ecológicos, são determinantes a grande parte dos efeitos do petróleo sobre este
ecossistemas.
O Estuário da Lagoa dos Patos se caracteriza pelos altos teores de sedimentos
finos, tanto em suspensão como na região submareal. Nas margens estão grandes
segmentos de vegetação de marismas, praias de areia fina a muito fina e alguns
segmentos com praias de areia grossa e estruturas artificiais. Assim, este ambiente
apresenta alta sensibilidade à poluição por petróleo juntamente com trapeadores em
potencial, que podem aumentar a persistência do petróleo em algumas regiões.
3 - Introdução
3.1 - O contexto deste trabalho
Ciente da importância da formação de profissionais com capacitação adequada
para atuar no setor petróleo e gás natural, a Agência Nacional do Petróleo tomou a
iniciativa de estimular a complementação curricular de cursos universitários
tradicionais, com disciplinas extras de especialização no setor. Este estímulo veio
através do "Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor Petróleo e Gás".
A Fundação Universidade Federal do Rio Grande foi contemplada por este
programa. Por ter como vocação o Ecossistema Costeiro, juntamente com marcantes
atuações em estudos ambientais no ecossistema costeiro e oceânico da região sul do
país, em especial no estuário da Lagoa dos Patos, a FURG propõe o programa
"Estudos Ambientais nas Áreas de Atuação da Indústria do Petróleo".
3
Na FURG estão sendo desenvolvidos estudos paralelos nas mais diversas
áreas da oceanografia (física, meteorologia, química, biologia, geologia, etc.)
enfocando o Estuário da Lagoa dos Patos e a poluição por petróleo. Assim poderão
complementar-se, enriquecendo as informações e gerando uma caracterização
ambiental da área de estudo no que se refere à poluição por petróleo.
Esta monografia tem como função preencher, dentre os estudos
multidisciplinares, a caracterização sedimentológica do Estuário da Lagoa dos Patos e,
juntamente, descrever as possíveis interações entre petróleo e sedimento.
3.2 - O estuário da Lagoa dos Patos
Localizado na planície costeira do estado do Rio Grande do Sul, o Estuário da
Lagoa dos Patos apresenta, entre a Ponta da Feitoria e a Barra do Rio Grande, as
suas referências a norte e a sul respectivamente.22 A região estudada se comunica
com o Oceano Atlântico através do Canal do Norte.
A região estuarial apresentando uma área de cerca de 900 Km2
correspondendo, aproximadamente, a 1/10 da área total da Lagoa dos Patos. Situa-se
ao sul desta, entre as coordenadas de latitude 31º 41' S; 32º 12' S e longitude de 51º
49' W; 52º 15' W (anexo 1).22
Toda a área entorno de onde se desenvolvem as operações do Terminal de
Rio Grande, encontra-se situada no interior do estuário e na plataforma continental
adjacente, em um ambiente de características múltiplas e facilmente impactável.
Pelo Estuário da Lagoa dos Patos circula uma grande quantidade de navios
transportando cargas diversas inclusive óleo diesel, petróleo, estireno, ácido fosfórico,
ácido sulfúrico, metanol, hexano, propano (GLP) e amônia para importação ou
exportação. O volume total no ano de 1998 alcançou a cifra de 1.531.725,520
toneladas. Além de futuras atividades de abastecimento, com a implementação de um
sistema de BUNKER, que se prevê uma atividade de 55 navios/mês na região
(Comunicação verbal com o Eng. Garcia - Terminal de Rio Grande).
O porto de Rio Grande, embora não se caracterize por um grande volume de
operações no segmento do petróleo, possui dentre os componentes de sua matriz
industrial retroportuária algumas empresas específicas do setor (Ipiranga e Petrobrás)
que operam com refino, armazenagem e transporte destes produtos. A estes agentes,
devemos somar os riscos naturais oriundos do trabalho de abastecimento dos navios
atracados. Portanto o Porto do Rio Grande, embora em escala menor, também se
encontra sujeito aos mesmos impactos ambientais encontrados em outros portos do
mundo.
4
3.3 - A poluição por petróleo
O petróleo é um combustível fóssil de grande significado para a economia
mundial, que também representa um problema devido à sua freqüente introdução no
meio marinho, não apenas por seu transporte em grande escala como também pela
sua larga utilização industrial.2
A poluição marinha por óleo é um assunto muito polêmico e muitas vezes é
tratada de forma emocional, pois está normalmente associada aos grandes
derramamentos. As diversas atividades como exploração, transporte, estocagem e
refino têm grande potencial poluidor, sendo suscetível a acidentes que acarretam
sérios danos ambientais, sociais e econômicos, entre outros. O risco da ocorrência de
acidentes nunca é nulo, por isso é de grande importância o conhecimento dos
ambientes que cercam estas atividades. Sem estes conhecimentos, as ações de
remediação à derramamentos de petróleo tornam-se menos eficientes, prejudicando a
imagem da empresa responsável e a qualidade do ambiente impactado. Por tudo isso,
os derramamentos de petróleo vêm sendo, cada vez mais, uma preocupação tanto
das indústrias petrolíferas como de outros setores da sociedade.
3.4 - Fontes da poluição por petróleo
Os portos no mundo inteiro encontram-se entre as regiões aquáticas mais
severamente castigadas pela contaminação humana. Dentre os contaminantes mais
assiduamente encontrados nestas águas encontra-se o petróleo e os seus derivados.
Apesar das severas restrições impostas pelas autoridades ambientais, são
lançados ao mar, entre petróleo e derivados, cerca de 3.2 milhões de toneladas por
ano.30 Estima-se que cerca de 18 % das perdas para o ambiente estão relacionadas
ao uso, manuseio e transporte de combustíveis, sob as mais variadas situações,
inclusive em operações de carga e descarga nos terminais.
A poluição por petróleo no mar provém de diversas fontes, tendo destaque os
derramamentos de petroleiros, descargas durante transportes marítimos, vazamentos
durante operações de perfuração, descargas de refinarias costeiras e terminais
marítimos, descargas industriais e municipais, run off urbano e fluvial, deposição
atmosféricas e fontes naturais.13
Estimativas de 1981 mostram que 3,2 milhões de toneladas de óleo por ano
entram no ambiente marinho, considerando-se todas as fontes. A maior contribuição é
de origem terrestre, principalmente através de esgotos urbanos e industriais.12 e 29
5
Em 1995, os esgotos municipais e o run off urbano foram considerados como
responsáveis por 84% de toda a carga poluidora de hidrocarbonetos do petróleo para
a Baía de Guanabara.9
No Estuário da Lagoa dos Patos, diversos setores do complexo industrial-
portuário de Rio Grande podem ser apontados como fontes potenciais e efetivas de
óleos e graxas ao sistema aquático estuarino. Além da atividade portuária em si,
podem ser citadas como fontes antrópicas desses compostos: as indústrias de óleo
comestível; o transporte e estocagem de petróleo relacionados ao terminal da
Petrobrás; o refino de petróleo pela Ipiranga; as indústrias de pescado e os esgotos
cloacais, entre outras.18
Foi observada uma forte contaminação por óleos e graxas, principalmente nas
águas de superfície do Porto Novo e junto à desembocadura do estuário, como reflexo
direto de atividades ligadas à navegação como efluentes de embarcações, lavagens
de porões, abastecimento de navios e vazamentos. Efetivamente, próximo a essa
região, também são desenvolvidas outras atividades potencialmente impactantes,
como a do refino de petróleo, estocagem de petróleo do terminal portuário, o
processamento de pescado, os efluentes cloacais e pluviais, entre outras.19
Teores elevados em hidrocarbonetos encontrados nos sedimentos das
proximidades de alguns pontos de despejo cloacal-pluvial no estuário sugerem que as
atividades urbanas podem se constituir em uma fonte considerável em óleos e
graxas.18
3.5 - Efeitos ambientais da poluição por petróleo
De acordo com a freqüência de entrada os derrames podem ser classificados
como problemas agudos ou crônicos. Os problemas agudos referem-se aos
vazamentos e derrames de navios petroleiros e as atividades clandestinas de
lavagens dos tanques dos mesmos. Os crônicos são aqueles gerados pela introdução
contínua de hidrocarbonetos, através de pequenos vazamentos provenientes de
operações de navios e plataformas ou a introdução constante de dejetos urbanos e
industriais. Os problemas acidentais, embora em menor escala, não são de menor
importância, uma vez que seus efeitos são de grande envergadura.
A sensibilidade de comunidades estuarinas e marinhas à contaminação por
petróleo é evidente. Maiores alterações nas estruturas destas comunidades devido
aos efeitos da poluição por petróleo podem persistir por períodos de dias a anos. O
petróleo causa diversos impactos sobre a fauna e flora por ação física (abafamento,
6
redução da luminosidade); ambiental (altera pH, diminui o oxigênio dissolvido,
diminuição do alimento disponível); e tóxicas.13
A extensão do dano causado por um derrame deve ser avaliada considerando-
se tanto o volume e tipo de óleo derramado quanto as características da área afetada.
Pouco óleo introduzido em uma área sensível como um marisma pode causar maiores
danos do que uma grande quantidade sobre estruturas artificiais ou praias de alta
energia.
A porção de aromáticos no petróleo (bem como de outros componentes) varia
extremamente, dependendo da região de origem. O petróleo das Américas é
constituído basicamente por parafinas, tendo características de óleo pesado, enquanto
no Leste Europeu o petróleo é quase 100% constituído por naftenos. Em Bornéu o
petróleo é bastante leve (e tóxico), com cerca de 40% de compostos aromáticos.17
Entre os hidrocarbonetos do petróleo, de um modo geral, a toxicidade dos
compostos mais pesados é maior. Entretanto, na água, os efeitos tóxicos serão
maiores com os componentes mais leves, como parafinas de C12 a C14 pelo fato de
serem mais solúveis.2
De modo geral pode-se definir que os óleos leves (refinados ou não) tem
principalmente o efeito químico sobre as comunidades biológicas, enquanto que óleos
pesados tem efeitos físicos sobre as mesmas.17
Derrames de óleo podem ter um sério impacto econômico nas atividades
costeiras e exploração dos recursos do mar. Quanto às atividades pesqueiras
comerciais, sabe-se que um derrame de petróleo pode contaminar equipamentos de
pesca e instalações de maricultura. As populações de peixes adultos raramente são
afetadas devido à grande mobilidade dos mesmos. A contaminação destas áreas leva
à insatisfação do público pela interferência nas atividades recreacionais, tais como
natação, pesca, mergulho e navegação. Algumas indústrias precisam de suprimento
de água do mar para suas operações normais e podem ser afetadas por estes
derrames. Estações geradoras de energia elétrica, em particular, são muitas vezes
localizadas perto da costa, principalmente para ter acesso à grandes quantidades de
água requeridas para o resfriamento de suas unidades. As rotinas das atividades dos
portos tais como balsas e serviços de comportas, também podem ser interrompidas,
principalmente se for derramado petróleo leve, gasolina ou outro material inflamável,
devido ao perigo de incêndio.12 e 29
Ambientes de baixa energia podem precisar de décadas para a recuperação.
Alguns ecossistemas, como por exemplo, os estuários, são vulneráveis pois podem
reter mais o óleo e porque muitas espécies, em diferentes estágios de vida podem ser
expostas. 12 e 29
7
Gundlach & Hayes, em 1978, criaram uma classificação para diferentes
ambientes costeiros atribuindo-os diferentes índices de sensibilidade a danos
causados por derramamento de óleo no mar. Estes ambientes e seus respectivos
índices de sensibilidade podem ser vistos na tabela a seguir:10
Índice de sensibilidade
Tipo de costa Comentários
1 Costões rochosos expostos
A reflexão de ondas mantém a maior parte do óleo "offshore". Não é necessário limpar
2 Plataformas erodidas por ação de ondas
As ondas lavam. A maior parte do óleo é removida por processos naturais em semanas.
3 Praias de areia fina O óleo não penetra no sedimento, facilitando a remoção mecânica, se necessária. No entanto o óleo pode persistir por vários meses.
4 Praias de areia grossa O óleo pode penetrar e/ou se enterrar rapidamente, dificultando a limpeza. Sob condições de moderada a alta energia, o óleo pode ser removido naturalmente dentro de meses.
5 Planícies de maré expostas
A maior parte do óleo não vai aderir ou penetrar em um terreno compactado como as planícies de maré o são.
6 Praias de cascalho e areia grossa
O óleo pode penetrar e se enterrar rapidamente. Sob condições de moderada a baixa energia o óleo pode persistir por anos.
7 Praias de cascalhos Idem anterior. A limpeza deve-se concentrar ao nível da maré alta. Um pavimento sólido asfáltico pode se formar junto às grandes concentrações de óleo.
8 Costões rochosos abrigados
Áreas de reduzida ação de ondas. O óleo pode persistir por muitos anos. A limpeza não é recomendada a menos que o acúmulo do óleo seja muito grande.
9 Planícies de maré abrigadas
Áreas de grande atividade biológica e baixa energia de onda. O óleo pode persistir por anos. A limpeza não é recomendada a menos que o acúmulo do óleo seja muito grande. Devem receber prioridades de proteção através de barreiras e material absorvente.
10 Marismas e manguezais
São os ambientes aquáticos mais produtivos. Óleo pode persistir por anos. Limpeza de marismas por queima ou corte somente em casos extremos. Manguezais não devem ser alterados. Estes ambientes são áreas de prioridade máxima de proteção.
4 - Objetivos
Como objetivo geral deste trabalho, pretende-se dar subsídios para a
identificação de áreas prioritárias quanto à proteção ambiental, colaborar com a
escolha de ações remediadoras para cada ambiente impactado e subsidiar a criação
de um plano de contingência para derramamentos de óleo para o Estuário da Lagoa
dos Patos.
Para isso tem-se os seguintes objetivos específicos:
- Criar um banco de dados de sedimentologia do estuário da Lagoa dos Patos;
- Caracterizar o Estuário da Lagoa dos Patos quanto aos seus aspectos
sedimentológicos:
sedimento em suspensão na coluna d’àgua
sedimentos superficiais da região submareal
sedimentos superficiais da região intermareal
8
- Obter dados experimentais da interação do óleo com a coluna sedimentar,
com ênfase na sua penetração e persistência;
- Estabelecer considerações quanto a interação do petróleo com os diversos
tipos de sedimento;
- Relacionar os dados sedimentológicos obtidos para o Estuário da Lagoa dos
Patos com o potencial comportamento do petróleo em contato com os sedimentos no
caso da ocorrência de um derramamento na área de estudo.
5 - Material e métodos
5.1 – Caracterização sedimentológica
5.1.1 - Banco de dados
As informações do sedimento de fundo do estuário foram obtidas através de
um levantamento de dados pretéritos, a partir daí foi montado um banco de dados
sedimentológicos para o estuário. Estes dados provêm de projetos desenvolvidos
pelos laboratórios da FURG desde 1975. O maior número de dados foi obtido pelo
Projeto Lagoa dos Patos, de onde foram obtidas informações sobre cerca de 327
amostras. Outras informações foram retiradas do relatório final do Monitoramento
Ambiental do Porto de Rio Grande e dos dados dos testemunhos feitos no canal da
Lagoa dos Patos durante o projeto de Monitoramento da Dragagem do Porto de Rio
Grande.
Os dados de posição e dados brutos da análise granulométrica com as
porcentagem de cada classe de phi (tamanho de grão) foram retirados de planilhas e
relatórios e digitados em planilhas do programa Excel . Os parâmetros estatísticos e
as diferentes classificações do sedimento foram retiradas do software SYSGRAN
para Windows .
Na coleta da grande maioria dos dados foram obtidos seus posicionamentos
por alinhamento com objetos (bóias, faróis, feições costeiras, etc.), desta maneira seus
valores de latitude e longitude não apresentam a precisão dos valores obtidos
atualmente com o uso de GPS. Isso fez com que, no momento da plotagem dos
pontos em mapas, muitos deles se sobrepusessem e outros, se localizassem fora dos
limites do estuário, assim algumas amostras foram excluídas do banco de dados.
As informações sobre diferentes características do sedimento como minerais
pesados e teor em carbonato de cálcio, foram incluídas no banco de dados, porém
não serão comentadas neste trabalho pois não interferem no comportamento do
9
petróleo em contato com o sedimento. Para isso, apenas as características texturais
são suficientes.
O banco de dados sedimentológicos, juntamente com os bancos de dados das
outras áreas, alimentará um Sistema de Informações Geográficas do Estuário da
Lagoa dos Patos, onde poderão ser inseridos dados novos à medida que forem
adquiridos. Assim as informações obtidas nos diversos projetos realizados na região
poderão ser armazenadas de forma organizada e sistemática.
5.1.2 – Região submareal
Os mapas de fácies sedimentares do Estuário da Lagoa dos Patos foram feitos
a partir das informações encontradas no banco de dados sedimentológicos
anteriormente citado. Utilizou-se o software Surfer 7.0 para a confecção dos mapas e
interpolação dos dados através do interpolador geoestatístico Kriging.
5.1.3 – Região intermareal
Para a caracterização da região intermareal do Estuário da Lagoa dos Patos
foram utilizadas as informações adquiridas durante o verão de 2001 para o Mapa de
Sensibilidade Ambiental a Derramamento de Petróleo para o Estuário da Lagoa dos
Patos, feito através do convênio Fundação Bio-Rio/Petrobrás/FURG.
O contorno do estuário foi subdividido em segmentos de características
semelhantes e caracterizados neste trabalho de acordo com o tipo de margem