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Contaminao dos solos por LNAPL: discusso sobrediagnstico e
remediao
Eduardo AzambujaPontifcia Universidade Catlica do Rio Grande do
Sul
Dione B. CancelierAzambuja Engenharia e Geotecnia Ltda
Arthur S. NanniCPGGEO/UFRGS, Azambuja Engenharia e Geotecnia
Ltda
Resumo. As contaminaes por hidrocarbonetos derivados de petrleo
em solo tm sido alvo deinmeras pesquisas e constitui em um desafio
para os profissionais que atuam na geotecnia, em funo
dacomplexidade dos fenmenos geoqumicos e bioqumicos que so
catalisados a partir de sua insero nosubsolo. Os vazamentos em
postos de abastecimento de combustveis constituem as fontes mais
expressivas,no pelo volume individual da contaminao, mas pelo
carter sistmico que representam e pelarepercusso que geram sobre a
qualidade dos aqferos. Entender a dinmica dessas
contaminaes(seguidamente referidas como LNAPL - light non-aqueous
phase liquids) fundamental para orientar asatividades de prospeco e
diagnstico dos impactos gerados pelos vazamentos de combustveis,
bem comopara desenvolver uma tcnica de remediao econmica e
ambientalmente vivel. Este trabalho apresentauma reviso conceitual
do comportamento dos contaminantes no subsolo e dos mtodos de
diagnstico,especialmente os mtodos geofsicos por resistividade
eltrica, discutindo-se as vantagens e limitaes destatcnica luz da
experincia em alguns casos histricos. As propostas de tcnicas de
remediao carecemainda de maturidade, em virtude da escassez de
informaes sobre a eficincia dos sistemas j implantados.No sentido
de colaborar com a discusso sobre a pertinncia de algumas dessas
tcnicas, em especialaquelas que procuram estimular a atenuao dos
contaminantes pela ao biolgica, faz-se um relato de trssistemas de
remediao j implantados e dos resultados obtidos at o presente.
Palavras-chave. Contaminao, Geofsica, Solos, gua Subterrnea,
Remediao.
1. Introduo
Um dos problemas de difcil soluo nasatividades voltadas para a
proteo ambientalconsiste na avaliao da extenso, dinmica econcentrao
das contaminaes provocadaspor vazamentos em tanques de
combustveisderivados do petrleo. Essa complexidadedeve-se ao fato
desses contaminantesrepresentarem uma ampla composio deprodutos com
caractersticas diferentes, sendoque a maioria caracteriza-se pela
baixasolubilidade e pouca persistncia no solo.
A forma como interagem com o fluxofretico, com os
argilo-minerais e com amatria orgnica presentes no solo complexa do
ponto de vista fsico e qumico.Mais ainda, sendo produtos orgnicos
de fcilconverso, as aes biolgicas que sedeflagram no terreno a
partir da sua presenaso significativas e alteram o comportamentodos
contaminantes ao longo do tempo. Porfim, processos secundrios de
naturezageoqumica so catalisados a partir dabioconverso dos
hidrocarbonetos,estabelecendo uma sinergia entre osfenmenos (Sauck,
2000).
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Assim, ao profissional que se apresentapara investigar uma
contaminao porhidrocarbonetos com essas caractersticas,impe-se um
desafio que transcende aespecialidade do geotcnico ou do gelogo.
Oproblema, tratado na sua escala devida, tipicamente
multidisciplinar e exige odomnio dos processos qumicos e
biolgicosque esto inerentemente associados.
Tambm importante ressaltar que aavaliao da dinmica dos
contaminantes nosolo, apesar de poder ser traduzida pelosmodelos
analticos ou numricos detransferncia de massa, exige a introduodos
componentes de atenuao porbioconverso (Blanc et al, 2000),
portantouma fronteira um pouco distante do universogeotcnico. No
obstante a dificuldade damodelagem ser representativa dos
substratosto heterogneos que o subsolo significa, hainda que
considerar que tratam-se desistemas vivos. Estabelecer parmetros
deatenuao pela ao de microorganismos no uma tarefa das mais
fceis.
Este cenrio de dificuldades aquiconstrudo no tem por objetivo
desestimularquem vm trabalhando neste segmento,outrossim destacar
que o caminho doconhecimento a ser trilhado nesta rea muito longo,
ainda um amplo campo depesquisas. Tambm deseja-se confessar
ainsipincia das informaes que so aquidiscutidas e de como estamos
aindatangenciando o problema, como seestivssemos comendo um mingau
pelasbeiradas. E ento, comeando pelasbeiradas, entendemos ser
prudenteconceituar as fases de contaminao e osmecanismos de
transferncia decontaminantes atravs do solo, paraposteriormente
discutir as formas dediagnstico.
Os resultados dos diagnsticos so semprecomparativos, ou seja,
quando avaliamoscontaminaes, comparamos os resultados
obtidos com marcos que caracterizam umanormalidade ambiental
(background), umaanomalia aceitvel ou um estado crtico. Essesmarcos
ou nveis constituem uma discussofervorosa no meio tcnico, pois
costumam serdeterminados a partir de anlises de risco, osquais
consistem em modelos analticos paraavaliar a repercusso de um
contaminante nacadeia ambiental de um determinado sistemae, em
especial, sade humana. Ao fazer umbreve comentrio sobre os modelos
de anlisede risco, discutimos a sua pertinncia elimitaes, pelo
menos sob a tica dos nossosproblemas regionais.
Conduzido o diagnstico e confrontados osseus resultados com os
balizadores de umaanlise de risco, h a tomada de decisessobre a
necessidade ou no de interveno.Entenda-se que interveno implica
emremediao (reduo dos contaminantes anveis mais aceitveis) e no
emrecuperao (eliminao dos contaminantespresentes no sistema).
Os processos de remediao so inmeros,mas essas tcnicas ainda no
possuemmaturidade, em virtude da escassez deinformaes sobre os seus
desempenhos.Inicialmente, as tentativas de recuperaoconsistiam na
mera remoo do solosupostamente contaminado, confinando omaterial em
aterros de resduos slidos oudispondo em landfarmings.
Posteriormente,com a preocupao em preservar os aqferos,os sistemas
de remediao passaram aempregar o bombeamento com tratamentoexterno
(pump and treat).
Ambas as sistemticas fracassaram tantopela insuficincia tcnica
como pelodesempenho econmico. Apesar do rpidosurgimento de
propostas mais sofisticadas deremediao, h uma tendncia em
conduzirtcnicas de remediao que estimulem aatenuao dos
contaminantes porbioconverso.
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A respeito das tcnicas de remediao,relacionamos trs sistemas que
esto ora emoperao para discutir as estratgias adotadase os
resultados obtidos.
2. Fases de Contaminao
Os hidrocarbonetos que constituem oscombustveis como leo diesel
e gasolina socompostos de baixa densidade e a maioria dosseus
componentes consistem de uma fase nosolvel em gua, ou pelo menos
possuem umadificuldade de solubilizar seus componentesno aqfero
quando em seu estado original.Normalmente, um vazamento de
combustvelem um tanque de abastecimento promovediferentes fases de
contaminao, conformerelatam Mercer e Coheb (1990). Diante
dasevidncias obtidas em vrios trabalhosrealizados no sul do Brasil
e apoiados emrelativo consenso no meio tcnico(Kierchheim et al,
1998), propomos adesignao de cinco fases de contaminaoque
tipicamente se manifestam emvazamentos de tanques de
combustvel.Embora com as idiossincrasias dos autoresdeste trabalho,
essa classificao de fasesguarda semelhanas com a
classificaoproposta no excelente trabalho de Sauck(2000) a respeito
do comportamentoeletroqumico dos solos contaminados
porhidrocarbonetos. Enfim, as fases podem serassim descritas:
a) Fase livre
Constitui em um vu sobre o topo dofretico livre e que pode ser
mais ou menosespesso, dependendo da quantidade deproduto derramado
e da dinmica do sistemafretico. A fase livre no
compostaexclusivamente por hidrocarbonetos. Estudosexperimentais
referidos por Sauck (2000)demonstram que apenas 50% dos vazios
dosolo so ocupados por hidrocarbonetos, sendoque a outra metade
ocupada por gua e ar.Esse percentual de hidrocarbonetos
presente
nos vazios dos solos no constante,admitindo-se que ele seja
menor nas bordassuperior e inferior dessa camada. Por essarazo, no
existe um limite estrito entre a faselivre e as demais fases, mas
uma banda detransio que pode ser mais ou menos espessa,de acordo
com a viscosidade dohidrocarboneto, magnitude e freqncia
dasoscilaes freticas, quantidade de oxigniodisponvel, porosidade do
solo e ainda otempo transcorrido desde o vazamento, entreoutros
fatores intervenientes. Do ponto devista geoeltrico, a fase livre
no possui amesma resistividade do produto original. Viade regra ela
apresenta-se mais condutiva queo produto original, no s devido
ocorrnciada bioconverso do hidrocarboneto, masprincipalmente pela
interposio de gua e arna fase. Entretanto, o seu contraste com
obackground, em especial em solos argilosos,costuma ser
significativamente mais resistivo.
b) Fase adsorvida
Tambm denominada de fase residual,constitui no halo de disperso
entre a fonte e onvel fretico e caracteriza-se por uma finapelcula
de hidrocarbonetos envolvendogrumos de solo ou descontinuidades
existentesno saprlito ou rocha, sendo mais importantepara os
produtos mais viscosos como o diesel.Devido s variaes freticas
inerentes, a faseadsorvida ocupa uma banda sobre o topo dafase
livre. Essa banda pode ser mais ou menossignificativa, dependendo
da viscosidade doproduto, da porosidade do solo e dasoscilaes do
fretico livre. Do ponto de vistageoeltrico, a fase adsorvida tende
a aumentara resistividade eltrica dos solos naturais.Porm, essa
tendncia mais clara em solosargilosos e para contaminaes
recentes,porque a bioconverso dos hidrocarbonetosem ambiente xico
rpida e pode implicarna formao de cidos orgnicos e na lixviade
sais, diminuindo o contraste eltrico.Convm destacar que, em solos
naturalmenteresistivos (como areias puras, por exemplo) os
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processos de bioconverso podem resultar emum contraste
paradoxalmente condutivo.Outro aspecto relevante diz respeito
histerese que o arraste de hidrocarbonetopossui entre os ciclos de
saturao edrenagem. Os hidrocarbonetos mais viscosospossuem maior
mobilidade no solo durante adrenagem do que durante a saturao, o
queresulta em um abandono de hidrocarbonetosno solo durante as
oscilaes do fretico. Emdecorrncia, existe uma fase adsorvida
abaixodo lenol fretico, ou mesmo abaixo da faselivre.
c) Fase dissolvida
Constitui em contaminaes pordissoluo de aditivos polares e por
umafrao emulsionada de hidrocarbonetos quepossui maior mobilidade e
dissipa-se abaixono nvel fretico livre, sendo mais importantepara
fluidos menos viscosos como a gasolina.A quantidade de
hidrocarbonetos dissolvidosdepende das condies de degradao
(oubioconverso) do produto, estando muito maisrelacionada
participao da fase adsorvida emuito menos ligada espessura da fase
livrepropriamente dita. Alis, fases livres menosespessas devem
favorecer a dissoluo decomponentes, porque o ambiente ideal para
aocorrncia do fenmeno deve ser oxigenado ecom pH mais baixo. Do
ponto de vistageoeltrico, a fase dissolvida em si no
alterasignificativamente a resistividade do solo.Entretanto, o
mesmo ambiente que favorece adissoluo de hidrocarbonetos,
favorecetambm a lixvia de sais, o que associa-se auma maior
condutividade eltrica na reaonde existe maior incidncia de pluma
decontaminao abaixo do nvel fretico.Convm destacar que, como o
ambienteanxico inibe a dissoluo dehidrocarbonetos, a fase
dissolvida ocupaapenas a parte superior dos aqferos eraramente
ultrapassa 5 metros de espessuraabaixo do fretico.
d) Fase vaporizada
Constitui uma fase gasosa doscomponentes volteis dos combustveis
e queocupa vazios do solo ou rocha, sendo maisimportante para os
hidrocarbonetos de menorponto de vaporizao, como aqueles quecompem
a gasolina. A bem da verdade, afase gasosa dos hidrocarbonetos est
presenteem meio s demais fases, mas maissignificativa na regio
vadosa do subsolo. Doponto de vista geoeltrico
poucoparticipativa.
e) Fase condensada
Aparece mais tipicamente em reasurbanas onde a pavimentao do
solo intensa e pouco permevel, caracterizando-sepela acumulao de
produtos condensados sobos pavimentos. Na verdade semelhante fase
adsorvida, porm com composiodiferente do produto original em
virtude dofracionamento seletivo da vaporizao. tambm uma fase com
intensa bioconverso,manifestando-se degradada.
Na maioria dos casos de contaminao porcombustveis em postos de
abastecimento, apreocupao do diagnstico tem se pautadopela
delimitao das fases adsorvida e livre,onde as aes de remediao podem
ser maisefetivas. Entretanto, os marcos referenciaissugeridos pelas
anlises de risco indicam quea fase dissolvida possui repercusso
ambientalto ou mais relevantes que as demais fases. Astpicas zonas
de ocorrncia de cada fase soapresentadas na figura 01.
3. Mecanismos de Transferncia deContaminantes
A dinmica dos contaminantes no solocostuma ser explicada atravs
de trsmecanismos de transferncia de massa, asaber: adveco, disperso
e atenuao.Conforme ser a seguir discutido, esses
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mecanismos podem ser subdivididos emsubprocessos (a disperso
pode ser divididaem disperso hidrulica e difuso molecular,enquanto
que a atenuao pode sercompartimentada em adsoro fsico-qumica,soro
qumica e bioconverso). Essaconceituao que fundamenta os
modelosanalticos ou numricos que so empregadospara prever ou
avaliar a dinmica doscontaminantes em um sistema. Essesmecanismos
so assim descritos:
a) Adveco
Consiste no mecanismo onde oscontaminantes seguem
coincidentemente comos vetores de fluxo e guardam uma relaodireta
com a velocidade de percolao no solo. o mecanismo preponderante na
formao ena mobilizao da fase livre dehidrocarbonetos.
b) Disperso
Consiste no mecanismo responsvel peladiminuio da concentrao de
contaminantesno fluido de percolao e que pode se daratravs de dois
processos: dispersohidrodinmica e difuso molecular. Adisperso
hidrodinmica acontece pelarestrio de fluxo nos poros do solo que
gerareduo de velocidade da percolao doscomponentes mais viscosos. A
difusomolecular , intrinsecamente, um fenmenode diluio de
componentes solveis e oprincipal processo formador da
fasedissolvida, responsvel pela maior mobilidadedos contaminantes.
Quando se tratam deemulses, como no caso dos hidrocarbonetos,a
disperso pode se apresentar como ummecanismo complexo, em virtude
dos
fenmenos de histerese do arraste decontaminantes, em especial
nas frentes desaturao e franjas capilares. Este processoest
associado formao da fase adsorvida etambm pela produo de uma frao
deemulses que podem compor a fasedissolvida.
c) Atenuao
Consiste na reduo de contaminantestransportados pela adveco ou
diluioatravs de reaes qumicas ou fsico-qumicas. A atenuao qumica
mais intensaem solos com maior capacidade de trocacatinica e atua
reduzindo componentes dasfases livre e adsorvida. Tambm nesse
elencode reaes esto as reaes de bioconverso,pela qual parcelas dos
hidrocarbonetos sotransformadas em cidos orgnicos ou
mesmototalmente oxidadas. A atenuao qumica mais intensa na regio
com maiordisponibilidade de oxignio e estintimamente associada ao
biolgica. Aatenuao fsico-qumica a responsvel pelaformao da fase
adsorvida e consiste noaprisionamento de contaminantes que seaderem
aos gros do solo, sobretudo aosgrumos de argilas com maior
atividade.Entretanto, associada com os mecanismos deatenuao qumica,
responsvel pelaformao da fase dissolvida (facilitada pelareduo de
pH).
Os mecanismos de disperso e atenuaoso complexos e sinergticos
entre si, o quetorna a modelagem numrica dos processos
detransferncia de massa uma atividadeigualmente complexa, devido
dificuldade deestabelecer parmetros para os fenmenos denatureza
bioqumica.
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Fase CondensadaFase Adsorvida ou residual
fluxofluxo
tanques
vaporizao
Pavimento (zonas urbanas)
Fase DissolvidaFase Vaporizada Fase Livre
NF mdio
aterro compactados
Figura 01: Fases de contaminao por LNAPL no subsolo.
Os modelos de predio da dinmica doscontaminantes so importantes
porque,apesar de complexos, podem auxiliar nadeciso de quando e com
qual intensidadeas intervenes de engenharia podem serconduzidas na
recuperao de uma reaimpactada, bem como decidir se a atenuaonatural
ambientalmente aceitvel.
Os modelos computacionaiscomercialmente disponveis limitam-se
atratar o problema como um sistema comuma nica fase (a dissolvida)
e tratando aatenuao de forma mais simplista, emgeral considerando
apenas um fator deadsoro. Existem ainda algumas diferenasentre os
modelos na forma como tratam aadveco no meio poroso, pois
algunsconsideram o fluxo em meio no-saturado eoutros no permitem
essa possibilidade deanlise.
Mas as grandes limitaes dessasferramentas computacionais
disponveis nomercado so: as equaes de bioconversoso negligenciadas;
o sistema tratado comuma nica fase quando, em verdade, tipicamente
multifases e ainda hdificuldades em lidar com o problema forado
estado plano.
Recentemente, na Universidade doTexas, foi desenvolvido um
simulador de
modelo por diferenas finitas que integra asmultifases, os
multicomponentes, a tri-dimensionalidade do problema e as equaes
dedisperso, adveco, atenuao e bioconverso eque foi denominado de
UTCHEM. Ao quesugerem alguns resultados publicados pelosautores
(Blanc, et al, 2000a e Blanc et al,2000b) este simulador parece ser
umaferramenta promissora.
4. Diagnstico
Para o diagnstico das contaminaes, asinvestigaes tm sido
conduzidas por mtodosdiretos e indiretos de prospeco, ou seja,
pelaexecuo de uma malha de sondagensmecnicas e coleta de amostras
para anlisegeoqumica ou por mtodos geofsicos.
Pelas tcnicas diretas, h a possibilidade deavaliao pela anlise
em amostras de solo oude gua.
Nas anlises em solo, objetiva-se adeterminao de cargas residuais
ou faseadsorvida de contaminantes. As amostras soobtidas pela
perfurao e coleo do solo.
J nas anlises em gua, as amostras socoletadas atravs de poos de
monitoramentotemporrios ou definitivos. O objetivo
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identificar a presena de fase livre e avaliara magnitude da fase
dissolvida.
J as metodologias geofsicas podemidentificar a presena de
hidrocarbonetospelo contraste com as propriedades dereferncia
(condutividade eltrica, mdulocisalhante, etc), e sero alvo de
discussomais detalhada. Nessas tcnicas a avaliao mais sistmica e
qualitativa, no sendopossvel quantificar os teores decontaminantes
presentes no sistema.
4.1. Mtodos diretos: anlise em solo
Os mtodos diretos, possuem uma boaacurcia, desde que realizados
com oscuidados especiais. A tcnica deamostragem deve ser conduzida
de forma aevitar a contaminao cruzada entre furosou dentro do
prprio furo. Isso requercuidados especiais, principalmente quandose
amostra abaixo do fretico livre.
Os trados convencionais no soadequados para isto, uma vez que
permitema transferncia das contaminaes para ofundo do furo. J os
trados helicoidaisvazados (hollow steam auger) garantemuma melhor
integridade das amostras desolo, em funo de disporem de
doishelicides: um externo com rosca direitapara a perfurao e outro
interno com roscaesquerda para armazenamento da amostra(Quaresma,
1999).
Outra possibilidade de amostragem semcruzamento de contaminantes
consiste nautilizao de revestimentos com selos. Essesrevestimentos
so introduzidos por umprocesso de cravao dinmica ou esttica,mas
quando ultrapassam o nvel fretico soselados para evitar a entrada
decontaminantes para o fundo do furo. Asamostras so retiradas com
amostradoresdedicados (um por amostra) tipo pisto, ouem
amostradores integrais (toda a extensodo furo) como no sistema
direct push.
Alm dos cuidados com a integridade dasamostras, o
acondicionamento, transporte epreparao da amostra para anlise deve
seguiruma rotina planejada por uma cadeia decustdia, onde todos os
procedimentos soregistrados at o laudo final da anlise.
No que tange s anlises geoqumicas, omtodo mais empregado ainda o
decromatografia gasosa (head space). Por hora,ainda no so confiveis
as tcnicas deavaliao in situ de compostos volteis(cromatgrafos de
campo), de modo que asamostras ainda devem ser analisadas
emlaboratrio.
Os parmetros comumente utilizados para asanlise so o TPH
(hidrocarbonetos totais depetrleo) e as colunas de BTXE
(benzeno,tolueno, xileno e etilbenzeno), estes em virtudeda maior
toxicidade.
As anlises devem ser calibradas por umbranco de laboratrio, uma
vez que oscromatgrafos podem apresentar rudos noregistro de
dados.
Essa preocupao com a qualidade deamostras se justifica pelos
limites quecaracterizam a contaminao, da ordem demg/kg.
4.2. Mtodos diretos: anlise em gua
A anlise da presena de hidrocarbonetosnas guas freticas
realizada, tipicamente,atravs de poos de monitoramento, embora
aparticipao de extratores pneumticosadaptados em piezmetros
cravveis ou mesmoem sondas CPT esteja crescendo departicipao. O uso
de cones equipados combladder pump (Lunne et al, 1997), parece
seruma ferramenta de uso potencial para avaliaode contaminantes no
fretico, mas ainda precisaser amadurecida, em especial devido
possibilidade de cruzamento de contaminaesem estratos distinto
durante a cravao do cone.
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necessrio ter-se presente que oobjetivo da anlise em gua
identificar afase dissolvida. Assim, a coleta de amostrasdeve
evitar o contato com a fase livre que,normalmente se manifesta como
umaescuma no topo do nvel dgua.
O uso de bailers (amostradores tipocaneca) invivel, em funo da
mistura defases durante a coleo. A maioria dasrecomendaes
internacionais sugere autilizao de amostradores tipo
bexiga,denominados de bladder pumps, cujoprincpio de funcionamento
aparece nafigura 02. Como observado, osamostradores bladder pumps
funcionam deforma pneumtica, porm sem contato do arcom a amostra.
Desde que se realize umvolume de purga adequado, a amostra obtida
sem a interferncia da fase livre.
Independente de se empregaramostradores de bexiga, h uma
tendnciade se construir poos de monitoramento queisolem
intencionalmente a fase livre dosistema, conforme pode ser visto na
figura03. Esses poos possuem o elemento defiltro (tubo ranhurado)
permanente abaixodo nvel fretico, por isso so chamados depoos com
filtros submersos.
H o inconveniente de no permitirem aidentificao da espessura da
fase livre oumesmo da sua existncia, porm tornam aamostragem da gua
mais segura.
Tambm importante destacar quecresce o prestgio de emprego de
poos combombas dedicadas, ou seja, bombas fixas nointerior de cada
poo de monitoramento,mas isso vivel apenas em projetosespeciais
onde o monitoramento de longoprazo exigido
importante destacar que a amostragemde gua mais delicada do que
em solo,pois mnimos descuidos com a limpeza dosequipamentos implica
em contaminaocruzada. Isso se deve ao fato de que os
padres de controle das contaminaes nosaqferos da ordem de
mg/litro.
Figura 02: Amostradores bladder pump (a) entradade gua; (b)
descarga.
Nenhum diagnstico de pluma decontaminao pode ser realizado sem
asamostragens de solo e gua. Apesar deimprescindveis, elas precisam
serracionalizadas em virtude da sua morosidade e,evidentemente, do
seu custo. neste nterimque se inserem as tcnicas de
sondagensindiretas, as quais permitem um delineamentoestratigrfico,
hidrogeolgico e, dependendo dasituao, da prpria pluma de
contaminao. Seos mtodos indiretos no so suficientes paradefinir a
exata geometria de uma pluma, poroutro lado podem delinear o
problema,possibilitando racionalizar a campanha desondagens
diretas.
(a)
(b)
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Tampo fixo
Caixa protetoraem duralumnio
Tampo de duralumniocom cadeado
Pr-filtro deareia uniforme
Selo (grout)
Centralizador
Centralizador
Revestimentogeomecnico
Filtro geomecnico
Drenagem
Concreto
Mximo NA
Mnimo NA
Figura 03: Poo de monitoramento com filtrosubmerso.
4.3. Mtodos indiretos
Os mtodos geofsicos podem auxiliarconsideravelmente na soluo do
problemade custo e morosidade que apresentam osmtodos diretos,
permitindo a delimitaorpida e contnua da distribuio lateral eem
profundidade da pluma decontaminao.
Para a avaliao de contaminao porhidrocarbonetos, dois mtodos tem
sido
empregados com mais freqncia: o geo-radar eos de
eletrorresistividade.
Em virtude da natureza geoeltrica dascontaminaes e tambm em
decorrncia domenor custo dos equipamentos, os mtodos
deeletrorresistividade tm sido privilegiados paraesta aplicao.
Desta forma, cabvel uma discusso maisdetalhada sobre esta
tcnica, ressaltando suasvantagens, consistncias e
eventuaisdificuldades na interpretao dos resultados.
5. Geofsica por resistividade eltrica
O mtodo eletrorresistividade vem sendoempregado h muitos anos na
soluo deproblemas ligados prospeco mineral, decarvo, guas
subterrneas e engenharia(Zohdy, 1964; Keller & Frichknecht,
1966;Kumetz, 1966; Meidav & Ferguson, 1972;Telford et al.,
1976; Rijo et al., 1977; Verma etal., 1982; Costa et al., 1982;
Ward, 1983; Costa,1985; Dobecki & Ronig, 1985; Mesk et
al.,1986; Costa et al., 1996). Menos comumente,tem sido aplicado na
prospeco de petrleo egs (Keller, 1968; Eadie, 1981; Spies,
1983).Mais recentemente, vem sendo utilizado nadeteco da contaminao
do subsolo provocadapor resduos orgnicos e/ou inorgnicos
(Stollar& Roux, 1975; Kelly, 1976; Belan et al., 1984;Saksa et
al., 1985; Asch et al., 1986; Fontain,1986; Costa e Ferlin, 1992;
Costa e Ferlin,1994; Mazc et al., 1994; Costa et al., 1995,Costa et
al., 1999, Azambuja et al., 1999.).
Nas aplicaes voltadas para o meioambiente, o mtodo permite
estimar aprofundidade da rocha s e do nvel fretico,detectar falhas
e fraturas, a estratigrafia dascamadas, intruses salinas, vazios
subterrneose delimitar depsitos de resduos domsticose/ou
industriais, bem como suas plumas decontaminao.
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Figura 05: Esquema do arranjo Wenner.
O mtodo eletrorresistividade envolve amedio da resistividade
eltrica emsubsuperfcie. A resistividade eltrica podeser definida
como a dificuldade passagemde corrente eltrica em um
determinadomeio. No caso de solos e rochas, comalgumas excees
minerais metlicos,grafita e algumas argilas, a maioria dosmateriais
so no condutores eltricos, equaisquer fluxos de corrente
significativosdevem-se presena de gua nos vazios(poros e fraturas)
e do seu contedo inico.
5.1. Tcnicas de medio
A medio das resistividades eltricasdos materiais em subsuperfcie
feitaatravs de um arranjo de quatro eletrodosAMNB, sendo AB um
circuito de emissode corrente, atravs do qual uma correnteeltrica
(I) injetada no terreno; e MN umcircuito de potencial, onde uma
diferena depotencial (DV) lida entre dois eletrodos. Arazo entre DV
e I corresponde resistnciaeltrica (R) do terreno. A
resistividadeeltrica (r) obtida multiplicando-se aresistncia por
uma constante (k),denominada constante geomtrica, quedepende da
geometria do arranjo deeletrodos adotado.
Diversos tipos de arranjo soempregados: schlumberger, wenner,
dipolo-dipolo, polo-dipolo, gradiente, unipolo, trseletrodos, dois
eletrodos, laterolog, etc. Aescolha do arranjo depende
principalmentedas facilidades operacionais, em funo domodo de
operao adotado para olevantamento. Existem trs modos bsicosde
operao: sondagem, caminhamento esondagem-caminhamento. Na
sondagem(conhecida como sondagem eltrica verticalou SEV) mede-se a
variao vertical deresistividade, fazendo-se sucessivas leiturascom
aumento do espaamento entre oseletrodos de corrente AB. Essa tcnica
adequada quelas situaes em que um
modelo formado por uma seqncia de camadasaproximadamente
horizontais pode representara realidade. No caminhamento eltrico,
adistncia entre eletrodos permanece fixa,medindo-se a variao
lateral de resistividade.Este modo de operao ideal para
estudarsituaes que podem ser representadas porcorpos condutores ou
resistivos com altomergulho, verticais a subverticais. A tcnicamais
apropriada, sobretudo em reas complexas,
consiste na combinao sondagem-caminhamento que permite definir
tanto asvariaes verticais como horizontais deresistividade.
5.2. Os arranjos de eletrodos
Diversos arranjos de eletrodos podem serutilizados. Os mais
comuns so descritos aseguir.
No arranjo wenner (figura 05), os eletrodosso igualmente
espaados de uma distncia a,sendo que os eletrodos de corrente AB
socolocados nos extremos e os eletrodos depotencial MN na parte
interna, em linha com osprimeiros. Se um dos eletrodos de corrente
(porexemplo, o B) deslocado para uma distnciamuito grande dos
outros (pelo menos 10 x a), oarranjo chamado trs eletrodos. Se o
eletrodoN deste arranjo deslocado a uma distncia
-
Figura 04: Esquema do arranjo Schlumberger.
muito grande (> 10 x a) dos demais e do Bno infinito, temos o
arranjo dois eletrodos.
O arranjo schlumberger (figura 04)mede o gradiente do potencial
eltricoatravs dos dois eletrodos MN, cujadistncia entre si deve ser
menor do que 1/5da distncia AB.
O arranjo gradiente uma variao doschlumberger, adequado
paracaminhamento, em que os eletrodos AB somantidos na mesma posio,
enquanto osMN se deslocam ao longo de um perfil,limitado ao tero
central de AB.
No arranjo dipolo-dipolo os eletrodosAB de corrente de um lado
so colocadosem linha com os eletrodos de potencial MNdo outro lado.
A distncia entre A e B a,do mesmo modo que entre M e N. Adistncia
entre B e M n x a, sendo nmltiplo de a.
O arranjo polo-dipolo consiste noanterior com o eletrodo B de
correntecolocado a uma distncia infinita de n x a(com n > 10
a).
5.3. A escolha do arranjo
Nos casos em que o alvo a ser detectado de pequena dimenso ou
apresentacontraste fraco de resistividade em relao encaixante, a
escolha do arranjo depende deoutros fatores, alm das
facilidadesoperacionais. Dentre estes, destacam-se aprofundidade de
penetrao, a profundidadede deteco, a resoluo vertical e
lateralobtida. No so muitos os trabalhospublicados que tratam de
analisar odesempenho dos diferentes arranjos.Apparao (1991)
analisou diversos arranjosconcluindo que, para alvos
resistivos,nenhum arranjo apresenta comportamentoclaramente
superior aos demais. Dequalquer modo, considerando o fatorresoluo
vertical, destaca os arranjos
wenner e schlumberger. Costa (1997)apresentou nova tcnica,
denominada EGP empilhamento do gradiente do potencial apartir de
medidas com arranjo polo-dipolo,capaz de apresentar grande resoluo
nadeteco de vazios em superfcie. Ward (1994)relacionou em uma
tabela 14 fatoresimportantes na escolha do arranjo
adequado,classificando-os por notas de 1 a 5, conforme odesempenho.
No que se refere aos dois maisimportantes fatores relacionados ao
problema dadeteco do subsolo por hidrocarbonetos,resoluo vertical
(camadas horizontais) elateral (estruturas verticais a
subverticais) osarranjos considerados mais eficientes so ogradiente
(variao do schlumberger paracaminhamento) para resoluo lateral, e
osschlumberger e wenner para resoluo vertical.
A escolha do arranjo schlumberger emSEVs prximas entre si,
permitindo acombinao das informaes na forma
desondagem-caminhamento, com representaodos resultados em 2-D e
3-D, justifica-se para asoluo dos problemas relativos ao
presentetrabalho.
5.4. Contaminaes com LNAPL
O contraste de resistividade eltrica entre asguas subterrneas e
os hidrocarbonetos muitogrande, normalmente 1 para 1011.
Asdificuldades que podem ocorrer, e que em certas
-
situaes podem resultar em insucessos naaplicao dos mtodos,
resultam da formacomo os contaminantes (gasolina e leodiesel)
comportam-se em subsuperfcie e dascaractersticas eltricas do meio
em que seencontram (Mazc et ali. 1994).
Na superfcie do topo do nvel fretico,entre a zona normalmente
mais resistivasubsaturada e a zona abaixo saturada, maiscondutiva,
forma-se uma fina camada comhidrocarbonetos livres, cuja deteco
atravsdos mtodos eltricos depende basicamenteda profundidade em que
se encontra.Normalmente, utilizando-se parmetrosadequados, as
condies de deteco sofavorveis at profundidades da ordem de 3metros,
em terrenos baixos, formados porsedimentos mais condutivos, com
fraoargilosa predominante. Em terrenos onde onvel fretico mais
profundo e os solosmenos argilosos e mais resistivos, adeteco dos
hidrocarbonetos livres podetornar-se muito difcil ou
mesmoimpossvel. Neste caso, a anomalia capaz deser detectada
refere-se normalmente aoshidrocarbonetos adsorvidos s superfciesdas
partculas do solo, situados na zonaparcialmente saturada, acima do
nvelfretico. Nesta zona, a capacidade dosmtodos eltricos detectarem
acontaminao depende fundamentalmentedas caractersticas eltricas do
meio. Quantomais resistivo for o material, maior adificuldade de
deteco.
6. Anlise de risco
Uma vez que se dispe de umdiagnstico confivel, e portanto
traduzidoem termos de teores de contaminantes emsolo e gua,
parte-se para a tomada dedecises que, em geral consiste emresponder
as seguintes indagaes:
- A contaminao significativa?
- A contaminao implica em risco biota?
- A contaminao pode ser controlada poratenuao natural ou requer
intervenes?
- Que tipo de interveno apropriada?
Essa tomada de decises no simplesporque prever qual a repercusso
de umadeterminada contaminao sobre o ecossistemadepende da durao do
vazamento, da dinmicado meio e da sua capacidade de atenuao,
dosusos do solo e da gua, etc.
Diante dessa dificuldade em congregar asinmeras variveis
envolvidas, que foramcriados os chamados modelos de anlise derisco.
So modelos analticos ou probabilsticosque avaliam a influncia que
uma determinadaconcentrao de contaminantes no solo, ar ougua pode
ter sobre a sade humana,considerando um longo prazo de exposio e
adisseminao dos contaminantes no meio oucadeia ambiental.
Em geral, uma anlise de risco resulta nadefinio de trs
concentraes de controle(padro, monitoramento e interveno), as
quaispermitem orientar uma estratgia paraenfrentamento do
problema.
Entre os modelos de anlise de risco maisempregadas para
contaminaes comhidrocarbonetos, destacam-se o RBCA
(referidofreqentemente pelas prescries da US-EPA),o C-SOIL
(referido pelas prescriesholandesas), o RECAP (prescrito
peloDepartamento de Qualidade Ambiental deLousiana) e outros
modelos baseados navulnerabilidade dos sistemas (TPE, DRASTIC,GOD,
etc).
Sem entrar nas vantagens ou caractersticasparticulares de cada
sistema, pode-se discutiralgumas das limitaes mais gerais dos
modelosde anlise de risco:
- no consideram a atenuao doscontaminantes no meio
(degradao);
- no consideram a superposio de fontes;
-
- no consideram a sinergia entre efeitosde contaminantes.
De qualquer forma, abastecendo essesmodelos com as
caractersticas gerais doambiente em que se encontra acontaminao,
possvel flexibilizar oslimites que balizam as aes de remediao,tanto
na necessidade de conduzi-las, quantona definio de marcos para
encerr-las.
7. Casos Histricos
Neste trabalho, so apresentados ediscutidos os resultados dos
estudosrealizados em trs reas distintas. Em duasdelas empregou-se,
alm dos mtodoseltricos, as tcnicas de sondagensmecnicas, com coleta
de amostras de solo egua em diferentes nveis de profundidade,e
anlises. Na ltima rea apenas aprospeco direta foi realizada.
Um dos locais encontra-se em zonabaixa, onde ocorrem depsitos
flvio-aluviais recentes, com predomnio desedimentos argilo-arenosos
e os demais emreas altas formadas por rochasgranodiorticas e
baslticas com manto deintemperismo com 7 e 1,5m de
espessura,respectivamente.
Onde empregada, a investigaogeofsica teve como objetivo
identificar operfil geotcnico e proceder umdelineamento preliminar
da extenso dapluma de contaminao. Esse delineamentopermitiu
racionalizar o nmero desondagens, as profundidades alvo para
acoleta de amostras e suas correspondentesanlises. Em nenhum caso,
portanto, ageofsica foi considerada um mtodo auto-suficiente para o
diagnstico dacontaminao.
Para cada um dos locais, foi concebidoum processo de remediao
distinto (pump-
and-treat, bioventilao e bioestimulao). Osdesempenhos dos trs
processos comentado
O mtodo eletrorresistividade (ER) foiempregado atravs das
tcnicas de sondagenseltricas verticais e de caminhamentos
eltricos,atravs dos arranjos Schlumberger e parmetrosadaptados a
cada caso. As SEV's, normalmentevisaram a estimativa da
profundidade do nvelfretico e a caracterizao indireta do
perfilgeolgico em cada rea. Os caminhamentoseltricos visaram a
deteco da contaminaoem vrios nveis definidos. As tcnicas desondagem
empregadas foram trado manual e emum caso sondagens rotativas at 8
metros para aperfurao, mas as amostragens foramrealizadas com
barriletes com direct push.
Nas anlises para determinao de gasolinae leo diesel foram
empregadas as tcnicas decromatografia a gs e absoro em gel de
slica.
(a)
(b)
fontes internas
fontes externas
POSTO
POSTO
-
7.1. Caso 1 - vrzea
a) Investigao
O posto de abastecimento localiza-sesobre sedimentos argilosos
recentesdispostos em camadas argilosas espessascom lentes de areia
intercaladas. Narealizao da prospeco geofsica foiutilizado o
arranjo Schlumberger comespaamento fixo de 5m entre eletrodos
decorrente. Este espaamento visou avaliar avariao da resistividade
eltrica emsubsuperfcie a uma profundidade entre 1,5e 2,0, intervalo
de oscilao do lenolfretico e de desenvolvimento da
franjacapilar.
As resistividades eltricas medidas empontos mais afastados do
posto, permitiramidentificar valores de background do terrenoque
compreendem ao intervalo entre 30 e 50ohm.m.
O background sugeriu que valores acimade 50 ohm.m poderiam
significarcontaminao e que valores superiores a100 ohm.m
representam anomaliaspossivelmente associadas acumulao
dehidrocarbonetos ou s fontes dos mesmos.
Esses dois valores de filtros auxiliaramna compreenso ou
identificao da mximaenvoltria de contaminao e para aavaliao das
fontes de contaminao,respectivamente. A figura 06 mostra
aespacializao das reas de isorresistividadepara os dois filtros
escolhidos.
De posse dessas envoltrias, foramprogramadas as amostragens de
solo deforma a investigar uma possvel correlaoentre as
resistividades observadas e os teoresde hidrocarbonetos.
Figura 06: Envoltrias de isorresistividade comfiltros em (a) 100
ohm.m e (b) 50 ohm.m.
Foram ento realizados cinco furos comtrado manual e amostrados
nveis de solo
at dois metros de profundidade. Os teores dehidrocarbonetos
encontrados variaram entre 160e 390 mg/kg de TPH e 0,08 e 87,7
mg/kg paragasolina. Foi verificada tambm a presena deleo diesel,
mas em concentraes poucoexpressivas.
De forma geral, as concentraes maioresforam coerentes com a
maior resistividade,enquanto que as reas menos resistivasresultaram
em teores mais reduzidos dehidrocarbonetos.
Nesse local no foram realizadasamostragens de gua na poca do
diagnstico.Atualmente, em decorrncia da operao dossistema de
remediao, foram instalados cincopoos de monitoramento para aferir a
eficinciadas intervenes. Entretanto, esses dados noestavam
disponveis at o momento deelaborao do presente trabalho.
b) Remediao
A remediao deste stio baseia-se naremoo dos solos mais
contaminados, condioque se imps na ocasio da substituio detanques e
linhas com defeitos. O solo daescavao foi encaminhado para uma
unidadede tratamento de resduos slidos (landfarming).
Aproveitando-se o evento de escavao, foiimplantada ao fundo da
cava um leito de areiapara facilitar a montagem dos novos
tanques.
Diante dessas condies de instalao,optou-se por proceder um
sistema debombeamento das guas subterrneas eposterior tratamento
ex-situ em uma ETEindustrial que situa-se prxima ao local.
O objetivo do sistema foi gerar um cone derebaixamento no
entorno do posto, atraindo ascontaminaes dispersas e removendo o
excessode fase livre e parte da fase dissolvida.
Para tanto, foi contruda uma trincheiradrenante com extenso de
50m interligada como leito de areia abaixo dos tanques e
-
perpassando as manifestaes maissignificativas de contaminantes
(figura 07).
Mesmo com a extensa rea dedrenagem, as vazes do sistema
forammodestas, em virtude da baixacondutividade hidrulica do meio.
Osistema de bombeamento empregado foicomposto por uma bomba
re-autoescorvante, capaz de garantir vazesmoderadas e intermitentes
com uma alturade suco da ordem de 4 metros. essabomba foi acoplada
no chassis de umcaminho reservatrio de 25.000 litros decapacidade,
de forma que se disps de umaunidade mvel para a coleo
depercolados.
c) Avaliao dos resultados
Durante cerca de 5 meses, foramrealizadas 5 operaes de recalque.
Aqualidade das guas removidas do sistemaforam visualmente
modificadas com aoperao, observando-se a reduo docheiro e da
presena de escuma furta-cor(caracterstico da fase livre
decontaminantes). Entretanto, a avaliao da
reduo dos teores de contaminantes ainda nofoi realizada neste
local.
Preliminarmente, pode-se apenas concluirque o sistema
pump-and-treat adotado noconstituiu-se em uma tcnica eficiente, uma
vezque no houve uma interveno no sentido deacelerar a atenuao das
contaminaes. Anica participao do sistema est naintensificao da
adveco e, por conseqncia,sua eficincia relaciona-se apenas com
areduo da fase livre.
Entretanto, em decorrncia do rebaixamentodo nvel piezomtrico,
possvel que aoxigenao na regio de oscilao tenhaproporcionado um
incremento nas colnias demicroorganismos e, da, um ligeiro
incrementonos processo de atenuao por bioconverso. Afalta de dados
no permite concluir qual foi acontribuio dessa interveno.
Tambm certo que, ao largo de quase 20meses do incio dos servios,
os processos deatenuao natural tenham reduzido os teores
decontaminantes, de forma que ser difcil avaliarqual a real
participao do pump-and-treat nosistema.
Tanques
SaibroAreia
Geotxtil
Brita
Tubo perfurado PEADAreia
Sub-leito do pavimentoPoo de Bombeamento
Figura 07: Arranjo do sistema pump-and-treat.
-
7.2. Caso 2 solo residual
a) Investigao
Este posto est disposto sobre o mantode alterao de rocha
granodiortica ondeintercalam-se nveis argilosos e nveis
maisgranulares, em parte decorrentes dosprocessos pedolgicos
deiluviao/eluviao de argilas. Ahidrogeologia local comandada
pelosdiferentes materiais que constituem o mantode alterao, sendo
verificada a presena dedois aqferos: um suspenso a 1,7m e
outrolivre a 7m de profundidade. Na campanhageofsica,
identificou-se anomalias deresistividade superficiais e profundas
quecoincidiram com os aqferos existentes. Naprospeco direta foram
coletadas 18amostras na envoltria resistiva superficial e9 amostras
para a pluma resistiva profunda.O quadro 01 mostra os resultados
obtidos.As envoltrias resultantes de ambasprospeces podem ser
apreciadas na figura08.
Quadro 01: Teores de hidrocarbonetosencontradas nas amostras de
solo.
Nvel Fase Teor (mmg/kg)
Superficial adsorvida 10 a 150.000
Profunda residual 10 a 497.000
b) Remediao
A maior preocupao, neste caso, diziarespeito s contaminaes
profundas, uma vezque foram mais expressivas e porqueencontravam-se
em contato com o sistema deaqfero do embasamento cristalino. A
opopara reduzir as concentraes dehidrocarbonetos foi baseada no
aumento dascondies de aerao em profundidade,esperando-se com isso,
acelerar os processos debioconverso.
O processo consistiu na implantao dequatro poos de ventilao com
segmentoporoso entre 6 e 8 metros de profundidade. Osistema
propunha-se a melhorar adisponibilidade de oxignio na rea
decontaminao profunda, acelerando osprocessos de oxidao e
bioconverso doshidrocarbonetos. Embora guardando
diferenassubstanciais com os processos mais completos econtrolados
de remediao, o sistema foidenominado de bioventilao. O processo
foiimplantado aps o encerramento das fontes decontaminao
(substituio de tanques e linhasde distribuio). A admisso de ar nos
poos foifeita atravs de compressores eltricos de 100pcm,
aproveitando-se os perodos de ociosidadedas linhas de ar comprimido
do posto. Essessistemas devem possuir filtros de ar nas linhasde
admisso, de forma a evitar a asperso deleo nos poos.
-
Um detalhe dos poos e a localizaodos mesmos apresentada na
figura 09.
c) Avaliao dos resultados
Aps 8 meses de ventilaointermitente, foram realizadas
prospecesgeofsicas e geoqumicas para monitorar odesempenho do
processo. O resultado daprospeco geofsica apresentado nafigura 10,
exibindo a involuo da anomaliaresistiva. Uma comparao entre as
anlisesgeoqumicas antes e aps a interveno debioventilao, indicaram
que os teoresmximos de hidrocarbonetos no atingiram30.000
mg/kg.
Embora no exista certeza se o processode remediao foi responsvel
por umabioconverso ou se simplesmenteintensificou a adveco, gerando
umespraiamento da pluma, o certo que houveconsistncia entre as
observaes geofsicase geoqumicas aps a remediao. Mais doque isto, os
teores mdios de contaminantesforam reduzidos aos limites
deaceitabilidade para a situao, delegando-seas cargas residuais
atenuao natural.
POSTO
LEGENDA:areia grossa
grout decimento
+ bentonita
pedriscoengate rpido
(c/ tampo) aogalvanizado
compressorde ar
caixasanitria
cap
tubo pvc
Ponteira de Bioventilao
PVn - Ponteira de injeo de ar
PV1
PV2
PV3
PV4
Figura 09: Detalhe da disposio dos poos deventilao.
Figura 10: Envoltrias de isorresistividades parapluma profunda:
(a) antes da interveno; (b) aps a
bioventilao.
(b)
(a)
PROF. 7,0m
PV1
PV2
PV3
PV4
POSTO
Ponteira de injeo de arPVn
PROF. 7,0m
PV1
PV2
PV3
PV4
POSTO
Ponteira de injeo de arPVn
-
15
20
25
30
35
40
conc
entra
o
mg/
kg
15
25
35
45
55
65
75
85
95
105
115
125
135
conc
entra
o m
g/kg
65
115
165
215
265
315
365
415
conc
entra
o
mg/
kg
resi
stiv
idad
e oh
m.m
120
130
140
150
160
170
70
75
80
85
90
95
100
105
resi
stiv
idad
e oh
m.m
resi
stiv
idad
e oh
m.m
120
140
160
180
200
220
240
260
280
30,74 32,22
34,90
39,45
40.65
41,14
37,78
32,8
42,3
42,3
40,541,3
41,1
43,5
41,742,6
33,630,74 32,22
34,90
39,45
40.65
41,14
37,78
32,8
42,3
42,3
40,541,3
41,1
43,5
41,742,6
33,6
30,74 32,22
34,90
39,45
40.65
41,14
37,78
32,8
42,3
42,3
40,541,3
41,1
43,5
41,742,6
33,630,74 32,22
34,90
39,45
40.65
41,14
37,78
32,8
42,3
42,3
40,541,3
41,1
43,5
41,742,6
33,6
30,74 32,22
34,90
39,45
40.65
41,14
37,78
32,8
42,3
42,3
40,541,3
41,1
43,5
41,742,6
33,630,74 32,22
34,90
39,45
40.65
41,14
37,78
32,8
42,3
42,3
40,541,3
41,1
43,5
41,742,6
33,6
Prospeces Geofsicas Prospeces Geoqumicas
PROF. 0,5m PROF. 1,0m
PROF. 1,0 A 2,0mPROF. 1,0m
PROF. 7,0m PROF. 6,5m
Figura 08: Envoltrias de isorresistividades e de isoteores de
hidrocarbonetos no Caso 2.
-
7.3. Caso 3 solo residual
a) Investigao
Este posto encontra-se disposto sobremanto de alterao de rocha
basltica, onde osmateriais que compem o regolito so denatureza
argilosa.
A investigao deste stio contou apenascom prospeco direta, onde
foram realizados13 furos e coletadas 12 amostras de solo e 7de gua.
Os teores encontrados nas amostraspossibilitaram a inferncia de uma
envoltriade contaminao que pode ser apreciada nafigura 11.
Os teores mdios de hidrocarboneto emsolo foram da ordem de
2.100mg/kg e nospoos de monitoramento foram observadosvalores mdios
de 855.000mg/litro.
As caractersticas do meio fsicocondicionaram a pluma aos
primeiros metrosde profundidade, ficando os contaminantesretidos
nos horizontes superficiais do solo,uma vez que as diaclases
existentes na rochaencontram-se preenchidas por argilas.
b) Remediao
As avaliaes obtidas pelo diagnsticoserviram de suporte para
deciso do sistemade remediao a ser implantado. Para tal, osistema
escolhido envolveu o tratamento insitu, onde as guas subterrneas
locais sosubmetidas circulao em um circuitofechado, limitado em
seus extremos por poosde injeo montante e trincheira drenante
jusante do passivo.
O circuito envolve a percolao das guassubterrneas por um
biofiltro, constitudo porum material turfceo que funciona
comoabsorvedor, retendo assim boa parte doshidrocarbonetos de
petrleo em sua trama(figura 12).
A recirculao da gua pelo sistemapossibilita uma repetida
filtragem das guassubterrneas, capturando as partculas
dehidrocarbonetos arrastadas pelo fluxo impostopelo
bombeamento.
59
60
59
60
POSTO
LEGENDA:Curva de nvel
Edificaes
Envoltria da Plumade contaminao
Figura 11: Envoltria da pluma de contaminao.
Entretanto, o sistema no se restringe captura de hidrocarbonetos
pelo biofiltro. Aocontrrio, o sistema procura, atravs daaerao do
fludo e da adio de dispersantes,aumentar a atividade biolgica
(atenuao) ea mobilidade dos contaminantes (disperso)dentro do
circuito de tratamento.
Embora o sistema possa ser caracterizadocomo um pump-and-treat
com lavagem dosolo, na verdade o seu conceito est maisvinculado
bioestimulao, em virtude daparticipao dos reatores (biofiltros) e
daimplementao de oxignio no sistema.
A manuteno de nutrientes no local garantida pela presena de
sumidouros defossas spticas que foram mantidas emoperao na rea.
c) Avaliao dos resultados
O sistema operou de forma contnuadurante 4 meses, com baixssimo
consumo deenergia e um virtualmente nulo consumo de
-
mo-de-obra. A manuteno do sistemaconsistiu exclusivamente na
calibragem dossensores de acionamento e troca do filtrobiolgico, os
quais foram substitudosmensalmente.
A reduo de contaminantes, a despeito deterem ocorrido novas
contribuies decontaminantes durante o processo deremediao foi
satisfatria. Entretanto,presume-se que o incremento de oxignio
dosistema foi superior disponibilidade denutrientes no solo, o que
pode ter inibido abioconverso.
De qualquer forma as anlises de amostrasem gua (poos de
monitoramento) indicaramque os teores de hidrocarbonetos
foramreduzidos a teores inferiores a 350mg/litro,permitindo que a
atenuao naturaldesempenhe a depurao final do sistema.
Amostras do absorvedor de celulose foramcoletadas aps um ms de
funcionamento dosistema e revelaram a presena de
quantidades da ordem de 150.000mg/kg debase seca de TPH. A
quantidade retida nobiofiltro no seria capaz de justificar areduo
dos teores observados no local,sugerindo que a atenuao por
bioconversodeva ter sido o principal agente deremediao.
Quanto ao material extrado do biofiltro,ainda esto sendo
conduzidos estudos sobre anecessidade ou no de trat-los como
resduoscontaminados.
Experincias pregressas com esse materialem aplicaes de absoro de
derramamentosde diesel e leo cru indicam que osabsorvedores
turfceos so seletivos e sliberam o hidrocarboneto aps a
suadegradao. Como esse fenmeno aindarequer comprovao experimental,
atualmenteesto sendo conduzidos experimentos delongo prazo para
verificar a seletividade dosabsorvedores turfceos.
geotxtil
filtro flexvel
selo
brita "0"filtro biolgico
aspersor
vlvula
bomba de recalque
sentido de fluxo das guas subterrneas
tanquede aerao
distribuidor derecarga
poo de injeo
BIOFILTRO
TRINCHEIRADRENANTE
compressor de ar
tanque de acumulao
NA NA
bomba submersa
NA
tanque dedosagem
dodispersante
Nvel Fretico Livre
Figura 12: Arranjo do sistema de bioestimulao.
-
8. Concluses
A experincia adquirida com ainvestigao e interveno em
reascontaminadas por hidrocarbonetos em postosde abastecimento,
permite traar algumasconsideraes relevantes a respeito dastcnicas
de amostragem e sobre a eficinciados sistemas de remediao.
8.1. Quanto aos mtodos diretos
As amostragens diretas, mesmo queexecutadas em menor nmero, so
de vitalimportncia para quantificao dascontaminaes em
subsuperfcie.
Atualmente as atenes esto voltadaspara o grau de contaminao que
apresentamas guas subterrneas, principalmente na fasedissolvida.
Tcnicas de amostragem cada vezmais sofisticadas, so apresentadas
parasolucionar problemas com a confiabilidadedas amostragens, o que
reflete diretamente noresultado final, seja ele referente
aodiagnstico ou a remediao.
Mtodos analticos laboratoriais estosendo aprimorados, buscando a
exatido dosresultados, face ao rigorismo exigido pelosmodelos de
anlise de risco.
As sondagens mecnicas devem evoluirconsideravelmente para
acompanhar asexigncias que os diagnsticos paracontaminao com
hidrocarbonetos impem.
Os mtodos de prospeco com hlicesvazadas do tipo hollow steam
auger ou acravao de amostradores dedicados peloprocesso direct push
so, por ora, as tcnicasmais confiveis.
Quanto amostragem de gua, aamostragem atravs de poos
demonitoramentos ainda uma tcnicaconfivel, desde que o dispositivo
de coleo
seja eficiente para evitar a contaminao coma fase livre. Bombas
tipo bladder ou sistemasque garantam a excluso da fase livre
soimprescindveis.
O uso de bombas bexiga acopladas asondas CPT podem proporcionar
avanos naagilidade do diagnstico, mas ainda carecemde comprovao
experimental.
8.2. Quanto aos mtodos indiretos
O mtodo de prospeco geofsica poreletrorresistividade
apresentou-se como umaferramenta til no diagnstico de plumas
decontaminao por hidrocarbonetos ecombustveis correlatos.
Entretanto, a tcnicamostra-se mais acurada quando associada
adeterminados perfis de subsolo, especialmenteaqueles que favorecem
o contraste deresistividade a partir da presena do
prpriohidrocarboneto.
Em ambientes de depsitos recentes,especialmente nas vrzeas com
freticoprximo superfcie, a geofsica podedeterminar com relativa
acurcia a fase livrede contaminantes, ou seja, aquelasocorrncias
com maior participao dehidrocarbonetos nas imediaes da
superfciefretica livre. Para freticos comprofundidades superiores a
4 metros, adeterminao indireta da fase livre virtualmente impossvel
com arranjos deeletrodos em superfcie. Entretanto, astcnicas de
diagnstico com sondas verticaispermanentes ou acopladas em
equipamentosCPT (cone penetration test) podemproporcionar resolues
mais promissoras.
Em ambientes com menor saturao, ageofsica pode determinar a fase
adsorvida doscontaminantes, ou seja, aquela quecorresponde ao halo
de disperso dehidrocarbonetos, especialmente se esses
-
produtos forem mais viscosos como o diesel.Essa determinao,
todavia, s possui boacorrelao com a pluma de contaminaoquando essa
fase desenvolve-se em solos maisargilosos, onde o contraste de
condutividadeeltrica maior.
De modo geral, pode-se dizer que, quantomaior a disponibilidade
de eletrlitos nobackground, maior a participao doshidrocarbonetos
no contraste geoeltrico.
Por outro lado, sabe-se que os processos debioconverso podem ser
rpidos, sendoresponsveis pela reduo do pH, pelo arrastede slidos
(em especial ctions livres) e,portanto, pelo aumento da
condutividade dasfases adsorvida e dissolvida. Este fenmenopode
implicar em um contrasteparadoxalmente condutivo em solos que
sofortemente resistivos em seu nvel debackground. Assim, existe um
componentetempo-dependente na acurcia da tcnica
deeletrorresistividade, pois quanto mais antiga a contaminao, menos
resistiva ela deve seapresentar no solo.
O comportamento geoeltrico dascontaminaes com hidrocarbonetos no
solodepende do estgio de degradao dohidrocarboneto. Isto significa
quecontaminaes recentes, ou aquelas de purgacontnua ou
semi-permanente, devemsalientar melhor esse contraste resistivo
nosolo. Contrrio senso, os derramesinstantneos ou muito antigos,
podemapresentar-se to condutivos que os mtodosgeofsicos por
eletrorresistividade podem serincuos como ferramenta de
diagnstico.
Os estudos de caso abordados sugerem quea ferramenta da
eletrorresistividade pode sermuito til no diagnstico das plumas
decontaminao, mas cabe ao seu usurioreconhecer suas limitaes, o que
pode sercontemplado conhecendo-se a naturezageoeltrica do local, o
seu comportamento
hidrogeolgico e, sobretudo, do histrico dosincidentes de
contaminao.
8.3. Quanto aos processos deremediao
Sistemas baseados exclusivamente nobombeamento e tratamento
ex-situ so poucoeficientes e onerosos.
Nos casos em que as contaminaes somodestas, com fase livre
incipiente, sistemasbaseados na estimulao da bioconversoparecem ser
uma tendncia em virtude dobaixo custo e do bom resultado
proporcionadoa mdio prazo.
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