CAPACIDADE DE ATENUAÇÃO E TRANSPORTE DE CONTAMINANT ES EM UMA ANTIGA ÁREA DE DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDO S

URBANOS NO MUNICÍPIO DE LAGOA VERMELHA

Eduardo Pavan Korf Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental e Bolsista Pibic/CNPq – UPF

eduardokorf@gmail.com Antonio Thomé, Dr. Eng.

Professor/Pesquisador do curso de Engenharia Ambiental – UPF thome@upf.br

Pedro A. V. Escosteguy, Dr. Phd. Professor/Pesquisador do curso de Engenharia Ambiental – UPF

escosteguy@upf.br Graziele S. Boscatto Zanchetta

Mestranda do Programa de pós graduação em Engenharia – UPF consensu@consensuambiental.com.br

Evanisa F. R. Q. Melo, Dr. Professora/Pesquisadora do curso de Engenharia Ambiental – UPF

evanisa@upf.br Maria Elisabete Machado, Ms.

Doutoranda em Química Ambiental – UFRGS maria.e.pf@gmail.com

Leunir Laudimar Freitas Laboratorista e Acadêmico do Curso de Engenharia Civil – UPF

leunirfreitas@pop.com.br Resumo. Com a degradação de solos pelo impacto causado por lixiviado de aterros sanitários surge a necessidade de dados técnicos capazes de determinar o comportamento desses contaminantes com o solo. Deste modo, o objetivo, no presente trabalho foi avaliação da atenuação de contaminantes em um solo característico de uma antiga área de disposição de resíduos sólidos do município de Lagoa Vermelha. Para tal avaliação adotou-se o ensaio de coluna, que simula a lixiviação de poluentes pelo solo. Os ensaios realizados investigaram a remediação natural de diversos metais normalmente presentes no lixiviado, entre eles Cromo, Zinco, Cobre, Manganês, Cádmio e Chumbo. Foram realizados dois ensaios para a área de estudo. Os resultados confirmaram a validação da metodologia utilizada, sendo que o contaminante estudado apresentou significativa atenuação perante o solo.

Palavras-Chave: Lixiviado, Atenuação, Metais. 1. INTRODUÇÃO

A Problemática do lixo gerado nas cidades tem sido amplamente questionada nos últimos tempos, no que diz respeito à poluição e aos impactos ambientais causados pela incorreta disposição final dos resíduos. Hoje, muitos locais de disposição ainda são irregulares, os lixões. Na engenharia uma solução técnica adequada e aplicada para minimizar esse problema é a construção de aterros sanitários. Esses locais são planejados e projetados com o fim de evitar a contaminação do solo, do ar e das águas superficiais e subterrâneas.

A disposição de resíduos no aterro, em virtude de sua degradação, gera gases e resíduos líquidos percolados. Segundo Serafim (2003), o líquido percolado pode ser gerado pela umidade natural do lixo e pela água

.

oriunda da degradação de matéria orgânica durante o processo de decomposição. Quando a água percola através dos resíduos, várias substâncias orgânicas e inorgânicas são carreadas. O líquido percolado, cuja composição é muito variável, pode tanto escorrer e alcançar os corpos hídricos superficiais, como infiltrar no solo e atingir as águas subterrâneas, comprometendo sua qualidade e, por conseguinte, seu uso. (SISINNO e MOREIRA, 1996) O contato do líquido percolado com águas superficiais ou subterrâneas pode acarretar em diversas alterações naturais, como, por exemplo, trazer uma alta demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e alto valor de demanda química de oxigênio (DQO), e diversos compostos potencialmente tóxicos, entre eles os metais pesados.

A capacidade natural de atenuação do solo é um processo de estudo que vem atualmente ganhando enorme aceitação. Interpretada como uma remediação natural é uma estratégia de gerenciamento de áreas contaminadas que se baseia em mecanismos naturais para controle da frente contaminação. Esse processo natural refere-se, segundo Corseuil e Marins (1997), a processos físicos, químicos e biológicos que facilitam a degradação natural. Diversos estudos têm demonstrado que os processos naturais de atenuação limitam bastante o deslocamento dos contaminantes e, portanto reduzem a extensão da contaminação. Deste modo, esse processo como um todo, constitui-se uma forma de minimizar os riscos causados, monitorando-se o deslocamento da pluma de contaminação e assegurando-se que os pontos receptores não sejam contaminados. (Corseuil e Marins, 1997)

Para que se possa evidenciar que os processos naturais de remediação constituem-se a forma mais adequada de descontaminação é necessário que se faça um estudo complexo, abrangendo a determinação da magnitude e extensão da contaminação e demonstrando que a pluma de contaminação não irá migrar para regiões de risco potencial. No entanto, se tudo isso não evitar o deslocamento da pluma até o local de risco, algumas tecnologias que acelerem a degradação de contaminantes

deverão ser aplicadas. (Corseuil e Marins, 1997)

O comportamento de contaminantes é regido por alguns mecanismos de transporte através de meio poroso que estão associados a processos físicos e bioquímicos. Os processos em geral, envolvem os fenômenos de interações bio-físico-químicas que podem ocorrer entre o solo e o poluente. A figura 1 relaciona tais processos:

Figura 1. Mecanismo de transporte de contaminantes (Knop, 2005)

O principal objetivo do trabalho consiste

na avaliação da atenuação de contaminantes presentes no lixiviado, em um solo característico de uma área degradada de uma antiga área de disposição de resíduos sólidos urbanos do município de Lagoa Vermelha. 2. METODOLOGIA

Para o desenvolvimento da pesquisa, seguiu-se um roteiro de estudos conforme descrito a seguir (fig. 2):

.

Figura 2. Cronograma de estudos

A área de estudo contempla uma antiga

área de disposição de resíduos sólidos urbanos, o lixão linha Rincão do Engenho, localizado no município de Lagoa Vermelha.

A coleta de amostra de solo foi realizada em dois pontos amostrais, um local de solo original e um solo de fundo à área de disposição de resíduos sólidos. Para o solo de fundo o procedimento de coleta do material envolveu o auxílio de retroescavadeira para remoção das camadas e a coleta de material foi extraída de forma indeformada. Foram determinadas paralelamente a isso a densidade natural de campo e a umidade natural.

As figuras 3 e 4 representam, respectivamente, uma vista geral do local de estudo e a coleta de solo na antiga área de disposição de resíduos sólidos de lagoa Vermelha:

Figura 3. Vista da antiga área de disposição de

resíduos sólidos de Lagoa Vermelha

Figura 4. Amostragem de solo com o auxílio da

retroescavadeira

Após a coleta e preparação em laboratório, com o fim de caracterização do solo, foram realizados ensaios de caracterização geotécnica como limite de liquidez e plasticidade, peso específico real dos grãos, análise granulométrica e por fim por fim, as amostras foram classificadas pelo sistema HRB e pela classificação unificada de solo.

Para avaliação da capacidade de atenuação natural, adotou-se o ensaio de coluna (ASTM D4874, 1995), que, por meio de um equipamento de colunas, simula a lixiviação de um poluente pelo solo. As Figuras 5 e 6 demonstram o equipamento de coluna:

A

O-RING 2-242

NIPLE

B C

CONECTOR TUBULAÇÃO

CONECTOR TUBOLEITURA PRESSÃO

TUBULAÇÃO NYLON

NIPLE

ENTRADA PRESSÃO

TRANSDUTOR PRESSÃO

MANGUEIRA P/ NÍVEL

TORNEIRA COMUM 1/4"

NIPLE INOX

TORNEIRA INOX 1/4"

NIPLE INOX

TORNEIRA INOX 1/4"

TERMINAL BORBOLETA

SAÍDA EFLUENTE PERCOLADO

HASTE METÁLICA 8mm

ENTRADA EFLUENTE

Figura 5. Representação esquemática do equipamento de colunas (Alvez, 2005)

Coleta e

preparação de amostra de solo

Caracterização do solo

Preparação experimental

Moldagem de corpo de prova

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Coleta ou produção artificial de contaminante

Realização de ensaios de coluna

Caracterização

Análise de Percolado

Análise dos resultados e estabelecimentos de conclusões

.

Figura 6. Representação do equipamento de coluna em laboratório

Para técnica de ensaio utilizaram-se corpos

de prova de amostra indeformada. No entanto, em virtude das características do solo a campo, como presença de material inerte e alto grau de umidade, a moldagem a partir da amostra indeformada não foi possível. Desta foram, corpos de prova foram moldados, com ajuste de umidade e densidade equivalente a campo, utilizando solo coletado.

No local antigo de disposição de resíduos sólidos, não se dispunha de lixiviado como contaminante. Dessa forma, optou-se por reproduzir em laboratório um lixiviado artificial, inserindo concentrações pré-estabelecidas de um dado contaminante, neste caso, metais.

O ensaio de coluna é executado em duas etapas, sendo a primeira de saturação com água e a segunda na percolação do contaminante e geração de um líquido percolado. Ao longo do ensaio, utilizam-se pressões interna e externamente ao corpo de prova criando condições à geração de um líquido percolado e simulando características de campo. A figura 7 retrata a montagem do ensaio:

Figura 7. Montagem do equipamento de coluna

Com o solo coletado dos locais de estudo, optou-se por realizar dois ensaios utilizando o solo de fundo da área de disposição irregular do município de lagoa vermelha. No contaminante foram inseridas concentrações dos metais Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Manganês e Zinco, extrapolando-se o valor máximo permitido estabelecido pela portaria 518/04 do ministério da saúde (BRASIL, 2004), sendo a mesma considerada pelo âmbito de abrangência no território nacional. A tabela 1 demonstra os valores extrapolados inseridos no contaminante:

Tabela 1. Valores para enriquecimento do

contaminante

METAL Portaria 518/2004

Extrapolação Concentração extrapolada

inserida

Cádmio 0,005mg/l 10 0,05mg/l

Chumbo 0,01mg/l 10 0,10mg/l Cobre 2mg/l 10 20mg/l

Cromo 0,05mg/l 10 0,5mg/l Manganês 0,1mg/l 10 1mg/l

Zinco 5mg/l 2 10mg/l

As análises dos metais presentes nas cinco

amostras de percolado, após a realização de cada ensaio de atenuação, foram efetuadas junto ao laboratório de águas e análise de solos, localizados no centro de pesquisa em alimentos (CEPA) e faculdade de Agronomia da Universidade de Passo Fundo, respectivamente. Os parâmetros observados foram a atenuação natural dos metais presentes no contaminante em estudo, em temos de concentração final obtida no líquido percolado.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados dos ensaios de limite de liquidez e plasticidade indicaram um alto limite de liquidez (55%) e um limite de plasticidade de 34% acarretando um índice de plasticidade equivalente a 20.

Os resultados dos ensaios de peso específico real dos grãos, a umidade natural e peso específico natural de campo, para o solo característico da área podem ser verificados na tabela 2:

.

Tabela 2. Peso específico real, umidade e peso específico natural

Peso específico natural (kN/m³)

Peso específico real (kN/m³)

Umidade Natural (%)

16,75 28 39,45%

Os valores de peso específico e umidade

natural foram importantes no momento de moldagem de corpos de prova para ensaio de coluna, visto que de acordo com ASTM (1995), deve-se efetuar o ajuste da umidade de campo e densidade equivalente. Assim, tendo-se o volume dos cilindros de moldagem e a densidade de campo, facilmente pode-se calcular a massa a ser utilizada. Com base nesta quantia, foi possível ajustar o teor de umidade

de forma a conseguir o teor natural e tornar o corpo de prova ideal para o ensaio de coluna.

Os resultados de análise granulométrica indicaram um reduzido teor de argila para as áreas de solo analisadas. A tabela 3 demonstra esses resultados, bem como a figura 8 representa um gráfico de análise granulométrica para o solo de fundo:

Tabela 3. Resultados de análise granulométrica

Argila Silte Areia

Fina Areia Média

Areia Grossa

Pedregulho

Horizonte

A

33,82 29,15 29,53 7,50

SO

LO

OR

IGIN

AL

Horizonte

C

31,50 29,62 34,31 4,57

SOLO DE

FUNDO

38,08% 41,10% 16,68% 4,14%

Figura 8. Distribuição granulométrica para o solo de fundo

A tabela 4 representa o resultado de análise de metais presentes nas amostras de solo coletadas:

Tabela 4. Resultados de teores de metais presentes no solo

*ND= Não detectado pelo método.

As tabelas 5 e 6 demonstram os resultados do ensaio de coluna, observados para a área de disposição irregular de lagoa vermelha:

Tabela 5. Resultados observados no Ensaio 1

Área de estudo Lagoa Vermelha

Ensaio 1 Cr Zn Cu Mn Cd Pb Lixiviado 0,5 10 20 1 0,05 0,1

Vperc Vv

1º Leitura

0,085 0,35 0,07 0,31 ND* 0,14 0,986

2º Leitura

0,081 0,4 0,09 0,23 ND 0,05 2,00

3º Leitura

0,047 0,37 0,07 0,17 ND 0,05 3,00

EN

SA

IO D

E

CO

UL

NA

4º Leitura

0,05 0,36 0,07 0,2 ND 0,03 3,97

5º Leitura

0,052 0,35 0,07 1,17 ND 0,02 5,06

*ND= não detectado pelo método.

Metal Solo de Fundo Solo Original 1 2 3

Horizonte A

Horizonte C

mg/kg Zn 158,75 136,07 157,72 179,34 118,24 Cu 167,04 130,29 76,38 249,04 247,26 Mn 3.576,77 2.489,29 343,77 2.844,67 3.018,22 Fe 85.820,40 85.303,6 31.958,96 88.184,77 93.564,82 Pb 4,20 1,40 ND* ND ND Cd 0,40 0,00 ND ND ND Cr 14,10 3,40 ND ND ND

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000,001 0,01 0,1 1 10 100

Diâmetro (mm)

Porcentagem R

etid

a

argila silte areia fina média gr Peneiras Número 200 10 60 10 4

100

90

60

70

80

50

40

30

20

10

0

Porcen

tagem

Passad

a

.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Vperc/Vv

C/C

oTabela 6. Resultados observados no Ensaio 2

Área de estudo Lagoa Vermelha

Ensaio 1 Cr Zn Cu Mn Cd Pb Lixiviado 0,5 10 20 1 0,1** 0,1

Vperc Vv

1º Leitura

0 0,75 0,83 0,49 * * 0,74

2º Leitura

0 0,25 0,37 0,24 * * 1,44

3º Leitura

0 0,07 0,08 0,11 * * 1,94

EN

SA

IO D

E

CO

UL

NA

4º Leitura

0 0,1 0,03 0,23 * * 3,13

5º Leitura

0 0,11 0,11 0,24 * * 3,91

*Resultado em fase de análise. **Concentração extrapolada de 20 vezes em relação a portaria 518/04 em função do limite de detecção da análise.

A figura 9 representa graficamente o

comportamento do Manganês ao longo dos vazios percolados pela solução de lixiviado para os ensaios realizados:

Figura 9. Comportamento do Manganês ao

longo dos Ensaios

O comportamento do Zinco é retratados de forma gráfica, na figura 10, para o ensaio 1:

Figura 10. Comportamento observado para o

Zinco - Ensaio 1

As tabelas 5 e 6 permitiram enfatizar que o retardamento do contaminante de estudo é visualizado de forma explícita. As concentrações nas leituras do percolado apresentaram valores mínimos em relação à inserida e o comportamento de atenuação do solo é confirmado. No entanto, esse comportamento é cessado para o Manganês no 1º Ensaio (fig. 10) já com a percolação de cerca de 5 volumes de vazios. Já no 2º Ensaio visualiza-se uma retenção dos teores médios de 70% ao longo das leituras.

Para alguns metais como o Manganês, normalmente presente em solos, explica-se que a quantidade de metal presente no solo pode solubilizar a longo da percolação apresentando um acréscimo na leitura do percolado e antecipando o ponto em que ocorre o limite máximo de retenção.

Para o Zinco (fig. 10), houve uma retenção de aproximadamente 97% e 96% para o primeiro e segundo ensaio respectivamente. O Cromo obteve uma atenuação média de 94% para o primeiro ensaio, e no segundo ensaio de aproximadamente 100% pois não foi identificado no método de análise.

O Cobre foi atenuado em aproximadamente 99% para o primeiro e segundo ensaio respectivamente. Para o Cádmio registrou-se uma atenuação de aproximadamente 100% para no primeiro ensaio, pois não foi detectado pelo método de análise e o Chumbo, para o mesmo ensaio, teve uma retenção média em teores de aproximadamente 62,5%.

4. CONCLUSÕES

A classificação geotécnica obtida, com

base nos ensaios de caracterização das áreas de disposições irregulares, de acordo com o sistema rodoviário de classificação e com o sistema unificado indicou A-7-5 e MH respectivamente, característica de um solo siltoso e de alta compressibilidade.

Nos ensaios realizados, para a maioria dos metais, não foi possível atingir o limite máximo de atenuação do solo ao longo de uma quantidade significativa de poros percolados. Isto representou que a atenuação neste solo é evidente e significativa. No entanto, cabe ressaltar que seria necessário um tempo de

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Vperc/Vv

C/C

o

Ensaio 1

Ensaio 2

.

ensaio muito maior para atingir o ponto em que a atenuação cessa para todos os metais.

Para o segundo ensaio a atenuação limite de Manganês foi atingida indicando, da mesma forma, que a capacidade de atenuação é válida para os vazios percolados.

Pode-se dizer, então, que a capacidade de atenuação confirma que processos bio-físico-químicos acontecem naturalmente na solução do solo e podem ser responsáveis pela remediação natural.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao apoio fornecido

pelo CNPq, pelo financiamento de bolsa de pesquisa ao primeiro e segundo autor e a FAPERGS (projeto PRONEX-FAPERGS 0408410) pelo apoio financeiro concedido.

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ambientais e possibilidades de tratamento.” 2003. Disponível em: <www.ceset.unicamp.br/lte/Artigos/3fec2402.pdf> Acesso em: 28. junho. 2006

A. Knop; N. C. Consoli, “Transporte de contaminantes em solos: Processos físicos do transporte.” In: Seminário De Engenharia Geotécnica Do Rio Grande Do Sul, 3., 2005, Passo Fundo. Anais... Passo Fundo: ABMS/PPGENG, 2005. CD ROM.

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BRASIL, Ministério da Saúde, “Portaria nº 518, de 25 de março de 2004.” Estabelece procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências. Diário Oficial da república federativa do Brasil, Brasília, DF, nº 59, 26 de março de 2004. Seção 1, p 266.

C. W. C. Delgado, “Mecanismos de transporte de metais pesados.” In: Congresso Nacional De Meio Ambiente, 2, 2000, Salvador. Mini Curso. Salvador.

CETESB, Companhia De Tecnologia Em Saneamento Ambiental, “Decisão de

diretoria nº 195-2005-E. 2005.” Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/Solo/relatorios/tabela_valores_2005.pdf>. Acesso em 28. junho. 2006.

E. Azambuja; D.B. Cancelier; A. S. Nanni, “Contaminação dos solos por LNAPL: discussão sobre diagnósticos e remediação.” In: Simpósio De Prática De Engenharia Geotécnica Da Região Sul, 2, 2000, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: Pallotti, 2000. p. 01.

G. P. M. Alvez, “ Capacidade de atenuação de solos de fundo da lagoa anaeróbia da ETE araucárias.” 2005. 89p. Dissertação (Mestrado em infra-estrutura e meio-ambiente) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, 2005.

H. X. Corseuil; M. D. M. Marins, “Contaminação de águas subterrâneas por derramamentos de gasolina: o problema é grave?” 1997. Disponível em: <http://www.remas.ufsc.br/donwload/publicacao_08.pdf>. Acesso em: 18. Junho. 2006