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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
ROSA MARIA BOSQUE
Oxidação Química Avançada em área contaminada com hidrocarboneto de petróleo (BTEX e TPH): aplicação de
peróxido de hidrogênio e persulfato de sódio
Campinas
2016
ROSA MARIA BOSQUE
Oxidação Química Avançada em área contaminada com hidrocarboneto de petróleo (BTEX e TPH): aplicação de
peróxido de hidrogênio e persulfato de sódio
Dissertação de Mestrado apresentada à
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e
Urbanismo da Unicamp, como parte dos
requisitos exigidos para obtenção do título de
Mestra em Engenharia Civil, na área de
Saneamento e Ambiente.
Orientadora: Profa Dra Eglé Novaes Teixeira
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA
DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA ROSA MARIA
BOSQUE E ORIENTADA PELA PROFa DR
a EGLÈ NOVAES
TEIXEIRA.
ASSINATURA DA ORIENTADORA
Campinas
2016
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
Oxidação Química Avançada em área contaminada com hidrocarboneto de petróleo (BTEX e TPH): aplicação de
peróxido de hidrogênio e persulfato de sódio
Rosa Maria Bosque
Dissertação de Mestrado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
Profa Dra Eglé Novaes Teixeira Presidente e Orientadora – FEC / UNICAMP
Profa Dra Maria Eugênia Gimenez Boscov Universidade de São Paulo
Prof. Dr. Edson Tomaz FEM / UNICAMP
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
Campinas 2016
Agradeço a todas as pessoas que direta ou
indiretamente contribuíram para a
realização deste trabalho. Muito
particularmente, agradeço a Eglé, minha
orientadora, a minha família e minhas
filhas, Renata Bosquê e Flávia Bosquê
por estarem efetivamente sempre ao meu
lado e não somente em pensamentos.
RESUMO
BOSQUE, Rosa M. OXIDAÇÃO QUÍMICA AVANÇADA DE ÁREA CONTAMINADA
POR HIDROCARBONETOS DE PETRÓLEO (BTEX e TPH): APLICAÇÃO DE
SOLUÇÕES DE E PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E PERSULFATO DE SÓDIO.
Campinas: Faculdade de Engenharia Civil – UNICAMP, 2016. 163 p. Dissertação de
Mestrado – Faculdade de Engenharia Civil, UNICAMP, 2016.
O objetivo neste trabalho foi acompanhar e acompanhar o desenvolvimento do
processo de remediação “Fenton Like” ou Fenton Modificado diretamente em área
contaminada por hidrocarbonetos de petróleo durante as injeções e análises para comparação
dos resultados e a efetividade do processo quando comparado com os limites de intervenção
para benzeno, tolueno e xileno e hidrocarbonetos totais de petróleo. A oxidação química “in
situ” é um método de remediação cada vez mais empregado em áreas contaminadas de forma
a agilizar o processo de remediação local, por apresentar uma eficiência satisfatória na
redução da massa de contaminantes, como os hidrocarbonetos de petróleo, entre outros. O
processo é realizado durante um período de tempo relativamente curto, sem a necessidade de
movimentação de material contaminado e sua destinação e distribuição, que onera muito o
processo, bem como necessita em muitas vezes a recomposição da cava com solo com
certificado de procedência. Neste trabalho apresentam-se os resultados da aplicação da técnica
de oxidação química avançada “in situ”, com injeção de peróxido de nitrogênio em função da
formação do radical hidroxila e persulfato de sódio com a formação do radical hidroxila, para
a remediação de uma área impactada por compostos organoclorados, como BTEX e o TPH. A
efetividade deste método de remediação está relacionada com a complexidade do modelo
conceitual da contaminação e com a realização de estudos específicos, antes da realização das
atividades em escala total. Assim, neste trabalho se apresenta uma descrição e avaliação dos
procedimentos utilizados para a realização deste processo. No caso em estudo, observou-se
que o BTEX teve sua massa reduzida no aquífero após 18 meses da realização das atividades
de aplicação do agente oxidante em nível de remediação. As concentrações médias na área
foram reduzidas de 84,5% para BTEX e 85,9% para TPH, sendo que o BTEX ainda se
manteve acima do limite de 5µg/L, conforme preconizado pela CETESB, em função de rebote
ocorrido durante a fase de injeção em escala total em alguns poços de monitoramento. Com
relação aos índices de TPH de 600 µg/L, ficou inferior ao limite do padrão ambiental e à meta
de remediação calculada por avaliação de risco. O rebote em relação ao BTEX não é
significativo se comparado aos limites inicialmente medidos, e pode estar relacionado à
associação da heterogeneidade relativa do aquífero com as altas concentrações originais do
contaminante.
Palavras chaves: área contaminada, oxidação química, Fenton, Peróxido de hidrogênio,
Persulfato de Sódio, BTEX, TPH
ABSTRACT
BOSQUE, Rosa M. OXIDAÇÃO QUÍMICA AVANÇADA DE ÁREA CONTAMINADA
POR HIDROCARBONETOS DE PETRÓLEO (BTEX e TPH): APLICAÇÃO DE
SOLUÇÕES DE E PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO E PERSULFATO DE SÓDIO. Campinas: Faculdade de Engenharia Civil – UNICAMP, 2016. 163 p. Dissertação de
Mestrado – Faculdade de Engenharia Civil, UNICAMP, 2016.
The objective of this study was to follow the remediation process "Fenton Like "or
Modified Fenton directly in an area contaminated by petroleum hydrocarbons and monitor the
development of the process during the injections and analysis to compare the results and the
effectiveness of the process compared with the limits intervention for BTEX and TPH. The chemical
oxidation "in situ" is a remediation method increasingly used in contaminated areas in order to speed
up the local remediation process for providing a satisfactory effectiveness in reducing the mass of
contaminants such as petroleum hydrocarbons, among others. The process is carried out over a
relatively short period of time, without the need of contaminated material handling and placement and
distribution, which greatly burdens the process and need many times the recovery of the pit with soil
origin certificate. This paper presents the results of the application of advanced chemical oxidation
technique "in situ" with nitrogen peroxide injection due to the formation of sodium persulfate and
hydroxyl radical formation of hydroxyl radical for the remediation of an area impacted by
organochlorine compounds such as BTEX and TPH. The effectiveness of this remediation method is
related to the complexity of the conceptual model of contamination and the specific studies before
carrying out activities at full scale. Thus, this work presents a description and evaluation of the
procedures used to carry out this process. In this particular case, it was observed that the BTEX was
reduced mass in the aquifer after 18 months of the completion of the application of the oxidizing agent
inactivity level of remediation. The mean concentration in the area were reduced to 84.5% for BTEX
and 85.9% for TPH, however, the BTEX still remained above limit in 5μg/L, as recommended by
CETESB due rebound occurred during the phase injection function in full scale occurred in some
monitoring wells. For TPH the levels of 600mg/L, was below of the limit of environmental standard
and remediation target calculated by risk assessment. The rebound in relation to BTEX is not
significant compared to the limits initially measured, and can be related to the association of the
relative heterogeneity of the aquifer with high original contaminant concentrations.
Keywords: contaminated area, chemical oxidation, Fenton, hydrogen peroxide, sodium persulfate,
BTEX, TPH.
LISTA DE FIGURAS PÁGINA
Figura 3.1 Representação das estruturas de BTEX............................................ 26
Figura 3.2 Esquema de migração do hidrocarboneto na superfície................... 30
Figura 3.3 Distribuição das fases dos hidrocarbonetos de petróleo no caso de
vazamento de petróleo de tanques subterrâneos ..............................
31
Figura 3.4 Cenário de migração de contaminante a partir de modelagem
matemática........................................................................................
32
Figura 3.5 Previsão de distribuição de concentração a partir do vazamento de
contaminantes a partir de modelamento matemático........................
33
Figura 3.6 Mecanismos associados à migração de contaminantes em solos.... 34
Figura 3.7 Velocidade de advecção de um soluto através de um volume de
solo....................................................................................................
35
Figura 3.8 Exemplo dos três mecanismos físicos que contribuem para a
dispersão hidrodinâmica do soluto...................................................
36
Figura 3.9 Adsorção de cátions metálicos em função do pH............................. 39
Figura 3.10 Adsorção de alguns ânions em função do pH................................... 40
Figura 3.11 Processo de contaminação do subsolo e água subterrânea............... 47
Figura 3.12 Transmissividade e condutividade de um aquífero........................... 48
Figura 3.13 Esquema representativo das reações químicas que acontecem
durante o processo de oxidação química (“Band Gap”)...................
50
Figura 4.1 Extração de amostra de água através de “bayler”............................. 56
Figura 4.2 Equipamentos utilizados para captação de dados e amostras........... 58
Figura 4.3 Frascos para acondicionamento das amostras de água para BTEX.. 58
Figura 4.4 Sistema de mistura para persulfato de sódio e peróxido de
hidrogênio.........................................................................................
59
Figura 4.5 “Skid” contendo a solução de peróxido de hidrogênio 27,5%......... 60
Figura 4.6 Pálete contendo as embalagens de 25 kg de persulfato de sódio...... 61
Figura 4.7 Sistema de mistura e injeção da solução oxidante............................ 63
Figura 4.8 “Lay-out” dos poços de amostragem (PM) ...................................... 64
Figura 5.1 Mapa de localização da área investigada no município de
campinas...........................................................................................
67
Figura 5.2 “Lay-out” do antigo posto de distribuição de combustíveis............. 68
Figura 5.3 Mapa geológico regional – Campinas – SP...................................... 69
Figura 5.4 Localização dos pontos de amostragem do solo (abr. 2006)............ 70
Figura 5.5 Mapa hidrogeológico do Estado de São Paulo................................. 71
Figura 5.6 Modelo conceitual hidrológico da localização do antigo posto de
combustível.......................................................................................
73
Figura 5.7 Seções hidrogeológicas da área onde estava inserido o antigo
posto de combustível........................................................................
75
Figura 5.8 Desenho esquemático dos poços de injeção e de monitoramento.... 76
Figura 5.9 Seções hidrogeológicas da área onde está inserido o antigo posto... 77
Figura 5.10 Mapa poteciométrico: Nível médio de água de 1,53m..................... 78
Figura 5.11 Mapa poteciométrico: Nível médio de água de 4,72m..................... 78
Figura 5.12 Planta da área total, com as edificações, localização do posto e os
raios de influência dos contaminantes..............................................
79
Figura 5.13 Fotos da remediação local e constatação da contaminação do local.......... 81
Figura 5.14 Representação gráfica, em planta, da pluma de contaminação na
área sendo BTEX e TPH (out. 2007)................................................
82
PÁGINA
Figura 5.15 “Lay out” dos poços utilizados no processo de extração
multifásica (jan. 2008)......................................................................
83
Figura 5.16 “Lay-out” dos poços de injeção e monitoramento utilizados no
processo de extração multifásica (jan. 2008)....................................
84
Figura 5.17 Localização dos pontos de amostragem do solo............................... 87
Figura 5.18 Desenhos esquemáticos para os poços de injeção e monitoramento 88
Figura 5.19 Concentrações de BTEX encontradas na campanha “Base Line”
(dez. 2011)........................................................................................
89
Figura 5.20 Concentrações de TPH encontradas na campanha “Base Line”
(dez. 2011)........................................................................................
90
Figura 5.21 Comparação das concentrações de BTEX encontradas na “base
line” e 1a campanhas (jul. 2012).......................................................
93
Figura 5.22 Comparação das concentrações de TPH encontradas na “base
line” e 1a campanha (jul.2012)..........................................................
94
Figura 5.23 Comparação das concentrações de BTEX encontradas nas 1a e 2
a
campanhas (nov. 2012).....................................................................
96
Figura 5.24 Comparação das concentrações de TPH encontradas nas 1a e 2
a
campanhas (nov. 2012).....................................................................
96
Figura 5.25 Comparação das concentrações de BTEX encontradas nas 2a e 3
a
campanhas (ago. 2013).....................................................................
98
Figura 5.26 Comparação das concentrações de TPH encontradas nas 2a e 3
a
campanhas (ago. 2013).....................................................................
99
Figura 5.27 Comparação das concentrações de BTEX encontradas nas 3a e 4
a
campanhas (nov. 2013).....................................................................
101
Figura 5.28 Comparação das concentrações de TPH encontradas nas 3a e 4
a
campanhas (nov. 2013).....................................................................
102
Figura 5.29 Curva de evolução de BTEX e TPH durante o processo de
remediação (nov. 2013)....................................................................
103
Figura 5.30 Representação em 3D das concentrações médias de BTEX
decorrentes do processo de remediação (nov. 2013)........................
105
Figura 5.31 Concentrações médias de BTEX, por campanha, decorrentes do
processo de remediação (nov. 2013).................................................
105
Figura 5.32 Representação em 3D das concentrações médias de TPH
decorrentes do processo de remediação............................................
107
Figura 5.33 Concentração média de TPH, por campanha, decorrente do
processo de remediação....................................................................
107
Figura 5.34 Curva de ORP e OD no período da remediação............................... 108
Figura Ap. B.1 Evolução da condutividade durante o período de injeção................ 146
Figura Ap. B.2 Evolução da oxirredução durante o período de injeção.................... 146
Figura Ap. B.3 Evolução da oxigênio dissolvido durante o período de injeção........ 147
Figura Ap. B.4 Evolução da turbidez durante o período de injeção.......................... 147
Figura An. A.1 Esquema do raio de ação dos poços de injeção e monitoramento.... 153
Figura An. B.1 Sistema de injeção para o ensaio piloto (PI 3 e PI 15)..................... 157
Figura An. B.2 Sistema de injeção para o injeção em escala total e polimento........ 158
Figura An. C.1 Evolução da remediação quanto a BTEX na água subterrânea –
Nível 1,53m......................................................................................
160
PÁGINA
Figura An. C.2 Evolução da remediação quanto a BTEX na água subterrânea –
Nível 4,44m......................................................................................
161
Figura An. C.3 Evolução da remediação quanto a TPH na água subterrânea –
Nível 1,53m......................................................................................
162
Figura An. C.4 Evolução da remediação quanto a TPH na água subterrânea –
Nível 4,44m......................................................................................
163
LISTA DE TABELAS PÁGINA
Tabela 3.1 Parâmetros físico-químicos de importância para a
mobilidade dos hidrocarbonetos..............................................
27
Tabela 3.2 Características dos hidrocarbonetos encontrados no mercado 27
Tabela 3.3 Valores de densidade específica, viscosidade e ponto de
fluidez para alguns produtos derivados de petróleo................
29
Tabela 3.4 Exemplos de técnicas de remediação da zona não saturada.... 46
Tabela 3.5 Exemplos de técnicas de remediação da zona saturada.......... 46
Tabela 3.6 Propriedades de alguns aquíferos nacionais............................ 49
Tabela 3.7 Características dos principais oxidantes utilizados no
processo de oxidação química avançada.................................
51
Tabela 3.8 Principais reações e potencial elétrico dos oxidantes mais
usuais no processo de oxidação química avançada.................
52
Tabela 3.9 Reação do persulfato de sódio nas diversas faixas de pH....... 52
Tabela 3.10 Oxidação do persulfato de sódio e suas reações..................... 53
Tabela 3.11 Resultado das reações entre peróxido de hidrogênio, Fe e
contaminantes orgânicos do processo de Fenton....................
54
Tabela 3.12 Reações competitivas de peróxidos com altas taxas de •OH
que produzem efeito inibidor durante o processo de
degradação...............................................................................
54
Tabela 4.1 Critérios de estabilização dos poços de monitoramento ........ 59
Tabela 4.2 Propriedade da solução de peróxido de hidrogênio e persulfato de
sódio................................................................................................
61
Tabela 4.3 Dados verificados através dos poços de monitoramento
(PM) antes e após as injeções dos agentes oxidantes
realizadas nos poços de injeção (PI).......................................
62
Tabela 4.4 Características e parâmetros para realização do ensaio piloto......... 62
Tabela 4.5 Plano de injeção para o teste piloto (PI 3 e PI 20)........................... 63
Tabela 4.6 Plano de injeção para a para as demais campanhas (1a a 4
a)............ 65
Tabela 5.1 Caracterização geotécnica do ponto S11 (abr. 2006).............. 71
Tabela 5.2 Características dos sistemas de aquíferos da região
metropolitana de Campinas (RMC)........................................
72
Tabela 5.3 Parâmetros estabilizados “in situ” da água subterrânea na
campanha “base line” (2011)..................................................
87
Tabela 5.4 Campanhas realizadas no processo de remediação de dez.
2011 a nov. 2013.....................................................................
91
Tabela 5.5 Profundidade dos poços de injeção instalados........................ 91
Tabela 5.6 Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na
primeira campanha em escala total (jul.
2012)........................................................................................
92
PÁGINA
Tabela 5.7 Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na
segunda campanha (nov. 2012)...............................................
94
Tabela 5.8 Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na
terceira campanha (ago. 2013)................................................
97
Tabela 5.9 Parâmetros estabilizados “in situ” da água subterrânea na
quarta campanha, de polimento (nov. 2013)...........................
99
Tabela 5.10 Evolução das concentrações de BTEX (µg/L)........................ 104
Tabela 5.11 Evolução das concentrações de TPH (µg/L)........................... 106
Tabela Ap.A.1 Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão –
“Low-Flow” para o Ensaio Piloto - Campanha piloto e
análise pós-injeção..................................................................
128
Tabela An. A.1 Descrição detalhada dos principais elementos dos poços (PM e
PI)............................................................................................
153
LISTA DE SIGLAS, ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
ANP Agência Nacional do Petróleo
ABNT Associação Brasileira de Normas técnicas
API Agência Internacional do Petróleo
Ba Bahia
BC Banda de condução
Bco Branco
BTEX Benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno
BV Banda de Valência
Cágua Concentração do composto água
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CNHR Conselho Nacional de Recursos Hídricos
CO2 Dióxido de carbono
Coctanol Concentração do composto octanol
CONAMA Conselho Nacional de Meio ambiente
Condut. Condutividade
CRA Conestoga-Rovers e Associados Engenharia
DNAP Fase líquida não aquosa em água
e- Elétron
e-BC Elétron na banca de condução
EPA Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América
Eq. Equação
et al. E outros
etc. Etecetera
Fe2+
Íon ferroso
Fe3+
Íon férrico
g/m³ Grama por metro cúbico
h Lacuna
h+
BV Lacuna na banda de valência
H2O Água
H2O2 Peróxido de hidrogênio
Hi Constante de Henry (atm / mol m3 de água)
HO2+
Ânion hidroperóxido
HO2-
Íon hidroperóxido
HO2• Radical peridroxil
HOH Hidratação catalítica
HSO4
- Hidrogenossulfato
HSO5- Peroximonosulfato
Hv Comprimento de onda
HX Hidroalogenação / hidrohalogenidreto
i Gradiente hidráulico
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IPT Instituto de Pesquisas Tecnológicas
ISCO Oxidação química avançada “in situ”
K Condutividade hidráulica (LT-1
)
KOC Coeficiente de partição no carbono orgânico
KOM Coeficiente de matéria orgânica no solo
KOW Coeficiente de partição
L Leste; Litro, Comprimento
LNAPL Fase líquida não aquosa leve
LOG Logaritmo
m Metro
m2/s Metro quadrado por segundo
m3 Metro cúbico
Máx. Máximo
MCT Ministério da Ciência e Tecnologia do Brasil
MECL Modelo de Exposição Conceitual do Local
MG Minas Gerais
Mín. Mínimo
MnO2 Dióxido de manganês
MnO4- Permanganato de potássio
MO Matéria orgânica
MPE Extração multifásica
mTU Medida de turbidez
mV Milivolt
N Norte
NA Nível de água
NAPL Fase líquida não aquosa
NBR Norma Brasileira
O Oeste
O2 Oxigênio
O2•- Íon superóxido
O3 Ozônio
ºC Grau Celsius
OD Oxigênio dissolvido
OH Hidroxila
OH- Íon hidroxila
OHads Hidroxila adsorvida
•OH2 Radical peroxíla
•OH2
- Íon peroxila
ORP Potencial elétrico
O2(g) Oxigênio gasoso
pH Potencial hidrogeniônico
PI Poço de injeção
Pi Pressão parcial da substância (expressa em atm)
PID Detector de fotoionização
PM Poço de monitoramento
R Radical orgânico
R+ Ânion orgânico
Redox Fator de redução
RJ Rio de Janeiro
RMC Região Metropolitana de Campinas
ROH Composto hidroxilado
RX Radical orgânico
QAV Querosene de aviação
S Poço de sondagem; Sul; Coeficiente de armazenamento
S2O82-
Persulfato
SASC Serviço de armazenamento subterrâneo de combustíveis
Sc Capacidade específica; coeficiente de armazenamento
SO Sudoeste
SO42-
Sulfato
•SO4- Radical sulfato
SOVC Compostos orgânicos semi-voláteis
SP São Paulo
Ss Coeficiente de armazenamento específico
SU Sudeste
SVE Sistema de extração multifásico
Sw Grau de solubilidade em água
Sy Produção específica
T Temperatura; Transmissividade; Tempo
TiO2 Dióxido de titânio
TPH Hidrocarboneto total de petróleo
UGRHI Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos
UNICAMP Universidade Estadual de Campinas
USEPA Agência de Proteção Ambiental dos Estados da América
UV Ultra violeta
V Volts; Velocidade de percolação; Velocidade
v Velocidade linear média
VOC Compostos orgânicos voláteis
Xi Fração molar da substância ou fase líquida (mol / m3 de água)
% Percentual
µg Micrograma
µs/cm Micro Siemens por centímetro
CnH(2n+2) Fórmula básica dos alcanos
CnH(2n-2) Formula básica dos alcinos
CnH2n Fórmula básica dos cicloalcanos
CnHn Fórmula básica dos aromáticos
≥ Maior ou igual
SUMÁRIO
PÁGINA
1 Introdução........................................................................................................ 21
2 Objetivo........................................................................................................... 24
2.1 Objetivo geral ................................................................................................. 24
2.2 Objetivos específicos ...................................................................................... 24
3 Revisão bibliográfica....................................................................................... 25
3.1 Hidrocarboneto de petróleo............................................................................. 25
3.1.1 Composição dos hidrocarbonetos ................................................................... 26
3.1.2 Coeficiente de partição (Kow).......................................................................... 28
3.1.3 Dinâmica dos hidrocarbonetos no subsolo...................................................... 29
3.2 Mecanismos de transporte de poluentes no solo............................................. 31
3.3 Processos físicos de transporte ....................................................................... 34
3.3.1 Advecção ........................................................................................................ 34
3.3.2 Dispersão mecânica ou hidrodinâmica............................................................ 35
3.3.3 Difusão............................................................................................................ 36
3.4 Processos biofísico-químicos.de transporte..................................................... 36
3.4.1 Mecanismos com efeito de retardamento ou aceleração................................. 37
3.4.1.1 Adsorção.......................................................................................................... 37
3.4.1.2 Desadsorção ou dessorção............................................................................... 37
3.4.1.3 Precipitação / dissolução................................................................................. 38
3.4.1.4 Troca iônica..................................................................................................... 38
3.4.1.5 Co-solvência.................................................................................................... 40
3.4.1.6 Complexação................................................................................................... 40
3.4.1.7 Ionização.......................................................................................................... 41
3.4.1.8 Sorção hidrofóbica.......................................................................................... 41
3.4.1.9 Mecanismos microbiológico .......................................................................... 42
3.4.1.10 Filtração........................................................................................................... 42
3.4.2 Mecanismos com efeito de degradação ou decaimento.................................. 43
3.4.2.1 Oxidorredução................................................................................................. 43
3.4.2.2 Hidrólise.......................................................................................................... 43
3.4.2.3 Metabolização.................................................................................................. 44
3.4.2.4 Evaporação / volatilização............................................................................... 44
3.5 Sistemas de tratamento.................................................................................... 45
3.6 Aquíferos......................................................................................................... 46
3.6.1 Propriedades dos aquíferos ............................................................................. 47
3.7 Fotocatálise...................................................................................................... 49
3.8 Oxidação química avançada “in situ” (ISCO)................................................. 50
3.9 Características físico-químicas do persulfato e suas reações.......................... 51
3.10 Características físico-químicas do peróxido de hidrogênio e suas reações..... 53
4 Metodologia..................................................................................................... 55
4.1 Caracterização da área..................................................................................... 55
4.2 Apresentação geral.......................................................................................... 55
4.3 Amostragem de águas subterrâneas................................................................. 55
PÁGINA 4.4 Sistemas de mistura e injeção.......................................................................... 59
4.4.1 Preparo da solução de peróxido de hidrogênio................................................ 60
4.4.2 Preparo da solução de persulfato de sódio...................................................... 60
4.5 Plano de injeção............................................................................................... 61
4.5.1 Plano de injeção – ensaio piloto (PM 3 e PM 15) .......................................... 62
4.5.2 Etapa de aplicação das demais campanhas...................................................... 64
4.6 Tratamento dos dados: padrões de referência de qualidade............................ 65
5 Resultados........................................................................................................ 67
5.1 Localização da área......................................................................................... 67
5.2 Caracterização do solo..................................................................................... 69
5.3 Caracterização dos aquíferos e dos poços de monitoramento e injeção
instalados........................................................................................................
71
5.4 Histórico da remediação local......................................................................... 79
5.5 Resultados da “Base Line” – Injeção piloto (PM 3 e PM 15)......................... 86
5.6 Resultados obtidos para cada uma das etapas de remediação acompanhadas 90
5.6.1 Primeira campanha analítica............................................................................ 91
5.6.2 Segunda campanha analítica............................................................................ 93
5.6.3 Terceira campanha analítica............................................................................ 97
5.6.4 Quarta campanha analítica (de polimento)...................................................... 99
5.7 Comparação dos resultados............................................................................. 102
5.7.1 Comparação dos resultados obtidos para BTEX............................................. 103
5.7.2 Comparação dos resultados obtidos para TPH................................................ 106
6 Discussão......................................................................................................... 109
6.1 Evolução da remediação a partir dos indicadores operacionais...................... 109
6.2 Discussão geral dos resultados........................................................................ 110
7 Conclusão........................................................................................................ 114
8 Recomendações............................................................................................... 117
Referências ..................................................................................................... 118
Apêndices........................................................................................................ 126
Apêndice A – Tabelas com resultados obtidos durante monitoramento dos
poços através de sonda multiparâmetros ........................................................
127
Apêndice B – Gráficos da evolução dos parâmetros de monitoramento......... 145
Anexos............................................................................................................. 148
Anexo A – Metodologia dos trabalhos executados na área em estudo,
anteriores a este trabalho de dissertação..........................................................
149
A.1 Caracterização da hidrologia e hidrogeologia da área de estudo e
aquíferos existentes na região..........................................................................
150
A.2 Modelagem matemática de fluxo das águas subterrâneas e de
transporte de contaminantes............................................................................
151
A.3 Perfuração dos poços de monitoramento e de injeção.............................. 152
A.4 Levantamento planialtimétrico................................................................. 154
A.5 Ensaio de permeabilidade......................................................................... 154
A.6 Velocidade da água subterrânea............................................................... 154
A.7 Etapas previstas para o processo de remediação do antigo posto............. 155
Anexo B – Esquema dos dois sistemas de injeção das soluções oxidantes..... 156
Anexo C – Representação gráfica dos resultados das análises para BTEX e
TPH..................................................................................................................
159
PÁGINA
C.1 Resultados para BTEX 1.53 m................................................................. 160
C.2 Resultados para BTEX 4.4 m................................................................... 161
C.3 Resultados para TPH 1,53 m.................................................................... 162
C.4 Resultados para TPH 4.4 m...................................................................... 163
21
1 INTRODUÇÃO
O desenvolvimento da indústria e de seus processos produtivos cada vez mais
solicitados pela sociedade em geral contribuiu para que inúmeras empresas fossem instaladas
em localidades onde a infraestrutura estivesse presente e, consequentemente, propiciando o
progresso local e o crescimento demográfico. O crescimento desorganizado e a falta de
preocupação com os subprodutos oriundos desses processos ocasionaram a contaminação de
solos e águas, inclusive, por hidrocarbonetos de petróleo que ocorrem por derramamentos
acidentais durante o transporte ou pelo vazamento de tanques enterrados. Independentemente
das diferentes utilizações, cada ponto na produção ou distribuição do petróleo e seus
derivados é armazenado em tanques aéreos ou subterrâneos. O potencial de derramamento de
óleo é significativo, inclusive no bocal do tanque durante seu abastecimento. Os efeitos do
petróleo derramado, muitas vezes, representam sérias ameaças ao ambiente e em alguns casos
não é possível atingir os níveis de remediação exigidos pela legislação (MANCINI, 2002).
Os caminhos mais comuns de contaminação do solo e da água subterrânea estão
na ruptura de tubulações e vazamentos de tanques subterrâneos, os quais são utilizados em
postos de gasolina ou aplicações industriais. A maioria das contaminações é antiga e, a partir
da Resolução CONAMA 273 (BRASIL, 2000) e NBR 13.786 (ABNT, 2005), os tanques dos
postos de combustíveis devem possuir parede dupla, equipamento de monitoramento instalado
e, para verificar falhas, é exigida também a instalação de dispositivo antitransbordante. A
Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América (EPA, 1997) dispõe sobre o
armazenamento subterrâneo, acrescenta a proteção catódica contra a corrosão e não permite
que sejam projetados sem a dupla parede com fibra de vidro reforçado para resistir à
subsidência do solo, pois são muito propensos a falhas e vazamentos.
Em função das dificuldades para remediação de áreas contaminadas, uma técnica
eficiente de remediação de solo contaminado por hidrocarbonetos de petróleo é a utilização da
oxidação química avançada “in situ” a partir da ativação do persulfato utilizando o peróxido
de hidrogênio, de forma que o radical hidroxila inicie toda a cadeia de formação dos outros
radicais, da mesma forma que os radicais sulfatos podem estimular a formação de radicais
hidroxila, renovando o ciclo de oxidação e a mineralização dos compostos.
Ambos reagem de forma seletiva, onde as hidroxilas destroem os contaminantes
mais reativos e os sulfatos, eliminando os compostos mais recalcitrantes, melhoram a
22
eficiência e eficácia no processo de eliminação dos riscos químicos dos contaminantes
oriundos dos referidos vazamentos dos tanques enterrados de combustíveis, sejam estes
pertencentes às refinarias, postos de distribuição de combustíveis ou demais atividades onde
exista a necessidade de armazenamento, distribuição e enchimento desses tanques, os quais,
em sua maioria, têm mais de 15 anos e não estão enquadrados na legislação vigente.
Dentre as técnicas de oxidação química, o peróxido de hidrogênio é altamente
reativo com hidrocarbonetos. É o oxidante mais comum e com mais dados na literatura, sendo
capaz de oxidar uma vasta gama de contaminantes com resultados satisfatórios para derivados
de petróleo quando o H2O2 ativado com Fe2+
também chamada de “Fenton-like” (WATTS;
HOWSAWKENG; TEEL, 2005).
Entretanto sua eficiência não é consensual em solos devido à limitação desse
oxidante quanto à sua estabilidade em algumas matrizes (DOMINGUEZ apud FERNANDES,
2012), onde rapidamente se decompõe, restringindo seu transporte e sua eficácia. Em solução
aquosa o H2O2 apresenta um potencial padrão de oxirredução de 1,8V (EPA, 1996).
Existem ainda outros importantes oxidantes como o persulfato, cujo potencial é
2,01V, valor comparável ao do ozônio que é 2,07V, sendo este último um importante
oxidante, muito utilizado na atualidade (DOMINGUEZ apud FERNANDES, 2012), porém
por ser gasoso apresenta um baixo raio de eficácia em solos saturados. O permanganato
(1,70V) também tem sido muito utilizado para oxidação de hidrocarbonetos poliaromáticos
(EPA, 1996).
Apesar de ser um oxidante potente, o ânion persulfato por si só apresenta taxas de
reação cineticamente lentas para a maioria dos contaminantes recalcitrantes, porém segundo
estudos (HUANG; COUTTENYE; HOAG, 2005), essas taxas podem ser substancialmente
incrementadas por diversos processos de ativação e consequente geração dos radicais sulfatos,
apresentando vantagens frente às outras técnicas oxidativas, como a rapidez cinética e a
estabilidade, principalmente se comparado ao radical hidroxila. O sulfato tem maior
capacidade para ser transportado a distâncias maiores em função de suas características.
A importância da manutenção de solo e aquíferos dentro das condições de utilização, de
acordo com a sua classificação, é dever de todos, haja vista que se trata de bem comum, onde
qualquer irregularidade deve ser corrigida o quanto antes para evitar impactos ainda maiores e
de difícil correção, uma vez que os acidentes acontecem em grandes áreas e a dificuldade em
gerenciar este tipo de situação é complexa em função dos padrões do local, do contaminante e
23
do processo a ser aplicado. A remediação da área do local pode não alcançar os valores
previstos ou de enquadramento à legislação vigente. É a partir da verificação do processo e
dos resultados obtidos nas condições apresentadas, é que se verifica a importância deste
trabalho, o qual pode auxiliar caso seja necessária nova tomada de decisão e até mesmo a
mudança de processo, caso o valor final se mantenha acima do padrão de intervenção
CETESB.
24
2 OBJETIVOS
Este capítulo foi sub-dividido em duas partes, objetivo geral e específico.
2.1 Objetivo geral
O objetivo deste estudo foi verificar a evolução e eficiência do processo de
remediação da pluma de contaminação por hidrocarboneto de petróleo existente na área do
antigo posto de combustíveis e discutir a evolução dos parâmetros e a eficiência do processo
de remediação da pluma de contaminantes de benzeno e total hidrocarboneto de petróleo
(BTEX e TPH) em campo e a tecnologia por oxidação química avançada, processo Fenton
modificado, implantado em área contaminada de antigo posto de combustível.
2.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos para este trabalho foram:
levantar as características da contaminação da área onde estavam instalados os
tanques de combustíveis do antigo posto de abastecimento com relação a benzeno e
hidrocarboneto total de petróleo (BTEX e TPH), bem como delimitação da pluma de
contaminação existente;
verificar a eficiência da aplicação das soluções de hidróxido de hidrogênio e de
peróxido de sódio da aplicação piloto em escala real;
acompanhar os resultados das injeções da solução oxidante antes e após cada uma
das aplicações em cada uma das campanhas para acompanhamento do
comportamento da pluma de contaminação existente;
verificar os níveis de contaminação final após o processo de injeção; e,
discutir os parâmetros obtidos sob a luz das exigências do órgão ambiental
(CETESB).
25
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A revisão bibliográfica foi dividida em: hidrocarboneto de petróleo, mecanismos
de transporte de poluentes no solo, processos físicos de transporte, processos bio-físico-
químicos de transporte, sistemas de tratamento, aquíferos, fotocatálise, oxidação química
avançada “in situ” (ISCO), características físico-químicas do persulfato e suas reações e
características físico-químicas do peróxido de hidrogênio e suas reações.
3.1 Hidrocarboneto de petróleo
Os hidrocarbonetos são compostos formados apenas por átomos de carbono e
hidrogênio que correspondem a mais de 85% da composição do óleo cru. Por este motivo são
utilizados como indicadores de poluição por produtos derivados de petróleo. De acordo com a
composição molecular, a maioria destes constituintes é classificada como alcanos, alcenos,
cicloalcanos e aromáticos (API, 1999):
os alcanos, CnH(2n+2), também chamados de parafinas, são hidrocarbonetos
alifálicos saturados, ou seja, possuem cadeiras carbônicas acíclicas (abertas),
lineares ou ramificadas e ligações sempre entre os átomos de carbono;
os alcenos, CnH(2n-2) também chamados de olefinas ou isoparafinas, são
hidrocarbonetos alifálicos insaturados, por apresentarem alguma ligação dupla entre
os átomos de carbono. Geralmente não estão presentes no óleo cru, mas são comuns
nos produtos refinados, tais como a gasolina;
os cicloalcanos, CnH2n, também chamados de naftalenos ou cicloparafinas, são
hidrocarbonetos cíclicos saturados, caracterizados por cadeiras carbônicas fechadas
com ligações simples entre os átomos de carbono. Compreendem cerca de 50% da
composição do óleo cru, sendo estáveis e relativamente insolúveis em água; e,
os aromáticos, CnHn, são hidrocarbonetos caracterizados pela presença de anéis
benzênicos (cadeira fechada formada por seis átomos de carbono). São
considerados os compostos mais solúveis e mais tóxicos do óleo cru, sendo
associados a efeitos tóxicos e carcinogênicos.
26
Considerando-se o peso molecular, pode-se afirmar ainda que o óleo cru é
formado por diversas combinações entre os compostos de baixo, médio e alto peso molecular,
os quais apresentam as seguintes características (API, 1999):
os compostos de baixo peso molecular (C1 a C10) são formados por moléculas
pequenas com poucos átomos de carbono em cada molécula. Apresentam alta
volatilidade, denominado como compostos orgânicos voláteis (VOC), evaporando e
dissolvendo prontamente sem deixar resíduo. Por este motivo são mais
biodisponíveis, ou seja, têm grande propensão a serem absorvidos por organismos
vivos, sendo o sistema respiratório a principal via de exposição. São potencialmente
inflamáveis;
os compostos de médio peso molecular (C11 a C22) são formados por moléculas
complexas quanto a evaporação, dissolução e resíduo remanescente, são compostos
orgânicos semivoláteis (SVOC) e menos biodisponíveis; e,
os compostos de alto peso molecular (≥ C23) são formados por moléculas
grandes, que possuem baixa capacidade de residência no ambiente, o que aumenta o
risco de exposição, cujas via principal é o contato direto.
3.1.1 Composição dos hidrocarbonetos
O petróleo bruto é constituído por compostos aromáticos mononucleares e que
apresentam de 6 a 8 carbonos (figura 3.1), conhecidos como BTEX (benzeno, tolueno e
xileno), os quais são extremamente valorizados pelas suas aplicações nas indústrias
petroquímicas, solventes e combustíveis de alta octanagem.
Figura 3.1 – Representação de estruturas do BTEX
Fonte: Mazzuco, 2006
27
Os hidrocarbonetos aromáticos são geralmente compostos tóxicos e possuem
grande mobilidade em água, em função da sua alta solubilidade. Hidrocarbonetos aromáticos
têm também alta mobilidade em sistemas solo-água, característica que pode ser representada
significativamente pelo menor coeficiente de partição entre octanol-água (Kow).
Um menor coeficiente de partição implica em uma lenta absorção no solo e,
consequentemente, um transporte preferencial via água. Além de migrarem mais rapidamente
através das águas atingindo mananciais de abastecimento, os compostos aromáticos
apresentam toxicidades crônicas significativas (TIBURIOS et al.; WATTS et al. apud
NAKHLA, 2003). Coeficiente de partição é tratado no item 3.1.2.
Os compostos aromáticos como BTEX perfazem cerca de 10 a 59% da gasolina
(massa/massa), enquanto que os hidrocarbonetos alifáticos compreendem 41 a 62%. Os
hidrocarbonetos aromáticos são geralmente mais tóxicos que os compostos alifáticos com o
mesmo número de carbonos e possuem maior mobilidade em água em função da sua
solubilidade em água ser da ordem de 3 a 5 vezes maior, de acordo com os dados constantes
da tabela 3.1.
Tabela 3.1 – Parâmetros físico-químicos de importância para a mobilidade dos
hidrocarbonetos
Composto Solubilidade em água (mg/L) LOG Kow
Benzeno 17602,12 2,12
Tolueno 5322,73 2,73
Xileno 163,00 a 185,00 2,95 a 3,26
Nonano 0,122 4,67
Decano 0,021 6,69
Dodecano 0,005 7,24
Fonte: TIBURIOS et al.; WATTS et al. apud NAKHLA, 2003
Outras características dos hidrocarbonetos são apresentadas na tabela 3.2.
Tabela 3.2 – Características dos hidrocarbonetos encontrados no mercado
Tipo Principais propriedades
Tipo I – Produtos refinados muitos
leves
(gasolina, nafta, solventes e gasolina
de aviação 90/100).
Muito volátil e altamente inflamável
Elevada taxa de evaporação
Baixa viscosidade
Peso específico menor que 0,80
Toxicidade aguda elevada para a biota
Continua
28
Tabela 3.2 – Características dos hidrocarbonetos encontrados no mercado
Conclusão
Tipo Principais propriedades
Tipo II – Produtos semelhantes ao
diesel e petróleos brutos leves
(óleo combustível, querosene (QAV),
combustível marítimo, petróleo bruto).
Moderadamente volátil
Evaporação das frações leves
Peso específico de 0,80 a 0,85
Toxicidade aguda moderada a elevada para a
biota; toxicidade específica do produto
diretamente relacionada com o tipo e
concentração dos compostos aromáticos na fração
solúvel na água.
Tipo III – Hidrocarbonetos médios e
produtos intermediários
(petróleo bruto, óleos combustíveis
intermediários e óleos lubrificantes)
Moderadamente volátil
Evaporação até 1/3 do volume derramado
Viscosidade moderada a elevada
Peso específico de 0,85 a 0,95
Toxicidade aguda variável para a biota,
dependendo da quantidade da fração leve
Podem formar emulsões estáveis
Tipo IV – Petróleo Bruto pesado e
produtos residuais
(petróleo bruto, bunker C e óleo
combustível)
Ligeiramente volátil
Evaporação de uma pequena parcela do volume
derramado
Muitos viscosos a semi-sólidos; podem tornar-se
menos viscosos quando aquecidos pela luz solar
Peso específico de 0,95 a 1,00
Baixa toxicidade aguda relativamente aos outros
tipos de hidrocarbonetos
Formam emulsões estáveis.
Fonte: FRONAPE, 2002
3.1.2 Coeficiente de partição (Kow)
O coeficiente de partição octanol-água (Kow) é definido como a razão da
concentração de um composto orgânico dissolvido entre o octanol e a água em equilíbrio.
Desta forma, o Kow descreve a tendência de partição de um composto entre uma fase orgânica
e uma fase aquosa de acordo com a eq. 1. Quanto maior esta relação, maior a hidrofobia do
composto. Em outras palavras, este coeficiente é uma medida do quão hidrofóbico é o
composto (FETTER, 1994). O Kow é ainda uma medida do potencial de sorção, ou seja, do
potencial de um contaminante orgânico ser adsorvido pela matéria orgânica presente no solo.
Kow
=
Coctanol / Cágua
eq. 1
onde:
29
Kow = Coeficiente de partição;
Coctanol = Concentração do composto no octanol; e,
Cágua = Concentração do composto na água.
O coeficiente Kow é correlacionado com o grau de solubilidade na água (SW)
para muitos compostos orgânicos. Em geral hidrocarbonetos têm baixa solubilidade em água e
apresentam altos valores de Kow. Substâncias que sofrem ionização ou que se associam em
solução podem apresentar valores não usuais de Kow (KNOP, 2004).
Na tabela 3.3 estão apresentadas algumas propriedades importantes dos
hidrocarbonetos de petróleo, onde os policíclicos aromáticos possuem baixa mobilidade no
ambiente, tanto em relação à fase aquosa, pois possuem baixas solubilidades, quanto em
relação à volatilização, pois apresentam baixos valores de pressão de vapor.
Tabela 3.3 – Valores de densidade específica, viscosidade e ponto de fluidez para alguns
produtos derivados de petróleo
Produtos Densidade específica Viscosidade [20ºC]
(m2/s)
Ponto de fluidez (ºC)
Gasolina 0,74 – 0,73 5 x 10-7
Não aplicável
Querosene 0,80 – 0,88 2,0 – 3,5 x 10-7
-17,78
Diesel 0,88 2,25 – 5,0 x 10-5
-6,67
Óleos Lubrificantes 0,87 7,9 – 8,6 x 10-5
-37,22
Fonte: adaptado de API, 1999
3.1.3 Dinâmica dos hidrocarbonetos no subsolo
Os hidrocarbonetos, ao serem liberados para o ambiente, através de vazamentos
ou derramamentos em tanques subterrâneos ou durante o seu abastecimento, migram
verticalmente pela zona não saturada do solo, sob a influência das forças gravitacionais e
capilares (SCOTT, 2000).
De modo geral, se o volume despejado na subsuperfície for pequeno em relação à
capacidade de retenção do solo e a pluma de contaminação não tiver atingido o nível de água,
a massa de contaminantes tenderá a ficar imóvel, sorvida ou presa por capilaridade nas
partículas de solo. Se o volume do vazamento superar a capacidade de retenção do solo
(figura 3.2), a frente da pluma de contaminação avançará até atingir o nível de água e,
dependendo da densidade do material despejado (tabela 3.3), a massa de contaminantes
poderá ficar acumulada sobre o nível de água ou descer até encontrar um estrato menos
30
permeável, onde ficará acumulada. Em geral, os hidrocarbonetos de petróleo tipicamente
armazenados em tanques subterrâneos têm densidade menor que a da água e, portanto, em
caso de vazamentos, a massa de contaminantes tende a flutuar sobre o nível de água (EPA
1996).
Figura 3.2 – Esquema de migração do hidrocarboneto na subsuperfície
Fonte: modificado de Powers apud Kaipper, 2003
O escoamento dos hidrocarbonetos em meio saturado sempre é bifásico por serem
compostos orgânicos que apresentam baixa miscibilidade em água. De acordo com a
densidade os hidrocarbonetos recebem as denominações, (MARIANO, 2006):
LNAPL (“light non-aqueous phase liquid” ou fase líquida não aquosa leve) –
caracterizado por possuir densidade menor que a água. Os hidrocarbonetos com
esta característica estão geralmente associados com a produção, refino e
distribuição de produtos de petróleo, como exemplo, a gasolina e o óleo diesel; e,
DNAPL (“dense non-aqueous phase liquid” ou fase liquida não aquosa densa) –
caracterizado por possuir densidade maior que a água. Os hidrocarbonetos com esta
característica estão relacionados principalmente às atividades industriais, onde são
utilizados os hidrocarbonetos clorados, fenol, etc.
O transporte dos hidrocarbonetos no solo (figura 3.3) é caracterizado pela
formação de quatro fases distintas que regulam o processo de migração do produto, (EPA,
2014).
31
Figura 3.3 – Distribuição das fases dos hidrocarbonetos de petróleo no caso de vazamento
de petróleo de tanques subterrâneos
Fonte: modificado de Bedient apud Kaipper, 2003
fase líquida residual: pode existir no solo como resíduo líquido relativamente
imóvel, adsorvido por capilaridade ou sorvido nas partículas de solo
principalmente na matéria orgânica (MO);
fase líquida livre: presença de hidrocarboneto livre não residual que passa pelo
solo e quando atinge o nível d’água subterrâneo passa a flutuar sobre a mesma;
fase dissolvida: pode estar presente na superfície sólida do solo formando
películas, ou na água do solo e quando atinge o nível d’água subterrâneo forma a
chamada pluma de contaminação; e,
fase vapor: pode existir como componentes do vapor do solo, difusa no
intersticial do solo, podendo também se condensar e adsorver na superfície sólida
ou dissolver-se na água do solo.
3.2 Mecanismos de transporte de poluentes no solo
De acordo com Boscov (2008), o transporte de solutos na água do subsolo é
estudado como transporte de massa em meios porosos, em que a massa considerada é a de
32
algum soluto (poluente) que se move com o solvente (água) nos interstícios de um meio
poroso (solo) tanto na zona saturada como insaturada do mesmo.
Os principais mecanismos envolvidos no transporte de um soluto em meio poroso
são: a advecção, a dispersão mecânica, a difusão, as reações químicas entre o soluto e os
sólidos e as reações químicas do próprio soluto (item 3.3 a 3.3.3).
Em função da complexidade gerada por contaminação do solo e da água, a partir
do derramamento de compostos contaminantes, foram criados inúmeros programas
computacionais.
Com estes programas computacionais se pode fazer a modelagem da pluma e
analisar tanto o solo como a água nas duas zonas do solo, zona saturada e zona insaturada,
bem como obter informações tais como fluxo da água e transporte de massa obtido através do
balanço de massa. Esses levantamentos são baseados em hipóteses, as quais refletem as
condições reais do local.
Nas figuras 3.4 e 3.5 são apresentados os tipos de resultados que podem ser
obtidos por meio da simulação realizada com a modelagem através deste tipo de programa
computacional.
Figura 3.4 - Cenário de migração de contaminante com modelagem matemática
Fonte: Allen et. al. apud Boscov, 2008
33
Figura 3.5 - Previsão de distribuição de concentração a partir do vazamento de
contaminantes a partir de modelamento matemático
Fonte: Allen et. al. apud Boscov, 2008
Quanto ao meio poroso, onde ocorrerá o transporte, destacam-se como fatores de
influência o teor o e tipo de matéria orgânica, a distribuição granulométrica, a mineralogia e o
teor de finos, a distribuição de vazios, a capacidade de troca catiônica e o grau de saturação
(MONCADA, 2004).
A contaminação por hidrocarbonetos de petróleo é muito frequente em todo o
mundo. Estes são formados por compostos poluentes pouco solúveis em água e a formação da
pluma é resultante de uma complexa interação dos poluentes com a água e o ar presentes no
solo.
A distribuição de concentrações de poluentes miscíveis ou não miscíveis na água
é uma área de estudo de grande importância para a geotecnia ambiental e a hidrologia (figura
3.4).
A estimativa desses parâmetros ainda é um ponto fraco no conhecimento de
transporte de poluentes em solos (BOSCOV, 2008).
Na figura 3.6 apresenta-se um fluxograma para ilustrar os mecanismo s, físicos e
bio-físico-químicos de migração de substâncias contaminantes através de meio poroso, que
ocorrem durante a infiltração.
No item 3.3 estão apresentados os processos físicos e no item 3.4, os processos
bio-fisico-químicos de transporte.
34
Figura 3.6 - Mecanismos associados à migração de contaminantes em solos
Fonte: modificado de Moncada, 2004
3.3 Processos Físicos de transporte
Processos físicos separam os contaminantes do solo sem destruí-los ou modificá-
los quimicamente, mas apresentam muitas limitações, destacando-se o custo alto. Quando os
hidrocarbonetos infiltram no solo, grande quantidade permanece sorvida na matriz
(aproximadamente 50%), com isso diminuindo a eficiência de remoção (MARIANO, 2006).
Os tratamentos físicos mais comuns são apresentados nos itens 3.3.1 a 3.3.3.
3.3.1 Advecção
É o processo físico de transporte de poluente no solo no qual o soluto é carregado
pela água em movimento. No transporte advectivo de solutos que não interagem com o meio
poroso, a frente de contaminação é abrupta e move-se a uma velocidade igual à velocidade
linear média (v) do fluido percolante, geralmente a água, sem que seu pico de concentração
seja alterado (figura 3.7). Supondo a lei de Darcy (eq. 2), a velocidade de percolação do fluido
35
(V) é definida como sendo a velocidade de Darcy dividida pela porosidade efetiva (n) do
meio.
V = k.i eq. 2
onde:
V = Velocidade
K = Coeficiente de permeabilidade; e,
I = h (gradiente hidráulico).
Figura 3.7 – Velocidade de advecção de um soluto através de um volume de solo
Fonte: Pinto, 2006
3.3.2 Dispersão mecânica ou hidráulica
Dispersão mecânica ou hidráulica que é a mistura mecânica que ocorre durante a
advecção; é causada em função da movimentação do fluído e deve ser explicada na escala
microscópica, dentro do volume de vazios. A velocidade da água varia tanto em magnitude
como em direção em qualquer seção transversal de um vazio. É nula na superfície dos grãos e
máxima em algum ponto interno, à semelhança da distribuição parabólica de velocidade em
um tubo capilar reto (BOSCOV, 2008).
Todo o espalhamento ou a mistura do soluto, devido à dispersão mecânica
associada com a variável velocidade da água dos poros está incluído no coeficiente de
dispersão, D. No solo, as distribuições de velocidade dependem da geometria dos poros, do
teor de água, e da difusão. Neste evento, na figura 3.8, observa-se: (a) influência da
velocidade de distribuição entre o poro, (b) influência do tamanho e geometria do poro e (c)
influência da direção do fluxo microscópico (SCOTT, 2000).
36
Figura 3.8 – Exemplo dos três mecanismos físicos que contribuem para a dispersão
hidrodinâmica do soluto
Nota:
a) Mecanismos de dispersão ou mistura mecânica;
b) Dispersão em canais individuais; e,
c) Tortuosidade, reentrâncias e interligações
Fonte: Scott, 2000
3.3.3 Difusão molecular ou iônica
A difusão molecular é o fenômeno de transporte de massa simultâneo à dispersão
mecânica e é a difusão que resulta de variações na concentração de soluto na fase líquida. É o
processo pelo qual constituintes iônicos ou moleculares se movem em razão da sua energia
térmico-cinética na direção do gradiente de concentração e em sentido oposto a este. A
difusão causa um fluxo de partículas de soluto no nível microscópico das regiões de maior
parte para as de menor (BOSCOV, 2008).
A difusão molecular ocorre mesmo na ausência de qualquer movimento hidráulico
da solução. Quando a solução está escoando, ocorre a difusão que, junto com a dispersão
mecânica, causa a mistura de constituintes iônicos ou moleculares. A difusão cessa apenas
quando os gradientes de concentração forem anulados (BOSCOV, 2008).
3.4 Processos Bio-físico-químicos de transporte
São processos envolvendo interações bio-físico-químicas, muitas vezes
complexas, de difícil separação em efeitos exclusivos de ordem física, química ou biológica,
que podem propiciar tanto o retardo como a aceleração do movimento de uma determinada
substância química através da água subterrânea, conforme item 3.4.1.
37
3.4.1 Mecanismos com efeito de retardamento ou aceleração
As reações para os processos de retardo ou aceleração são apresentadas nos itens
3.4.1.1 a 3.4.1.10.
3.4.1.1 Adsorção
A adsorção é um dos processos mais importantes da qualidade da água, sendo
utilizado tradicionalmente no tratamento de água de abastecimento, e atualmente, também na
recuperação de águas contaminadas. A adsorção é um processo físico-químico no qual uma
substância é acumulada numa interface entre fases. Quando substâncias contidas em um
líquido se acumulam numa interface sólido-líquido, denomina-se adsorvato à substância que
está sendo removida da fase líquida e adsorvente, a fase sólida na qual a acumulação ocorre
(BOSCOV, 1997).
De acordo com DREVER, (1997), podem-se subdividir os mecanismos de
adsorção em: adsorção física, quando a atração para a superfície é devida às forças de Van der
Waals, adsorção eletrostática, quando os íons na solução são atraídos pela superfície de carga
elétrica oposta; e, adsorção química, quando ocorre entre as moléculas do soluto e um ou mais
átomos na superfície do sólido.
3.4.1.2 Desadsorção ou dessorção
A desadsorção ou dessorção é a liberação de espécies químicas já adsorvidas.
Ocorre quando a concentração afluente da substância diminui ou pelo deslocamento
provocado por competição com outra substância mais forte adsorvida (MODELLI, 2004).
A capacidade do solo em atenuar a poluição por adsorção tem sido estudada mais
intensivamente nos últimos 30 anos e está geralmente associada aos argilominerais, que são
minerais classificados como alumínios silicatos com estruturas cristalinas formadas por
pacotes de folhas ou camadas sobrepostas.
A dessorção é a liberação de substâncias previamente adsorvidas, é a liberação de
soluto das partículas de solo para o fluido intersticial.
38
3.4.1.3 Precipitação/dissolução
A precipitação, segundo Mondelli (2004), consiste no desprendimento de
substância inicialmente em solução que ocorre quando a sua concentração na solução excede
o seu grau de solubilidade e o excesso precipita.
A precipitação é o processo inverso da dissolução. É um processo reversível, ou
seja, se a concentração chegar a valores menores que o grau de solubilidade, pode ocorrer
dissolução da substância precipitada. Este processo é fortemente afetado pela temperatura e
pelo pH (MONDELLI, 2004)
Pode ocorrer dissolução na água do produto livre ou de formas sólidas de
substância, como por exemplo, através da lixiviação. Os produtos mais comuns são os cátions
ou ânions inorgânicos ou moléculas orgânicas polares ou apolares (LAGREGA apud
MONDELLI, 2004). Uma vez que há aumento da concentração do soluto, o seu transporte é
facilitado (THOMÉ; KNOP, 2006).
3.4.1.4 Troca Iônica e Catiônica
A adsorção iônica é reversível, isto é, os íons são trocáveis. A troca ocorre em
quantidades equivalentes, com preferência para cátions de maior valência. De acordo com
Boscov (1997), alguns fatores influenciam na adsorção de íons à superfície dos
argilominerais, como: valência, raio do íon hidratado, concentração, tipo do argilomineral e
afinidades, onde alguns íons e moléculas são adsorvidos especificamente e não seguem as
observações citadas anteriormente. Íons de hidrogênio, por exemplo, têm comportamento
peculiar.
Troca de Cátions
As partículas de argila são constituídas por placas microscópicas, possuindo, em
geral, cargas negativas em suas faces devido às substituições isomórficas e às ligações
quebradas em suas estruturas químicas (NOBRE apud PEZENTE, 2013).
Estas cargas negativas são equilibradas por cátions trocáveis que aderem às
superfícies e às extremidades das partículas de argila. A medida desta capacidade é conhecida
39
como capacidade de troca catiônica. A troca catiônica é um processo reversível, dependente
do equilíbrio do sistema.
Quanto maior for o valor da valência, maior será a preferência de troca (NOBRE
apud PEZENTE, 2013).
A adsorção de cátions pode ser vista como uma competição entre cátions e H+ nas
regiões de superfície. Para valor baixo de pH, a adsorção de cátions é mínima (DREVER,
1997). Na figura 3.9 apresenta-se a adsorção de alguns cátions metálicos.
Figura 3.9 – Adsorção de alguns cátions metálicos em função do pH
Fonte: Dzomback; Morel apud Pezente, 2013
Troca de Ânions
A troca de ânions é um processo menos estudado do que a troca catiônica, apesar
da troca catiônica também ocorrer nos solos em função da substituição de hidroxilas (•OH) ou
da adsorção de íons que possuam formas semelhantes ao tetraedro de sílica, como os fosfatos,
arsenatos e carbonatos, nas extremidades dos tetraedros de sílica (NOBRE apud PEZENTE,
2013).
A adsorção de ânions tem diferentes propriedades, tornando o comportamento da
adsorção totalmente complexo (DREVER, 1997).
40
Na figura 3.10 mostra-se a adsorção de alguns ânions com a variação do pH,
conforme apresentado em Dzomback; Morel apud Pezente (2013).
Figura 3.10 – Adsorção de alguns ânions em função do pH
Fonte: Dzomback; Morel apud Pezente, 2013
3.4.1.5 Co-Solvência
Consiste na dissolução da substância em mais de um solvente. Ocorre em geral
com substâncias orgânicas como resultado da introdução de certa quantidade de um solvente
orgânico na superfície. A presença de solventes promove um aumento da interação entre o
soluto e o solvente que ocorre juntamente com a água. A mistura resultante pode aumentar
muito a mobilidade de substâncias em comparação com o caso em que o solvente é a água
pura, em particular, a solubilidade de uma substância orgânica pode aumentar e a capacidade
de sorção do solo pode diminuir. A introdução de solventes na água na faixa de 20% ou mais
em termos de volume pode aumentar a solubilidade de compostos hidrofóbicos em mais de
uma ordem de grandeza (LAGREGA apud MONDELLI, 2004)
3.4.1.6 Complexação
A formação de complexos, também denominada complexação ou quelação,
consiste na formação de uma ligação coordenada entre um cátion metálico e um ânion ou
molécula polar, chamado ligante. O arranjo metal-ligante é neutro e é denominado complexo,
41
no qual os ligantes envolvem o metal. A ligação formada pode ser covalente ou eletrostática
(FETTER, 1994).
A complexação aumenta a mobilidade potencial de um metal, pois o complexo
formado é mais solúvel que o cátion metálico, além de o complexo envolver o que seriam íons
metálicos livres, diminuindo assim as oportunidades de adsorção e precipitação destes íons
(LAGREGA apud MONDELLI, 2004).
3.4.1.7 Ionização (dissociação iônica)
Ácidos orgânicos podem doar elétrons em soluções aquosas, tornando-se ânions, o
que aumenta significativamente a sua mobilidade na água (LAGREGA apud MONDELLI,
2004). Ácidos e bases fracas muitas vezes têm constantes de dissociação que afetam
profundamente o seu grau de ionização dentro da faixa normal de variação do pH dos solos,
fazendo necessário considerar as características de sorção das formas ionizadas e não
ionizadas (THOMÉ; KNOP, 2006).
3.4.1.8 Sorção hidrofóbica
O mecanismo de retenção de substâncias orgânicas, especialmente os compostos
apolares, na matéria orgânica do solo denomina-se de sorção hidrofóbica. Juntamente com a
sorção pura é um dos principais processos que causam transferência das substâncias para a
estrutura sólida, retardando a frente de contaminação.
Por meio deste mecanismo ocorre a partição da substância nas duas fases (solução
e a matéria orgânica do solo) por dissolução exclusivamente. Assim, a matéria orgânica do
solo age como um meio solubilizante para as substâncias dissolvidas na água, análogo a um
solvente orgânico.
Quanto menor for a solubilidade em água de um composto, maior a tendência a
serem sorvidos na matéria orgânica . Os compostos orgânicos não polares, por terem mais
afinidade com um solvente orgânico, passam da fase aquosa para a fase orgânica. Quanto
menos polar for o composto, maior será a sua tendência a ser particionado na fase orgânica,
também chamada de fase hidrofóbica (MONCADA, 2004). A introdução de solventes na água
42
na faixa de 20% ou mais em termos de volume pode aumentar a solubilidade de compostos
hidrofóbicos em mais de uma ordem de grandeza (LAGREGA apud MONDELLI, 2004).
A sorção hidrofóbica é um mecanismo típico de retenção de substâncias orgânicas
(especialmente compostos orgânicos apolares) na matéria orgânica do solo
Da mesma maneira, podem-se definir coeficientes de partição no carbono
orgânico (KOC), eq. 3, ou na matéria orgânica do solo (KOM). Como o peso da matéria
orgânica é maior do que o do carbono orgânico (segundo um fator aproximado de 1,274), o
coeficiente KOC é maior do que o KOM para uma dada substância. Estes valores são
relacionados na equação 3 (FETTER, 1994).
KOC = 1,724 KOM eq. 3
onde:
KOC = coeficientes de partição no carbono orgânico; e,
KOM = coeficientes de partição na matéria orgânica do solo.
3.4.1.9 Mecanismos microbiológicos
A decomposição biológica de componentes orgânicos ocorre na estrutura do
subsolo, sendo aeróbia ou anaeróbia, dependendo da presença ou não do oxigênio molecular.
Sob condições aeróbias, a matéria orgânica carbonácea, a amônia, o sulfeto, o fósforo, o ferro
e o manganês são convertidos em dióxido de carbono, nitrato, sulfato, fosfato e formas
oxidadas de ferro e manganês, respectivamente. Sob condições anaeróbias, a matéria orgânica
carbonácea é decomposta em ácidos orgânicos, dióxido de carbono, metano e outros
compostos orgânicos menos complexos.
Em geral, a atividade microbiana promove a imobilização pela conversão de
compostos orgânicos pela solubilização e fragmentação em partículas menores e a
solubilização de metais por reações de redução e a liberação em condições ácidas
(MONDELLI, 2004).
3.4.1.10 Filtração
A água subterrânea contaminada, além das substâncias dissolvidas, contém muitas
partículas em suspensão, que podem ser o próprio poluente como bactérias ou pó pouco
43
solúvel, ou conter substâncias poluentes sorvidas, como no caso dos metais ou compostos
orgânicos sorvidos em grãos de argila ou matéria orgânica coloidal (DOMENICO;
SCHWARZ apud KNOP, 2004).
As partículas sólidas de maior interesse para o estudo do transporte de poluentes
são as que estão na faixa de dimensões de coloides (diâmetros equivalentes de 10-9
a 10-6a
m),
por possuírem maior mobilidade através da malha de poros do solo. As dimensões das
partículas em soluções coloidais são consideravelmente maiores que as dimensões de
moléculas em soluções (VOYUTSKY apud THOMÉ; KNOP, 2006).
3.4.2 Mecanismos com efeito de degradação ou decaimento
Com os mecanismos com efeito de degradação ou decaimento tratam-se as áreas
contaminadas a partir da alteração do composto inicial em substâncias mais simples, cada
qual com as suas características, conforme itens 3.4.2.1 a 3.4.2.3.
3.4.2.1 Oxidorredução
As reações de oxidorredução (redox) ocorrem com a mudança da valência dos
compostos químicos envolvidos através do ganho ou perda de elétrons. Quando na reação é
observada da perda de elétron por um elemento, é denominada oxidação; e quando outro
elemento ganha esse elétron, é definido como redução, de maneira a manter sempre o
equilíbrio.
Essas reações podem ser controladas por micro-organismos que não participam da
reação, mas agem como catalisadores. Esses micro-organismos obtêm energia através da
oxidação de compostos orgânicos, hidrogênio ou formas reduzidas inorgânicas de ferro,
nitrogênio e enxofre. Mas para que essas reações ocorram é necessária a presença de
receptores de elétrons, que, em condições aeróbias, pode ser o oxigênio e em condições
anaeróbias, nitratos, sulfatos e dióxido de carbono (FETTER, 1994).
44
3.4.2.2 Hidrólise
De acordo Moncada apud Knop ( 2004), a hidrolise é definida como a reação de
uma determinada substância com moléculas de água conforme representado na equação 4:
RX + HOH ROH + HX eq. 4
onde: RX = radical orgânico
HOH = hidratação catalítica
ROH = composto hidroxilado; e,
HX = hidrohalogenidreto.
A hidrólise tem um papel importante na degradação de compostos
organoclorados, no ambiente, que normalmente têm baixa biodegradabilidade em condições
aeróbias, haja vista que a hidrólise de substâncias orgânicas envolve a troca de um grupo
aniônico por uma hidroxila em um átomo de carbono.
3.4.2.3 Metabolização
De acordo com Fetter (1993); Lagrega apud Mondelli (2004), a metabolização
decorre da degradação biológica (biodegradação), que consiste na transformação de moléculas
orgânicas em outras menores, como consequência da atividade metabólica de micro-orga-
nismos presentes no solo. A energia necessária para o seu metabolismo é suprida pela
degradação de substâncias ricas em energia, transformando-as em metabólitos de menor
energia e, por fim em CO2 e H2O.
Quando as bactérias requerem oxigênio para seu metabolismo, esta reação é
denominada aeróbia e na ausência de oxigênio, de anaeróbia. No subsolo, espera-se que os
processos anaeróbios sejam predominantes, pois a água subterrânea está isolada da atmosfera,
e o oxigênio consumido em reações hidroquímicas e bioquímicas é resposto de forma muito
lenta.
45
3.4.2.4 Evaporação / volatilização
A volatilização é um processo de difusão pelo qual uma substância passa da sua
fase líquida ou sólida para a gasosa, onde sua concentração é inicialmente baixa. Entretanto,
ao contrário da difusão em uma única fase, onde a concentração tende a se uniformizar ao
logo de toda a fase, no solo, consiste de, pelo menos, três fases (sólida, liquida e gasosa) e o
equilíbrio é usualmente alcançado a concentrações diferentes em cada fase. A quantidade da
substância que passa para a fase gasosa depende da sua pressão de vapor que é uma
propriedade física característica. A volatilização ocorre continuamente até que a pressão
parcial da superfície nesta fase seja igual à sua pressão de vapor. A pressão de vapor de uma
substância pura é uma propriedade intrínseca relacionada com as forças coesivas entre as suas
moléculas, sendo então função apenas da temperatura.
A volatilização de uma substância a partir da água ou do solo pode ser estimada
com base na lei de Henry, que determina que, na condição de equilíbrio, existe uma relação
linear entre a pressão parcial da mesma na fase gasosa imediatamente acima do líquido e a sua
fração molar dissolvida no líquido, dada conforme equação 5 (FETTER, 1994).
Hi = Pi / Xi eq. 5
onde:
Hi = constante de Henry (atm / mol m³ de água);
Pi = pressão parcial da substância (geralmente expressa em atm); e,
Xi = fração molar da substância ou fase líquida (mol/ m³ de água).
3.5 Sistemas de tratamento
A preocupação e conscientização da sociedade em relação à qualidade ambiental
vêm tornando-se mais críticas e participativas. Consequentemente ocorreu uma crescente
demanda em relação ao gerenciamento de áreas contaminadas e avanços significativos foram
observados nas últimas décadas face à recuperação ambiental.
Muitas opções ou combinações de opções estão disponíveis para remediar a
qualidade do solo e da água subterrânea. A seleção de tecnologias a serem utilizadas baseia-se
fundamentalmente no conhecimento das características físico-químicas do contaminante,
46
volume vazado, tempo de vazamento, caracterização geológica e hidrogeológica do local,
análise do meio físico superficial e subterrâneo e extensão da pluma contaminante
(MARIANO, 2006).
A contenção e a remoção do produto livre geralmente são realizadas através de
sistemas de poços ou trincheiras de bombeamento e para a remoção do produto adsorvido ao
solo na zona não saturada e dissolvido na água subterrânea existem diferentes técnicas
(tabelas 3.4 e 3.5). A remediação da zona não saturada tem por objetivo evitar a contaminação
da zona saturada. A zona não saturada é considerada uma fonte secundária de contaminação,
onde os processos de infiltração promovem a lixiviação e o transporte de poluentes para o
aquífero.
As técnicas de remediação da zona não saturada e da saturada podem ser
realizadas “ex situ”, ou seja, através da retirada do material contaminado do local para
posterior tratamento ou “in situ”, quando o material não é retirado do local (MARIANO,
2006).
Tabela 3.4 – Exemplos de técnicas de remediação da zona não saturada
Tratamentos “ex-situ”
Lavagem de solo (“soilwash”)
Incineração
Reatores (“slurryphase”)
Sistemas de tratamento de resíduos no solo (“landfarming”,
biopilhas, entre outros)
Tratamento “in situ”
Lavagem de solo (“soil flushing”)
Extração de compostos de orgânicos voláteis (SVE, “bioventing”)
Biorremediação
Fonte: Mariano, 2006
Tabela 3.5 – Exemplos de técnicas de remediação da zona saturada
Tratamento “ex-situ”
Carvão ativado
Coluna de aeração (“airstripping”)
Biorremediação
Tratamentos “in-situ”
Bombeamento e tratamento (“pumpandtreat”)
Tratamentos químicos (injeção de oxidantes, barreiras reativas,
entre outros)
Extração de compostos orgânicos voláteis (“airsparging”,
“bioventing”, etc.)
Biorremediação
Fonte: Mariano, 2006
47
3.6 Aquíferos
De acordo com Boscov (2008), para se conhecer o movimento da água de um
aquífero é necessário conhecer a sua geometria, as propriedades físicas do meio, como
permeabilidade, transmissividade, coeficiente de armazenamento; as leis que regem o
movimento da água; as condições de contorno do sistema; e, as ações exteriores a que o
sistema pode estar sujeito (figura 3.11).
Figura 3.11 – Processo de contaminação do subsolo e água subterrânea
Fonte: Boscov, 2008
3.6.1 Propriedades dos aquíferos
Algumas propriedades dos aquíferos, segundo Boscov (2008), são:
Transmissividade (T) é definida como volume de água que escoa em um
determinado tempo por uma área vertical de largura unitária e altura igual à espessura do
aquífero para o gradiente unitário, ou seja, a vazão por unidade de largura do aquífero por
gradiente unitário. Na figura 3.12 é ilustrado o conceito de transmissividade, comparando-o
com o de condutividade hidráulica. A partir da lei de Darcy, a transmissividade pode ser
calculada como o produto da condutividade hidráulica horizontal pela espessura saturada dos
aquíferos, com dimensão L2T
-1.
48
Figura 3.12 – Transmissividade e condutividade de um aquífero
Transmissividade (T): volume de água que flui através de uma área de seção transversal
de um aquífero de dimensões 1m x espessura do aquífero b, sobre um gradiente unitário
(1m / 1m), durante certo tempo (normalmente um dia); e,
Condutividade hidráulica (K): volume que flui através de uma área de seção transversal
de um aquífero de dimensões 1m x 1m, sob um gradiente unitário (1m / 1m), durante
certo tempo (normalmente um dia).
Fonte: modificada de Driscoll apud Boscov, 2008
Coeficiente de armazenamento (S), em que se expressa o volume de água que um
aquífero é capaz de receber ou liberar por área unitária de seção transversal ao fluxo em
função de uma variação unitária da carga hidráulica. Este é um parâmetro adimensional.
Coeficiente de armazenamento específico (Ss) é o volume de água que um volume
unitário de aquífero é capaz de receber ou liberar para uma variação unitária da carga
hidráulica. Tem dimensão L-1
, por exemplo, m-1
. Como material fino geralmente tem
porosidade mais elevada do que material granular, supostamente maior facilidade para suprir
água aos poços. Contudo, a água fica retida nesses solos por capilaridade em poros muitos
pequenos ou como camada dupla em torno dos argilominerais.
Produção específica (Sy) é o parâmetro que indica a fração do volume total do
aquífero que libera água por drenagem sob a força da gravidade, isto é, sob gradiente unitário.
É a água armazenada em um aquífero que drena sob a influência da gravidade.
Capacidade específica é a relação obtida entre a vazão extraída de um poço e o
respectivo rebaixamento do aquífero. Sua dimensão é L2T
-1.
49
A determinação das propriedades hidráulicas do aquífero, como a
transmissividade e a condutividade hidráulica, são feitas com o uso do teste de equilíbrio, que
é um ensaio realizado no âmbito da investigação hidrológica, constituindo basicamente por se
submeter um sistema aquífero a determinadas condições, de forma controlada, e monitorar a
sua resposta.
Na tabela 3.6 apresentam-se algumas propriedades físicas de alguns aquíferos
nacionais.
Tabela 3.6 – Propriedades de alguns aquíferos nacionais
Aquífero Porosidade
(%)
Coeficiente de
permeabilidade
Coeficiente de
transmissividade
Coeficiente de
armazenamento
Botucatu (SP) 17 0,02 a 4,6 m/dia 350 a 700 m²/dia Entre 10-4
e 10-6
Urucaia (BA) 1 a 5.10-2(A)
10-5
a 10-7
m/s 10-4
a 10-6
m2/s 10
-4 (B)
Bauru (Araguari/MG) 0,011 3,8 x 10-5
m/s 126 m²/dia -
Emboré (RJ) - 0,86 m/dia 190 m²/dia -
Aquífero livre(A)
Aquífero confinado(B )
(-) Não verificado
Fonte: Boscov, 2008
3.7 Fotocatálise
De acordo com Teixeira; Jardim (2004), a fotocatálise heterogênea tem sua
origem na década de 1970, quando pesquisas em células fotoelétricas químicas começaram a
ser desenvolvidas com o objetivo de produzir combustíveis a partir de material mais barato,
visando à transformação da energia solar em química. O princípio da fotocatálise envolve a
ativação de um semicontudor por luz solar ou artificial. Um semicondutor é caracterizado por
bandas de valência (BV) e bandas de condução (BC), sendo a região entre ambas chamada de
“bandgap”.
Uma representação esquemática da partícula do semicondutor é mostrada na
figura 3.13. A absorção de fótons com energia superior à energia de “bandgap” resulta na
promoção de um elétron de banda de valência para a banda de condução com geração
concomitante de uma lacuna (h+) na banda de valência. Estas lacunas têm potenciais elétricos
bastante positivos na faixa de +2,0 a +3,5 V, dependendo do semicondutor e do valor de pH
do meio.
50
Figura 3.13 – Esquema representativo das reações químicas que acontecem durante o
processo de oxidação química (“Bandgap”)
Fonte: Teixeira; Jardim, 2004
Este potencial é suficientemente positivo para gerar radicais •OH a partir de
moléculas de água adsorvidas na superfície do semicondutor, os quais podem
subsequentemente, oxidar o contaminante orgânico. A eficiência da fotocatálise depende da
competição entre o processo em que o elétron é retirado da superfície do semicontudor e o
processo de recombinação do par elétron/lacuna, o qual resulta na liberação de calor (eq. 6 a
9).
TiO2 TiO2 (e-BC+ h
+BV) eq. 6
h+
BV + H2O •OH + H
+ eq. 7
H+
BV + OHads •OH eq. 8
TiO2 (e-BC + h
+BV) TiO2 eq. 9
3.8 Oxidação química avançada “in-situ” (ISCO)
Em sistemas de tratamento oxidativo, numerosas reações podem ocorrer,
incluindo reações de ácido/base, adsorção e absorção, dissolução, hidrólise, troca de íons,
51
oxidação/redução e precipitações. Ambientalmente há uma grande variedade de reagentes e
condições que influenciam nas taxas de reações e nas vias que variam de local para local.
O prévio conhecimento das características do solo, tais como, composição
mineralógica, teor da fração da argila, teor de matéria orgânica e quantidade de Fe2+
, pode
ajudar na otimização do processo oxidativo, envolvendo a escolha dos reagentes e as relações
entre reagentes e catalisadores (RODRIGUEZ, 2007).
A caracterização local também auxilia na definição do agente oxidante, da
concentração e da quantidade necessária para atender aos parâmetros definidos no projeto.
Entre as etapas do projeto de remediação destaca-se o teste de bancada que auxilia: (1) na
relação das taxas de pressão em relação à taxa de injeção; (2) na avaliação de diferentes
estratégias de injeção, (3) na identificação do tempo de viagem da solução oxidante; (4) na
distribuição vertical ou horizontal, persistência do oxidante e reagente, na determinação do
contaminante existente na água subterrânea é mobilizada ou volatilizada; (5) na avaliação da
mobilização de metais, de rebote de contaminação; e, (6) na avaliação da adequação do
programa de monitoramento, antecipação de problemas de incrustação antes da aplicação dos
agentes oxidantes no local para a realização do teste em escala real (EPA, 2006).
O tipo e a forma física do oxidante indicam os requisitos de manuseio, transporte,
injeção e persistência do oxidante, conforme tabelas 3.7 e 3.8 (EPA, 1996).
Tabela 3.7 – Características dos principais oxidantes utilizados no processo de oxidação
química avançada
Oxidante Espécie reativa Forma Tempo de atuação
Permanganato MnO4- Pó / líquido > 3 meses
Fenton’s •OH, O2
-, HO2,
HO2-
Líquido Minutos / horas
Ozônio O3, •OH, Gás Minutos / horas
Persulfato S2O82-
Pó / líquido Horas / semanas
Fonte: modificado de EPA, 1996
3.9 Características físico-químicas do persulfato e suas reações
Persulfato é uma forma de oxidante que está sendo utilizado para a oxidação
química avançada “in-situ”. Os sais de persulfato dissociam-se em solução aquosa para
formar ânions de persulfato (S2O82-
), forte oxidante e com grande poder de degradação de
52
contaminantes ambientais ou ainda podem ser catalisados por vários reagentes para formar
um oxidante ainda mais forte, o radical sulfato (•SO4
-). A catálise de persulfato pode ser
alcançada a partir de temperaturas entre 35 a 60°C, através de Fe2+
, foto (UV) em pH elevado,
conforme tabela 3.9.
Tabela 3.8 – Principais reações e potencial elétrico dos oxidantes mais usuais no processo de
oxidação química avançada
Oxidante e reação Potencial Elétrico (ORP)
Permanganato
MnO4- + 4 H+
+ 3 e- MnO2 + 2 H2O 1.7 V (íon Permanganato) eq. 10
Fenton’s (H2O2 – Reações derivadas)
H2O2 + 2H+ + 2e- 2 H2O 1.8 V (peróxido de hidrogênio) eq. 11
2•OH + 2H+ + 2e
- 2 H2O 2.8 V (radical hidroxila) eq. 12
•OH2 + 2H+ + 2e
- 2 H2O 1.8 V (radical peroxila) eq. 13
•O2- + 4H+ + 3e
- 2 H2O - 2.4 V (radical superóxido) eq. 14
HO2- + H2O + 2e- 3 OH
- - 0.88 V (aníon hidroperoxido) eq. 15
Ozônio
O3 + 2H+ + 2e- O2 + H2O 2.1 V (ozônio) eq. 16
2O3 + 3H2O2 4 O2 + 2 •OH + 2 H2O 2.8 V (Radical hidroxil) eq. 17
Persulfato
S2O82-
+ 2e- 2 SO4
2- 2.1 V (Persulfato) eq. 18
•SO4
- + SO4
2- SO4
2- 2.6 V (radical sulfato) eq. 19
Fonte: EPA, 1996
Tabela 3.9 - Reação do persulfato de sódio nas diversas faixas de pH
Solução de pH Reação
Neutro S2O82_
+ 2H2O 2HSO-4 +½ O2 eq. 20
pH ácido
(pH 3 a 7) S2O8
2- + 2H2O
H+S2O8
2-+ H2O2
(Formação de peróxido de nitrogênio) eq. 21
Ácido forte S2O82-
+ 2H2O + H+ 2HSO
-4+ HSO
-5 eq. 22
pH alcalino
(pH> 13) S2O8
2-+ OH
-
HSO4- +SO42-
+ ½ O2
eq. 23
Fonte: Huang; Couttenye; Hoag, 2002
Em soluções aquosas, o potencial padrão de oxirredução (ORP) para a semi-
reação de persulfato é 2,1 V (eq. 18), comparável ao do ozônio (2,8 V, eq. 17), do peróxido de
hidrogênio (1,8 V, eq. 13) e o permanganato (1,70 V, eq. 10), (RODRIGUEZ et al., 2007).
53
A oxidação de persulfato, (ver tabela 3.10) através do radical sulfato (•SO4
-)
possui potencial de oxidação (2.6V) maior que persulfato (S2O82-
), de 2,1 V, e pode reagir
com uma ampla gama de contaminantes ambientais propiciando taxas de degradação mais
rápidas.
Tabela 3.10 – Oxidação do persulfato e suas reações
S2O82-
Aquecimento 2•SO4
- eq. 24
S2O82-
+ Fe2+
Fe3+
+ •SO4
-+ SO4
2- eq. 25
S2O82-
hv1 2
•SO4
- eq. 26
•SO4-+ H2O
•OH+ HSO4
- eq. 27
•SO4
-+ Fe
2+ Fe
3+ +
•SO4-+ SO4
2- eq. 28
hν1– Comprimento de onda
Fonte: Huang; Couttenye; Hoag, 2002
A formação do radical sulfato pode iniciar com a formação do radical hidroxila
(•OH), bem como de uma série de radicais de propagação e terminação da cadeia de reações,
onde vários compostos podem ser transformados (HUANG; COUTTENYE; HOAG, 2002).
3.10 Características físicas e químicas do peróxido de hidrogênio e suas
reações
As reações clássicas do sistema de Fenton, conforme indicado na tabela 3.11,
envolvem especificamente as reações entre H2O2 e Fe2+
(íons ferrosos) produzindo o radical
hidroxila (•OH) e Fe
3+ (íon férrico) que produz íons superóxidos (
•O2
-) (eq. 29). Fe
3+ reage
com H2O2 produzindo Fe2+
(eq. 30) ou com radical superóxido (•O2
-) (eq. 31). Estas
sequências de reações continuam ocorrendo até que o H2O2 seja totalmente consumido. O
tratamento a partir desta técnica é mais complexo em função das numerosas reações, das
reações competitivas e das fases existentes no local de interesse (gasosas, líquidas, sólidas,
NAPL, entre outras).
Em excesso de peróxido e com altas taxas do radical hidroxila (tabela 3.12),
iniciam-se reações competitivas que produzem efeito inibidor para a degradação. Os •OH são
suscetíveis para recombinarem-se, ou para reagirem, de acordo com as eq. de 35 a 38
(BAXENDALE; JARDIM; WILSON, 1957).
54
Tabela 3.11 – Resultado das reações entre peróxido de hidrogênio e ferro (Fe) do processo
de Fenton
F
o
n
F
o
F
o
n
Fonte: EPA, 1996
Tabela 3.12 –‘ Reações competitivas de peróxidos com altas taxas de •OH que produzem
efeito inibidor durante o processo de degradação
•OH + H2O2 HO2
• + H2O eq. 35
HO2• + H2O2 •OH+ H2O + O2 eq. 36
2HO2• H2O2 + O2 eq. 37
2 HO2 + •OH H2O + O2 eq. 38
Fonte: Baxendale; Jardim; Wilson, 1957
As reações das eq. 35 a 38 consomem •OH e diminuem a probabilidade de
oxidação. Para tanto se deve determinar em cada caso a quantidade ótima de H2O2 evitando-se
o excesso que poderia retardar a degradação dos contaminantes; haja vista a concorrência
entre os radicais hidroxila ou seu consumo antes que os contaminantes tenham sido
degradados ou mineralizados, ocasionando o alto consumo de solução e a baixa eficiência
com relação aos resultados pelo pouco tempo de contato entre a solução e o contaminante
(BAXENDALE; JARDIM; WILSON, 1957).
De acordo com Lin; Lin; Leu (1999), o reagente de Fenton tem sido utilizado com
sucesso na degradação de diversos tipos de contaminantes, mas é importante lembrar que,
embora o reagente de Fenton seja muito eficiente em alguns casos, em sua utilização também
tem-se que prever um passo adicional que é a retirada dos sais de ferro formados. Isso ocorre
porque, durante este processo de oxidação é formada uma quantidade de flocos de vários
tamanhos, compostos por complexos formados pela reação da hidrólise do ferro. Conforme os
autores, esta etapa pode ser beneficiada pelo uso de polímeros na coagulação química.
H2O2 + Fe2+
Fe3+
+ •OH+ OH
- eq. 29
H2O2 + Fe3+
Fe2+
+ •O2- + 2H+ eq. 30
O2-+ Fe3+
Fe2+
+ O2(g) + 2H+ eq. 31
•OH+ contaminante
Reação de subprodutos eq. 32 •OH+ H2O2 •
HO2 + H2O eq. 33
H2O2 O2 + 2 H2O eq. 34
55
4 METODOLOGIA
Neste capítulo descreve-se a metodologia empregada no desenvolvimento desta
dissertação. A metodologia utilizada no trabalho anterior a este está no Anexo A.
4.1 Caracterização da área
A localização da área do antigo posto de combustível e as caracterizações
hidrogeológicas (nível do lençol freático, altitude e sentindo do fluxo das águas subterrâneas)
foram obtidas em material bibliográfico, como mapas, levantamentos e relatórios.
4.2 Apresentação geral
A remediação da área em estudo teve três momentos: um primeiro, que foi de
abril a maio de 2006, onde o solo contaminado foi removido logo após a retirada dos tanques.
No segundo momento, em 2008, foi verificada a contaminação do lençol freático e
providenciada a sua remediação através da implantação de um sistema de extração multifásico
(MPE). No terceiro momento, de dezembro de 2011 a novembro de 2013 foi realizada a
remediação, objeto desta dissertação, com a aplicação de processo oxidativo.
A remediação por oxirredução (terceiro momento da remediação da área do
posto), constou de 5 etapas: “Base line” em dezembro de 2011; primeira campanha analítica
(injeção piloto em escala total) em julho de 2012; segunda em novembro de 2012; a terceira
campanha em agosto de 2013; e, a quarta campanha analítica (de polimento), em novembro
de 2013.
4.3 Amostragem de Águas Subterrâneas
A amostragem das águas subterrâneas foi realizada seguindo a metodologia de
baixa vazão, preconizada no documento EPA/540/R-95/504 (EPA, 1996) e IV.3 –
Procedimentos para amostragem de água subterrânea, de 2006 (CETESB, 2012).
56
Nos poços de monitoramento, a coleta de amostras foi em baixa taxa de
bombeamento, após a remoção de um volume mínimo. Onde se verificou baixa recuperação e
não foi possível amostrar pelo método de baixa vazão, foi adotada a coleta através de “bayler”
descartável (figura 4.1), após a remoção de um volume mínimo e estabilização dos parâmetros
‘in situ’. Em ambos os casos, seguiu-se as normas:
USEPA SEW 846 – 8015 (TPH), (EPA, 1999); e,
USEPA VOC 846 – 8260B, 5021 A, (EPA, 2007).
Figura 4.1 – Extração de amostra de água através de “bayler”
Fonte: Acervo pessoal, 2012
A metodologia empregada para a amostragem e preservação das amostras de água
atendeu a:
Standard Methods for the Examination of Water & Waste (APHA/AWWA/WEF,
2005);
baixa vazão (EPA/540/S-95/504), EPA (1996); e,
IV.3 - Procedimento para amostragem de água subterrânea - Purga de baixa vazão
– micro purga, de 2006, CETESB (2012).
O método de amostragem de baixa vazão ou micro purga consiste na purga
controlada do poço a partir do bombeamento com baixas vazões, ligeiramente inferiores à
capacidade de produção do poço, causando o mínimo de rebaixamento e interferências
possíveis.
57
Durante a purga, parâmetros físico-químicos da água (pH, condutividade,
oxigênio devolvido, turbidez e potencial de oxidorredução) foram monitorados com a
finalidade de definir o momento da coleta, ou seja, quando a água a ser coletada e
representativa do local sem que tenha havido distorções dos parâmetros durante a purga dos
poços. O método de amostragem de baixa vazão ou micro purga é indicado para todos os
parâmetros, em especial para coleta de voláteis, pois causa pouca interferência e turbulência
na amostra.
Foram utilizados os seguintes equipamentos para esta etapa: bomba bexiga com
bexiga descartável, operada por um controlador lógico. À bomba foram acoplados um cilindro
de gás carbônico, uma célula de fluxo e uma sonda com medidor.
Durante a operação, a água entra na bexiga por uma válvula inferior e o gás de
arraste move a água para cima e por meio de uma válvula superior a água é transferida para a
linha de descarte. A válvula superior evita que haja retorno da água para a bexiga.
Durante a purga, o nível de água (NA) foi monitorado a fim se evitar que o
rebaixamento dentro do poço ultrapassasse 0,2m do nível da água inicial, onde leitoras
registravam a cada 5 minutos, por meio de uma sonda multiparâmetros calibrada e acoplada à
célula de fluxo, os dados de calibração do sistema. A célula foi vedada e conectada em linha
com o equipamento de purga e amostragem (figura 4.2).
Os procedimentos foram realizados conforme:
medição da altura da fase livre de produto acima do nível do lençol freático,
quando aplicável;
coleta de água dos poços através de bomba de baixa vazão com determinação em
linha dos parâmetros chave das condições físicas e químicas “in situ”, figura 4.2;
após estabilização dos parâmetros a amostragem foi conduzida de forma a
garantir sua procedência (estagnada no poço, estagnada no pré-filtro, etc.);
a coleta de BTEX foi realizada em 2 frascos “vail” de 40amL e a de TPH em
frascos âmbar de 1L (figura 4.3);
após a coleta das amostras de água estas foram preservadas e acondicionadas em
recipiente térmico, mantidas a 4 ºC e transportadas até o laboratório para execução
das análises; e,
o levantamento foi realizado com o auxílio de medidor elétrico de interface, que
através de sensores indicou a profundidade do aquífero freático.
58
Figura 4.2 – Equipamentos utilizados para captação de dados e amostras
(A) Sonda de Interface;
(B) Turbidímetro;
(C) Bomba peristáltica;
(D) Sonda multiparâmetros;
(E) Momento de medição dos parâmetros de amostragem de água; e,
(F) Tela do visor da sonda com os resultados para os parâmetros selecionados.
Fonte: Acervo próprio, 2012
Figura 4.3 – Frascos utilizados para acondicionamento das amostras de águas para BTEX
Fonte: Acervo próprio, 2012
Na tabela 4.1 estão apresentados os critérios de estabilização dos parâmetros
analisados em campo e a faixa de operação permitida para se determinar a estabilidade dos
mesmos (EPA, 1996). A purga somente foi considerada concluída quando se alcançou a
estabilidade do nível da água (NA) e de todos os parâmetros físico-químicos, ou seja, quando
se obteve três leituras iguais e sucessivas.
59
Tabela 4.1 – Critérios de estabilização dos poços de monitoramento
Parâmetros Variação Permitida
pH ± 0,1 unidades
Condutividade elétrica ± 3%
Potencial de oxirredução ± 10 mV
Oxigênio dissolvido ± 10%
Fonte: EPA, 1996
Após a purga, a coleta de água foi realizada e a água colocada em frascos
adequados, evitando-se a turbulência no preenchimento dos mesmos. O fluxo da coleta foi
ligeiramente ajustado para fluxo menor que 0,5 L/min para evitar ou minimizar a aeração, a
formação de bolhas, turbulência nos frascos ou a perda de voláteis.
4.4 Sistemas de mistura e injeção
O Sistema de mistura e de injeção para preparo das soluções oxidantes foi
composto por tanque de 1,5m³ de capacidade, onde o peróxido de hidrogênio e o persulfato de
sódio foram diluídos em água potável disponível no local e a homogeneização ocorreu através
de misturador instalado na parte superior do tanque (figura 4.4). No tanque foi instalada uma
régua para acompanhar tanto o enchimento quanto a liberação da solução para os poços de
injeção. Utilizou-se uma bomba acoplada ao sistema com a injeção por gravidade, haja vista a
dificuldade para liberar o volume da solução pré-definida no ensaio piloto.
Figura 4.4 – Sistema de mistura para persulfato de sódio e peróxido de hidrogênio
(A) Sistema de mistura da solução
(B) Solução preparada de H2O2 no momento da aplicação
Fonte: Acervo pessoal, 2012
60
Após a verificação dos parâmetros físico-químicos do local, ocorreu injeção de
peróxido de hidrogênio, seguida pela injeção de persulfato de sódio, sendo esta sistemática
aplicada para todas as demais injeções.
4.4.1 Preparo da solução de peróxido de hidrogênio
O sistema de mistura de peróxido de hidrogênio foi projetado de forma a
promover a homogeneização da solução ao longo do processo de preparação. A cada preparo,
500L de peróxido de hidrogênio, 27,5%, foram despejados em um tanque com capacidade de
1,5 m³, contendo 500L de água, fornecendo solução com concentração de 17,5% e foi
utilizado um misturador manual (figura 4.5). Esta solução foi transferida para os poços de
injeção com o auxílio de uma bomba centrífuga que agilizou a transferência da solução de
peróxido de hidrogênio ou persulfato de sódio nos poços de injeção (PI).
Figura 4.5 – “Skid” contendo a solução de peróxido de hidrogênio 27,5%
Fonte: Acervo próprio, 2012
4.4.2 Preparo da solução de persulfato de sódio
O sistema de mistura de persulfato de sódio foi projetado de forma a promover a
diluição de toda a solução ao longo do processo de preparação (figura 4.6). A cada preparo,
200 kg de persulfato de sódio foram despejados em tanque com capacidade de 1,5 m³,
61
contendo 1000 L de água, preparando-se uma solução com concentração de 20% usando um
misturador mecânico. Esta solução foi transferida para os poços de injeção com o auxílio de
uma bomba centrífuga.
Figura 4.6 – Pálete contendo as embalagens de persulfato de sódio de 25 kg
(A) Sistema de mistura da preparação da solução de persulfato de sódio
(B) Sais de persulfato de sódio
Fonte: Acervo próprio, 2012
4.5 Plano de injeção
De acordo com o plano de remediação definido para este projeto, após o resultado
da análise em dezembro de 2011, denominada “base line”, foram realizadas quatro campanhas
de injeção denominadas primeira campanha analítica (piloto em escala total), item 4.6.1, duas
em escala total chamadas segunda e terceira campanhas analíticas e a quarta campanha (de
polimento), item 4.6.2, onde foram injetadas as soluções oxidantes de peróxido de hidrogênio
e persulfato de sódio, conforme propriedades das soluções apresentadas na tabela 4.2 e na
tabela 4.3.
Tabela 4.2 – Propriedade da solução de peróxido de hidrogênio e persulfato de sódio
Solução Concentração (%) Densidade específica
(g/L)
Temperatura
(ºC)
Peróxido de hidrogênio 20,0 1,15 25
Persulfato de sódio 17,5 1,48 25
Fonte: CRA, 2011
(A) (B)B)
62
Tabela 4.3 – Dados verificados através dos poços de monitoramento (PM) antes e após as
injeções dos agentes oxidantes realizadas nos poços de injeção (PI)
Fonte: CRA, 2011
4.5.1 Plano de injeção - “base line” (PM 3 e PM 15)
Na campanha “base line” foram realizadas:
campanha de medição dos parâmetros físico-químicos antes e após cada uma das
injeções, e verificou-se a zona de influência do oxidante nos poços de
monitoramento (nível de água, pH, ORP, OD, condutividade e temperatura);
foram utilizados os PM 3 e 15 para o monitoramento das águas subterrâneas e
também os PM 2, 4, 7 e 8 para o monitoramento do comportamento das áreas
adjacentes;
a campanha de monitoramento das águas subterrâneas, antes e após as injeções,
(tabela 4.4 e figura 4.7 e 4.8), teve a finalidade de atualizar as informações sobre as
concentrações de fase dissolvida de BTEX e TPH antes da aplicação;
Tabela 4.4 – Características e parâmetros para realização da “base line”
Poço injeção PI e
poço
monitoramento
Extensão da
área de
tratamento
Profundidade
Zona de
tratamento
Pontos
de
injeção
Volume
de água
Qde
de
H2O2
Qde
de
Na2SO82-
PI 5 / PM 3 155 m² 4,5 a 6,5 m PI 20 1m³ 150 kg 20 kg
PI 20 / PM 15 170 m² 1,5 a 3,0 m PI 05 1m³
(*) Poço de monitoramento: PM 3 e PM 15 (e ainda 2, 4, 7 e 8)
Fonte: CRA, 2011
Atividade Modo de execução/parâmetros
Método de Injeção Por transferência
Parâmetros a serem verificados “in situ”: antes e
após a injeção de peróxido de hidrogênio a 17,5 % e
após a injeção de persulfato de sódio a 15%.
Potencial hidrogeniônico (pH)
Condutividade (Sp)
Potencial de oxirredução (ORP)
Oxigênio dissolvido (OD)
Turbidez
Equipamentos necessários Medidor multiparâmetros
Célula de fluxo
Medições do nível da água (NA): Monitorar os poços
de injeção antes da aplicação das soluções de
peróxido de hidrogênio e persulfato de sódio.
Equipamento de para medir interface
63
Figura 4.7 – Sistema de mistura e injeção da solução oxidante
Fonte: Acervo pessoal, 2012
os valores da solução oxidante injetados, por poço de injeção, encontram-se na
tabela 4.5;
Tabela 4.5 – Plano de injeção para a primeira campanha – Piloto (PI 3 e PI 20)
Identificação do poço de
injeção
Volume de Peróxido de hidrogênio
(L)
Volume de
Persulfato de
sódio (L)
5 1000 1.000
20 1000 1.000
(*) Poço de monitoramento: PM 3 e PM 15 (e ainda 2, 4, 7 e 8)
Fonte: CRA, 2011
foram coletadas amostras dos PM 02, 03, 04, 07, 08 e 15 para determinação
analítica de BTEX e TPH; e,
após a injeção, foi realizada a análise química das amostras, onde foram medidos
os mesmos parâmetros analisados, antes da injeção, para o monitoramento das
águas subterrâneas, com a finalidade de avaliar a evolução da fase dissolvida dos
hidrocarbonetos existentes em função do vazamento.
64
Figura 4.8 – “Lay out” dos poços de amostragem (PM)
Fonte: CRA, 2012
4.5.2 Etapas de aplicação das demais campanhas
As aplicações ocorreram da seguinte maneira: as três primeiras campanhas em
escala total e a quarta campanha (de polimento) para medição dos parâmetros físico-químicos
(tabela 4.3), antes de cada uma das injeções das soluções oxidantes nos PI 1, 3 a 7, 9 a 11, 12
e 18 a 20 (tabela 4.4 e 4.5), onde foi analisada a zona de influência do oxidante nos poços de
monitoramento (PM 02 a 04, 06 a 08, 10, 15 a 17 e 20) e o branco de campo;
65
foi realizada a injeção da solução oxidante, iniciando com peróxido de
hidrogênio, seguida pela injeção do persulfato de sódio de acordo com as condições
indicadas na tabela 4.6; e,
Tabela 4.6 – Plano de injeção para as demais campanhas (1a a 4
a)
Fonte: CRA, 2011
foram medidos os mesmos parâmetros analisados antes de cada injeção para
monitoramento das águas subterrâneas com a finalidade avaliar a evolução da fase
dissolvida. Foram coletadas amostras dos PM 02 a 04, 06 a 08, 10, 15 a 17, 20 e
branco de campo para determinação analítica de BTEX e TPH.
4.6 Tratamento dos dados: padrões de referência de qualidade
Os resultados analíticos obtidos foram comparados aos padrões de qualidade
vigentes descritos a seguir:
a) Valores Orientadores para Solos e Águas Subterrâneas no Estado de São
Paulo da CETESB, (CETESB, 2005):
a CETESB adota valores orientadores, aplicando-os tanto na prevenção da
poluição de solos e águas subterrâneas, como no controle de áreas contaminadas. Esses
Identificação do poço de
injeção (PI)
Volume de Peróxido de
hidrogênio
(L)
Volume de Persulfato
de sódio
(L)
01 823 2.000
03 400 1.000
04 400 1.000
05 400 1.000
06 400 1.000
07 400 1.000
09 400 1.000
10 823 2.000
11 823 2.000
12 400 1.000
18 400 1.000
19 400 1.000
20 400 1.170
66
valores foram aprovados em 2001 e atualizados em 2005, estabelecidos seguindo a mesma
metodologia da Lista Holandesa. No presente trabalho, foi utilizado, para comparação das
concentrações das águas subterrâneas, o Valor de Intervenção, que indica o limite de impacto
na água acima do qual existe risco potencial à saúde humana em áreas com esta ocupação.
Destaca-se que estes limites, quando excedidos, poderão orientar no gerenciamento da
alteração no quadro ambiental, indicando a necessidade de implementação de ações corretivas
e/ou avaliação de risco específica para a área investigada; e,
b) Anexo IV da Decisão de Diretoria nº 010-2006-C, (CETESB, 2012):
neste anexo apresenta-se o procedimento a ser adotado na identificação de
passivos ambientais decorrentes de vazamentos ou derrames de combustíveis e lubrificantes
em postos ou sistemas retalhistas que utilizam predominantemente SASC. A Decisão tem
como objetivo caracterizar a presença de hidrocarbonetos constituintes de combustíveis
automotivos e de lubrificantes no subsolo, possibilitando concluir a respeito da existência ou
não de contaminação na área objeto de avaliação. Os valores de TPH devem ser comparados
com os valores de intervenção para solo e água, fixados em 1.000 mg/kg e 600 μg/L
respectivamente.
A partir da comparação dos resultados existentes e dos obtidos após as análises
com base nas normas e padrões ABNT, CETESB, EPA e VROM foram gerados gráficos e
tabelas apresentando os resultados da análise dos parâmetros físico-químicos, para cada um
dos processos de injeção, sendo o registro destes dados realizados antes e após as injeções,
onde se pode visualizar o desenvolvimento do processo durante o período de remediação.
67
5 RESULTADOS
Apresentam-se neste capítulo os resultados obtidos durante o processo de
remediação. Inicia-se com a caracterização da área (localização, solo, aquíferos e
caracterização da hidrologia e hidrogeologia da área de estudo, dos aquíferos existentes na
região e dos poços de monitoramento e injeção instalados), perfuração dos poços de
monitoramento e injeção, breve histórico da remediação local, resultados obtidos para cada
uma das etapas de remediação e comparação dos resultados obtidos para BTEX e para TPH.
Os resultados de caracterização geológica e geotécnica (do lençol subterrâneo e do
solo), o emprego de “softwares” e definição dos poços de monitoramento e de injeção foram
obtidos anteriormente a este trabalho acadêmico. As demais informações foram obtidas
durante este trabalho.
5.1 Localização da área
A área em estudo é onde se localizava o antigo posto de combustível da empresa.
Sua localização está apresentada nas figuras 5.1.
Figura 5.1 – Mapa de localização da área investigada no município de Campinas
Fonte: modificado de Haztec, 2011
68
O terreno da empresa onde se encontrava instalado o posto de combustível
possuía a forma de morro e na época foram cortados taludes para viabilizar a sua implantação.
Assim a área apresenta três desníveis principais: platô superior; platô intermediário, onde se
encontrava instalado o antigo posto de combustível; e, o platô inferior, localizado no limite
oeste da empresa.
A área do posto está representada na figura 5.2.
Figura 5.2– “Lay-out” do antigo posto de distribuição de combustíveis
Nota: T = Tanques de combustível
Fonte: CRA, 2008
Local onde ocorreram os vazamentos
69
5.2 Caracterização do solo
O município de Campinas, segundo IPT (1981), está assentado no limite entre a
Bacia do Paraná e as unidades pré-cambrianas que constituem seu embasamento. Neste
contexto, duas unidades geológicas principais merecem destaque: o Grupo Amparo e o
Subgrupo Itararé. A primeira corresponde a rochas metassedimentares gnáissicas e
migmatíticas que se encontram intercaladas com granitos sine pós-tectônicos.
A segunda unidade geológica, de idade paleozoica, corresponde a um sistema
deposicional flúvio-lacustre e marinho que esteve sob influência de geleiras, evidenciado pela
presença de arenitos imaturos de granulação variada, conglomerados, diamictitos, tilitos,
siltitos, folhelhos e ritmitos (figura 5.3).
Figura 5.3 – Mapa geológico regional – Campinas-SP
Fonte: Haztec, 2011
As unidades pré-cambrianas nos arredores do município de Campinas, ainda
conforme IPT (1981), são representadas pelo granito Jaguariúna e por ortognaisses que
apresentam intercalações de biotita xistos justapostos por lineamentos NE-SE.
Na porção oeste do município, conforme IPT (1981) predominam as unidades
sedimentares do Subgrupo Itararé, as quais são localmente truncadas por rochas intrusivas
Legenda:
70
básicas tabulares de idade mesozóica pertencentes à Formação Serra Geral, que ocorrem ao
norte do município de Campinas na forma de soleiras e diques.
A Formação Itararé é caracterizada pela falta de continuidade lateral dos corpos
rochosos, sendo que a geometria dos aquíferos da região é influenciada, em termos regionais,
pela disposição das unidades arenosas presentes no Subgrupo Itararé (IPT, 1981).
Características geotécnicas do solo local
A composição geotécnica foi realizada a partir da sondagem da área, sendo 13
pontos de sondagem de reconhecimento realizados em 2006 (S1, S2 a S14), 5 pontos de
amostragem foram utilizados para análise química do local (S2, S4, S6, S9 e S12) e de um
único ponto de sondagem (S11). As amostras foram enviadas para análise geotécnica. Ver
figura 5.4
Na tabela 5.1 encontram-se os resultados obtidos a partir da caracterização da
amostra do ponto S11.
Figura 5.4 – Localização dos pontos de amostragem do solo (abr. 2006)
Fonte: CRA, 2011
71
Tabela 5.1 – Caracterização geotécnica das amostras do ponto S11 (abr. 2006)
Amostra
Profundi-
dade
amostra-
da (m)
Umidade
volume-
trica
(%)
Porosida-
de
(%)
Densidade
do solo
(g/m³)
Argila
(%)
Silte
(%)
Areia
total
(%)
Matéria
orgânica
(%)
AG1 A 1,5 21,8 30,0 2,33
AG1 B 1,7 - - - 54 6 40 1,5
AG1 C 9,5 - - - - - - 1,5
(-) Não avaliado Fonte: CRA, 2011
5.3 Caracterização dos aquíferos e dos poços de monitoramento e injeção
instalados
De acordo com Ferreira et al., (2000), as unidades aquíferas presentes na região de
Campinas podem ser classificadas em: sistema aquífero Cristalino, sistema aquífero Tubarão
(ou aquífero Itararé), sistema aquífero Diabásio, aquífero Cenozóico e aquífero Aluvionar
(figura 5.5 e tabela 5.2).
Figura 5.5 – Mapa hidrogeológico da região metropolitana de Campinas
Fonte: modificado de Secretaria do Meio Ambiente de São Paulo, 2014
72
Tabela 5.2 – Características dos sistemas de aquíferos da Região Metropolitana de
Campinas (RMC)
Aquífero Características
Cristalino
Representado por rochas do Embasamento Cristalino, de idade
pré-cambriana. É um aquífero do tipo fissural, de caráter
eventual, livre a semiconfinado, de extensão regional,
heterogêneo, descontínuo e anisotrópico.
Aquifero Tubarão
Representado por rochas sedimentares da Formação Itararé e
constitui um aquífero granular, livre a semiconfinado, de
extensão regional, descontínuo, anisotrópico, localmente
contínuo e isotrópico.
Diabásio
Intrusivas básicas de idade mesozoica, constituindo um
aquífero de caráter eventual, livre e semiconfinado, de
extensão limitada, descontínuo, heterogêneo e anisotrópico;
Cenozóico
é constituído por material de cobertura cenozóica (Terciário ao
Pleistoceno). É um aquífero granular, livre, de extensão
limitada a semi-regional, descontínuo, localmente contínuo,
heterogêneo e anisotrópico; e,
Aluviar
Apesar da falta de dados técnicos a respeito de sua
hidrogeologia, supõe-se que a mesma poderá apresentar locais
favoráveis em termos de produtividade, após estudos mais
detalhados e específicos para esta finalidade. O problema desta
unidade, e também da Cobertura Cenozóica, reside no fato do
comprometimento da qualidade de suas águas, por serem mais
facilmente atingidas por poluentes diversos manuseados na
superfície do terreno e também pelo menor grau de
consolidação destes sedimentos.
Fonte: Ferreira et al., 2000
Em 2006, verificaram-se dois níveis distintos do aquífero cristalino, que
correspondiam ao aquífero suspenso, interceptados em dois diferentes níveis (1,83 m e
4,71m), e ao aquífero freático, cujo nível de água subterrânea médio foi de 9,95 m de
profundidade. O fluxo das águas subterrâneas, tanto no nível suspenso, como no aquífero
freático, foi determinado na época dos serviços, como tendo, preferencialmente, sentido de
escoamento para oeste.
Durante os levantamentos planialtimétricos da área, em outubro de 2006, o
aquífero apresentou o nível d’água local variando entre 10,86m e 11,45m de profundidade,
apresentando caráter livre, formado por sedimentos de silte arenoso (CRA, 2006).
73
Caracterização da hidrologia e hidrogeologia da área de estudo, dos
aquíferos existentes na região e dos poços de monitoramento e injeção
instalados
As condições de contorno são utilizadas para definir, com base no sistema
hidrogeológico real, as fronteiras hidráulicas que delimitam o domínio do modelo escolhido.
Quando possível, devem coincidir com os limites hidrogeológicos naturais (rios, lagos,
divisores de água, etc.) ou qualquer feição hidrogeológica dentro do domínio que afete o
sistema.
A área apresentada na figura 5.6 foi delimitada com a abrangência ampliada à área
do local onde estava instalado o antigo posto, entre rede de drenagem de águas superficiais e
divisores de água.
Figura 5.6 – Modelo conceitual hidrológico da localização do antigo posto de combustível
(jun. 2012)
Fonte: Tetra Tech, 2014
74
A área, com direção NO-SE, é formada topograficamente por dois níveis: um
platô com cotas variando entre 658 e 644,8 m (metros acima do nível do mar) rumo SE,
baixando outro platô com cotas que variam entre 638,2 e 628,5 m, rumo noroeste. Ambos os
platôs vão diminuindo de altitude em direção aos níveis de base regionais e/ou locais
formados pelo Rio Capivari e seus afluentes, rumo norte e leste do “site”, e pelo Ribeirão
Viracopos e seus afluentes, rumo sul e oeste do local onde se encontrava instalado o antigo
posto, cujas cotas variam entre 600 e 620 m.
Seguindo a topografia local, o fluxo da água subterrânea (flutuante e freático) se
dá a partir dos divisores de água em direção às redes de drenagem de águas superficiais. A
recarga ocorre predominantemente por precipitação em toda a área não impermeabilizada.
Na figura 5.7 apresenta-se o mapa poteciométrico simulado pelo modelo calibrado
em toda a área modelada, onde as cargas hidráulicas calculadas indicam uma potenciometria
variando entre 570 e 660 m. No detalhe da figura, é apresentado o mapa poteciométrico onde
as cargas hidráulicas indicam potenciais variando entre 640 e 600 m (VISUAL PEST®,
DOHERTY, 2000).
Na figura 5.7 as duas seções hidrogeológicas N-S e E-O estão com os respectivos
exageros verticais de 15 e 10.
No processo de remediação, a pluma é definida como o local onde estão
distribuídos os contaminantes, liberados a partir de uma fonte pontual. A extensão e a
expansão da pluma, normalmente, são previstas com o auxílio de modelos teóricos e cálculos
matemáticos, cujos dados foram obtidos após a caracterização do solo, como a
permeabilidade; da água subterrânea, como o gradiente hidráulico, a velocidade e o tipo de
recarga; e, dos contaminantes encontrados. Os modelos RT3D® (CLEMENT; ZHENG, 1998)
e MT3DMS® (ZHENG; WANG, 1999) foram utilizados para simular o transporte das plumas
de contaminantes, utilizando o programa VISUAL MODFLOW® 4.0 (WATERLOO, 2000).
Estes módulos possuem rotinas para a resolução da equação de transporte em água
subterrânea. Os módulos foram escolhidos por apresentarem menor erro de dispersão
numérica e de balanço de massa, embora seu processamento seja mais lento.
Na sequência, foi implantada uma rede de poços de monitoramento, os quais
foram estrategicamente instalados, na área contaminada, com base na caracterização
hidrogeológica.
75
Figura 5.7 – Seções hidrogeológicas da área onde estava inserido o antigo posto de
combustível (jun. 2012)
Fonte: Tetra Tech, 2014
Os poços para injeção vertical de 2” (PI 1 a 20) foram construídos com
profundidade máxima de 13,55m. O nível d’água estabilizou-se a uma profundidade média de
11,10m e possuem as características apresentadas nas figuras 5.4 e 5.8. Para cada poço
perfurado há uma característica de solo e profundidade em função do local onde foi instalado.
Como este trabalho foi realizado diretamente em um sítio contaminado, a
caracterização da área não representa uma situação linear ou homogênea e predominam
variações nos aspectos do meio físico, tais como heterogeneidades dos solos, diferentes
litologias e condições hidrogeológicas locais (figura 5.9).
Foi levantado o mapa poteciométrico do antigo posto de combustível nos dois
níveis do aquífero, ver figuras 5.10 e 5.11.
No levantamento planialtimétrico, observa-se a área atingida pela contaminação
nos dois aquíferos existentes, de acordo com as figura 5.10 e 5.11, que comprovam que ambos
Linhas equipotenciais com intervalos de 2,0 m (600 a 570 m)
76
aquíferos possuem o mesmo sentido e fluxo das águas, o que indica que a contaminação, a
partir do centro de massa (PM 5 e 20), vai em direção ao Ribeirão Viracopos (figura 5.12).
Figura 5.8 – Desenho esquemático para os poços de injeção e de monitoramento (abr. 2006)
Fonte: Tetra Tech, 2014
77
Figura 5.9 – Seções hidrogeológicas da área onde está inserido o antigo posto (jun. 2012)
Fonte: Tetra Tech, 2014
78
Figura 5.10 – Mapa poteciométrico: nível médio de água de 1,53m (set. 2011)
Fonte: CRA, 2011
Figura 5.11 – Mapa poteciométrico: nível médio de água de 4,72m (set. 2011)
Fonte: CRA, 2011
79
Figura 5.12 – Planta da área total, com as edificações, localização do posto e os raios de
influência dos contaminantes (set. 2008)
Fonte: CRA, 2008
5.4 Histórico da remediação local
Foi elaborado breve histórico sobre as atividades de remediação da área do antigo
posto, anterior a este trabalho com o objetivo de situar o processo de remediação local. Este
histórico foi baseado em documentos, relatórios e campanhas de monitoramento realizadas
antes do período de 1978 a 2013, quando se iniciou o novo processo de remedição da área
através do sistema de oxidação química avançada “in situ” e que foi objeto deste estudo:
a área em questão foi adquirida em 1978 e possuía forma de morro, onde foram
cortados taludes, os quais posteriormente foram denominados de platô superior,
médio e inferior;
80
as atividades do antigo posto de combustível foram iniciadas em 1980, no platô
médio, com a instalação de 06 tanques subterrâneos com capacidade nominal de
15m³ cada;
em 1995, devido a pequenas diferenças observadas no controle de estoque do
óleo diesel, de acordo com GEOKLOCK (2001), associadas à redução no consumo
deste combustível, foram desativados 03 tanques de armazenamento de diesel. Em
2002 houve o encerramento por completo das atividades; e,
todos os 06 tanques de armazenamento de combustíveis foram removidos
durante os meses de abril e maio de 2006 (CRA, 2007).
Após a confirmação da presença da fase livre em duas das sondagens, localizadas
entre os tanques 05 e 06 e nas proximidades do tanque 01 (figura 4.1), verificadas após a
paralisação das atividades em 2002, algumas campanhas para remediação da área do antigo
posto foram realizadas:
abril de 2006
Foi contratada empresa especializada para a remoção dos tanques subterrâneos,
bem como para realizar o diagnóstico ambiental e elaborar a avaliação de risco, nos moldes
RBCA Tier2 (ASTM, 2004), na área do antigo posto de combustíveis.
Foram removidos os 06 tanques subterrâneos e tubulações, além de 150 m3 de
solo impactado, que foram acondicionados em 100 “big bags” e 230 tambores.
Posteriormente, foram realizadas 08 sondagens, com coleta de amostras de solo em 05 pontos,
e instalados 08 poços de monitoramento para amostragem de águas subterrâneas.
Foi verificada a presença pontual de 160 mm de fase livre no PM 3, situado a
jusante da antiga ilha de abastecimento de óleo diesel (figura 5.13).
A amostragem do solo foi realizada seguindo a metodologia estabelecida no
“Procedimento para a identificação de passivos ambientais em estabelecimentos com sistema
de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC)”, referente ao Anexo IV, do artigo
no1 da Decisão da Diretoria no 010/2006/c, CETESB (2012a).
Com relação à avaliação de risco à saúde humana, verificou-se o risco para a via
de inalação de vapores orgânicos provenientes do solo em ambientes fechados pelos
trabalhadores comerciais, entretanto, o risco não se completava, uma vez que não existiam
construções no local onde a amostra considerada havia sido coletada. No entanto, a presença
81
de fase livre identificada no PM3 foi considerada como um risco imediato aos receptores
considerados no Modelo de Exposição Conceitual do Local (MECL) (EPA, 1989). Esta
modelagem é desenvolvida antes do início do trabalho de análise de risco e consiste em uma
caracterização quantitativa do site;
Figura 5.13 – Fotos da remediação local e constatação da contaminação do local (abr. 2006)
(A) Foto do posto antes de sua desativação;
(B) Momento da retirada dos tanques enterrados;
(C) Foto da cava após a retirada dos tanques; e,
(D) Foto contendo a constatação visual da existência de contaminantes no local.
Fonte: CRA, 2008
outubro de 2007
Contratação de empresa especializada para realizar investigação ambiental
detalhada e a atualização da Análise de Risco RBCA TIER 2 na área do antigo posto de
combustíveis. Após a instalação dos poços de monitoramento, foi identificada a presença de
uma pluma de fase livre na antiga área de tancagem, abrangendo os PM 3, 7, 11 e 15, todos
instalados no aquífero suspenso.
Nesta época não foram detectadas concentrações dos compostos BTEX na água
subterrânea superiores às concentrações máximas toleráveis (SSTL – “Site Specific Target
Levels”), calculadas para todas as vias e receptores considerados no MECL.
A qualidade da água subterrânea nos dois níveis do aquífero suspenso estava
alterada pela presença de TPH (Hidrocarbonetos Totais de Petróleo), bem como pela presença
de fase livre nos PM 3, 7, 11 e 15 (figura 5.14);
(A) A
(B) (C) (D) A
82
Figura 5.14 – Representação gráfica, em planta, da pluma de contaminação na área sendo
BTEX e TPH (out. 2007)
(A) Dimensão sem escala da pluma de BTEX
(B) Dimensão sem escala da pluma de TPH
Fonte: CRA, 2007l
janeiro de 2008
Implantação de sistema de remediação emergencial da área, visando à remoção da
pluma de fase livre detectada. A tecnologia aplicada foi um sistema de extração multifásica
(“MPE – Multi Phase Extraction”), que funcionou no período de janeiro a maio de 2008 e
foram tratados 258 m3 de efluentes, recuperando 50 litros de produto.
Na data do desligamento e desmobilização do sistema, não foi observada a
presença de fase livre em nenhum dos poços de monitoramento (PM 3, 7, 11 e 15 com
variação de profundidade que variaram entre 3 a 10 m de profundidade). Para a realização
desta etapa de remediação, foram realizadas 39 sondagens totalizando 147,45 m perfurados
para a instalação dos poços de injeção, para a remediação em escala total (figura 5.15).
Para estas sondagens, foram instalados 6 poços de monitoramento e 20 poços de
injeção (figura 5.16). Dois destes poços de injeção (PI 5 e PI 20) foram utilizados para a etapa
de teste piloto no centro de massa (PM 3 e PM 15);
O “lay-out” dos poços utilizados para instalação do sistema de extração
multifásica seguiram o posicionamento indicado na figura 5.16.
(A) A
(B) A
83
Figura 5.15 – “Lay out” dos poços utilizados no processo de extração multifásica (jan.
2008)
Fonte: CRA, 2008
84
Figura 5.16 – “Lay-out” dos poços de injeção e monitoramento utilizados no processo de
extração multifásica (jan. 2008)
Fonte: CRA, 2008
setembro de 2008
Foi realizado o monitoramento analítico das águas subterrâneas, que incluiu todos
os poços de monitoramento instalados no local. Durante a execução dos serviços não foi
verificada a presença de fase livre em nenhum dos poços, entretanto, os resultados analíticos
indicaram a presença de uma pluma de fase dissolvida de TPH ao longo de toda a área de
tancagem, cujo centro de massa foi de 323,0 mg/L no PM 3. Adicionalmente, foi observado
85
aumento das concentrações dos BTEX e TPH, em comparação ao monitoramento analítico
realizado em novembro de 2007. Na avaliação de risco verificou-se o risco potencial para a
via de ingestão de água subterrânea, bem como se manteve o risco para a via de inalação de
vapores provenientes do solo em ambientes fechados, identificado em abril de 2006;
fevereiro de 2010
Durante o período em questão, novo processo foi reconsiderado para o local, onde
foram realizadas campanhas de monitoramento de fevereiro a dezembro de 2010, e os valores
das concentrações de BTEX (5 µg/L) e TPH (600 µg/L) estavam acima do valor de
intervenção CETESB. Os poços onde foram verificadas as contaminações foram os PM 3, 6,
7, 12 e 15 a 17. Na época foram emitidos somente relatórios a respeito do desenvolvimento do
processo no local;
setembro de 2011
Foi realizado o ensaio piloto nos mesmos poços indicados na etapa anterior e
observada contaminação acima do limite de intervenção nos poços de monitoramento 7 e 15,
quando foi tomada a decisão da necessidade de intervenção, a qual deixou de ser por remoção
do solo e preenchimento da cava com solo de origem controlada passando a ser o processo de
oxidação química avançada “in situ”; e,
junho de 2012
Realização do projeto executivo no centro de massa, baseado nos resultados
obtidos na campanha “base line” (injeção piloto só nos PI 3 e PI 15, de setembro a dezembro
de 2011). Até aqui o processo esteve somente sob acompanhamento das empresas contratadas
para esta atividade e, a partir deste momento, o processo começou a ser acompanhado para a
realização deste trabalho acadêmico, englobando as 1a, 2
a e 3
a campanhas de aplicação em
escala total e o término das aplicações (4a campanha – de polimento). Cada campanha constou
86
de uma injeção de solução oxidante e uma amostragem após a estabilização dos parâmetros
físicos-químicos (em geral, após 60 dias).
5.5. Resultados da “Base line” - Injeção piloto (PM 3 e PM 15)
Na injeção piloto identificaram-se as taxas de dosagem do persulfato de sódio e
peróxido de hidrogênio para o tratamento via oxidação química avançada “in situ” e foram
terminados a locação, o espaçamento e as profundidades dos poços utilizados para injeção e
monitoramento.
Foram instalados os poços de injeção PI 5 e PI 20 (figura 5.17), os quais foram
utilizados para realização deste piloto, pois se encontram próximos ao centro de massa do PM
3 e PM 15.
Para a profundidade de injeção do oxidante consideraram-se os dois níveis de
aquífero e dessa forma, as injeções ocorreram cada uma em determinadas profundidades, ou
seja, para o PM 3 nas profundidades de 1,5m e 3,0m, e para o PM 15 nas profundidades de
4,5 a 6,5m. Na etapa de injeção, foram realizadas primeiramente a injeção do peróxido de
hidrogênio e logo na sequência a de persulfato de sódio, conforme quantitativos apresentados
na tabela 4.4 e 4.5.
Após a injeção de peróxido de hidrogênio a 17,5%, foi realizado o monitoramento
do pH nos poços de injeção para verificar quando atingissem a faixa de trabalho, entre 3 e 6
unidades de pH, para então injetar o persulfato de sódio como catalisador, que foi aplicado na
concentração de 20%.
Nesta fase a área tratada compreendeu 30 m², com densidade do solo de
1800akg/m³, raio de ação de aproximadamente 2m, pressão de injeção da solução oxidante
≤15 psi (1bar) ou por gravidade e vazão de 500 L/h.
De acordo com EPA (1996), são apresentados na tabela 4.1 os critérios para
estabilização dos poços, os quais foram monitorados em todas as etapas de remediação, antes
e depois de cada campanha de monitoramento.
Após a estabilização dos poços, cerca de 60 dias após a injeção da solução
oxidante, foi feita a amostragem e realizadas as análise dos parâmetros de controle. Estes
valores foram considerados como “base line”. De acordo com os valores apresentados na
tabela 5.3, segue a análise com relação aos poços de monitoramento para BTEX e TPH:
87
Figura 5.17 – “Lay-out” dos poços de injeção (PI 5 e PI 20) instalados no local de estudo
(set. 2011)
Fonte: CRA, 2011
Tabela 5.3 – Parâmetros estabilizados “in situ” da água subterrânea na campanha “base line”
(dez. 2011)
PM nº
Nível
de
água
(m)
Rebaixa-
mento
máx. da
coluna de
água (m)
Taxa de
bombea-
mento
(L/min)
pH Temp.
ºC
Condut.
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi-
dez
(mTU)
PM 2 5,85 0,29 0,060 6,56 26,0 0,640 - 91,6 0,26 21,04
PM 3 1,59 0,01 0,150 6,41 25,5 0,095 - 22,5 0,41 6,40
PM 4 10,7 0,19 0,100 6,45 24,1 0,223 -110,1 0,74 43,00
PM 5 2,38 0,81 0,150 6,67 23,8 0,790 -166,7 0,17 9,24
PM 6 1,73 0,13 0,125 6,75 25,1 1,230 -166,5 0,17 9,59
PM 7 1,76 0,01 0,140 5,65 24,5 0,343 70,4 0,33 2,69
PM 8 1,83 0,20 0,175 6,81 25,0 1,190 -169,0 0,13 1,75
PM 10 1,69 0,05 0,150 6,71 23,9 0,800 -130,1 0,19 21,1
PM 12 1,62 0,46 0,100 6,32 23,4 7,700 -142,8 0,18 54,8
Continua
88
Tabela 5.3 – Parâmetros estabilizados “in situ” da água subterrânea na campanha “base line”
(dez. 2011)
Conclusão
PM nº
Nível
de
água
(m)
Rebaixa-
mento
máx. da
coluna de
água (m)
Taxa de
bombea-
mento
(L/min)
pH Temp.
ºC
Condut.
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi-
dez
(mTU)
PM 15 1,31 0,33 0,150 3,82 24,3 15,570 360,3 0,21 30,56
PM 16 1,62 0,34 0,100 6,58 24,3 0,780 -140,2 0,18 5,45
PM 17 1,93 0,10 0,100 5,80 25,6 0,980 24,1 0,29 6,01
PM 20 1,50 0,02 0,150 6,61 23,5 0,215 -120,8 0,28 3,51
Bco
de
campo
6,95 - - 6,95 17,8 0,148 70,4 4,96 -
(-) Não se aplica
(*) Poço amostrado através de “bailer”
Fonte: CRA, 2013
BTEX
Na campanha “base line”, verificou-se concentração de benzeno em valor acima
do padrão de qualidade adotado, apenas no poço PM 15. Na figura 5.18 observa-se o
resultado do trabalho do peróxido de hidrogênio durante contato com o hidrocarboneto de
petróleo, durante a reação de oxidação, sendo possível observar a fuga do material por
orifícios e rachaduras do piso e na figura 5.19, as concentrações da pluma de contaminação.
Figura 5.18 – Reação do peróxido de hidrogênio nos poços de injeção (PI) (set. 2011)
(A) (B) (C)
(A) Borbulhamento no bocal do poço de injeção logo após aplicação de H2O2;
(B) Borbulhamento no poço de injeção após a aplicação do volume definido de solução de
H2O2, ocasionado por turbulência do processo; e,
(C) Lama extraída do poço em função da aplicação da solução de H2O2
Fonte: Acervo próprio, 2011
89
Figura 5.19 - Concentrações de BTEX encontradas na campanha “base line” (dez.2011)
Fonte: CRA, 2012
De acordo com os resultados analíticos obtidos na campanha “base line” (figura
5.19), houve redução da massa de BTEX, de até 98,63%, que no ponto de maior concentração
(PM 15) detectado no “base line”, passou de 1483 µg/L para 20,3 µg/L.
Em todos os demais poços (PM 2 a 4, 7 e 8), as concentrações de benzeno foram
inferiores ao padrão de referência adotado (CETESB, 2005).
TPH
Nos resultados obtidos na campanha “base line”, a concentração de TPH ficou
com índice superior ao padrão de qualidade apenas no PM 15. No PM 7 verificou-se
concentração de TPH, abaixo do padrão de qualidade adotado (CETESB, 1999). Nos demais
poços não foram verificadas concentrações de TPH.
90
Nos resultados analíticos obtidos nesta campanha observa-se uma redução da
massa de TPH de até 99,6%, que no ponto de maior concentração (PM 3), detectado antes da
execução do piloto, passou de 252.000 µg/L para <0,2 µg/L (figura 5.20).
Figura 5.20 - Concentrações de TPH encontradas na “base line” (dez. 2011)
Fonte: CRA, 2012
5.6 Resultados obtidos para cada uma das etapas de remediação
acompanhadas
As campanhas previstas para o processo de remediação do antigo posto seguiram
as etapas definidas na metodologia que contemplavam: o levantamento da situação atual da
área, e denominada de “base line”, que compreendeu o teste piloto nos poços de
monitoramento PM 3 e PM 15 e mais quatro aplicações, todas realizadas em escala total. A
quarta campanha foi incluída no processo de remediação em função do rebote ocorrido em
agosto de 2013 (ver Tabela 5.4).
91
Tabela 5.4 – Campanhas realizadas no processo de remediação de dez.2011 a nov.2013
Campanhas Data Identificação
Inicial Dez. 2011 “Base line”
1a Jul.2012 1
a campanha
2a Nov. 12 2a campanha
3a Ago. 13 3a campanha
4a Nov. 13 4a campanha – de polimento
Nos 20 poços de injeção (PI 1 a 20) instalados na área do antigo posto na região
da pluma (tabela 5.5) para aplicação de produtos químicos na zona saturada e não saturada do
aquífero, com base na condutividade hidráulica da área, houve transferência moderada com
menos de 1 bar de pressão em cada poço de injeção.
Tabela 5.5 – Profundidade dos poços de injeção instalados
Identificação do
poço de Injeção
Profundidade
instalada (m)
Identificação do
poço de Injeção Profundidade
instalada (m) PI 01 3,32 PI 11 3,80 PI 02 4,05 PI 12 3,93 PI 03 2,51 PI 13 3,05 PI 04 4,04 PI 14 3,56 PI 05 4,05 PI 15 4,06 PI 06 2,64 PI 16 3,49 PI 07 3,34 PI 17 2,39 PI 08 2,43 PI 18 2,39 PI 09 3,21 PI 19 3,06 PI 10 3,91 PI 20 7,07
Fonte: CRA, 2011
O raio de influência de cada poço de monitoramento (PM) ficou entre 1 e 2 m e a
profundidade instalada foi de 3 a 7 m, com a seção filtrante entre 2 a 3 m. A área estimada
para a remediação foi de 45 m x 26 m.
A solução oxidante foi distribuída nos poços PI 01 a 20, localizados conforme
apresentado na figura 5.17 e com o sistema de injeção implantado (figura An. B.2).
5.6.1 Primeira campanha analítica
De acordo com os valores apresentados na tabela 5.6 e os dados obtidos para
BTEX e TPH foram feitas as análises a seguir:
92
Tabela 5.6 – Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na primeira campanha
em escala total (jul. 2012)
PM nº
Nível
de
água
Rebaixa-
mento
máx. da
coluna de
água (m)
Taxa de
bombea-
mento
(L/min)
pH Temp.
(ºC)
Condut.
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi-
dez
(mTU)
PM 2 5,45 0,36 0,080 6,47 24,2 0,690 -135,1 1,06 7,03
PM 3 1,63 0,03 0,100 5,75 21,8 0,790 -8,0 1,21 0,00
PM 4 * * * * * * * * *
PM 5 1,64 0,30 0,080 4,50 22,8 5,030 396,6 1,31 213,00
PM 6 2,15 0,85 0,100 3,60 24,7 29,520 541,6 1,44 265,00
PM 7 1,85 0,06 0,100 5,99 22,9 0,296 16,9 0,93 13,78
PM 8 1,77 0,41 0,080 3,65 24,6 25,470 547,6 0,81 35,87
PM 10 1,84 0,45 0,100 4,13 23,1 26,83 316,7 1,18 11,36
PM 12 1,92 0,82 0,080 3,72 22,8 29,930 352,7 1,52 236,00
PM 15 1,63 0,65 0,100 3,78 22,2 20,400 353,8 1,26 815,00
PM 16 1,78 0,64 0,080 6,22 22,9 2,930 -124,7 0,79 49,85
PM 17 9,56 0,02 0,100 3,98 24,4 6,110 580,1 1,03 521,00
PM 20 1,27 0,23 0,100 5,45 22,4 3,100 293,0 2,66 100,00
Bco
de
campo
- - - 7,52 20,7 0,007 138,7 1,38
(-) Não se aplica
(*) Poço não amostrado – apresentou fase livre durante a amostragem
Fonte: CRA, 2013
BTEX
Dentre os BTEX analisados, foram detectados concentrações de benzeno em
valores acima do padrão de qualidade adotado (CETESB, 2005). Nos resultados obtidos
durante a análise de uma redução de massa de benzeno de até 79,9% que no ponto de maior
concentração (PM 15), detectado antes da injeção passou de 572,2 µg/L para 108 µg/L.
As concentrações de benzeno foram superiores ao padrão de referência adotado
(CETESB, 2005), nos PM 7 e 17, porém com reduções de 40,6% e 72,5%, respectivamente.
Nos poços PM 6 e 16 houve aumento nas concentrações de benzeno, sendo: PM 6
de 3,6 µg/L para 7,4 µg/L e no PM 16 de 18,8 µg/L para 43,5 µg/L (figura 5.21).
TPH
Verificaram-se valores de TPH acima dos padrões de qualidade nos poços de
monitoramento PM 7, 10, 15 e 16. Nos poços PM 6, 8 e 17, verificaram-se concentrações de
93
TPH, porém abaixo do valor adotado (CETESB, 1999). Nos demais poços, não foram
verificadas concentrações. Os resultados analíticos obtidos, comparando com a campanha
“base line”, apresentaram redução de 97% no maior ponto de concentração (PM 20), que
variou de 7.600 µg/L para valor < 200 µg/L.
Figura 5.21 - Comparação das concentrações de BTEX encontradas entre a “base line” a 1a
campanha (jul.2012)
Fonte: CRA, 2012
Nos poços PM 7, 8, 10, 15 e 16 houve aumento nas concentrações de TPH sendo:
PM 7 de 3.200 µg/L para 10.000 µg/L, PM 8 de não detectado para 330 µg/L (ainda abaixo
do limite de intervenção de 500 µg/L), PM 10 de 600 µg/L para 1.100 µg/L, PM 15 de 1.200
µg/L para 3.700 µg/L e no PM 16 de 900 µg/L para 2.100 µg/L (figura 5.22).
5.6.2 Segunda Campanha analítica
De acordo com os valores apresentados na tabela 5.7 e os dados obtidos para
BTEX e TPH foram feitas as análises a seguir:
94
Figura 5.22 - Comparação das concentrações de TPH encontradas na “base line” e na 1a
campanha (jul.2012)
Fonte: CRA, 2012
Tabela 5.7 – Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na segunda campanha
(nov. 2012)
PM nº
Nível
de
água
Rebaixa-
mento
máx. da
coluna de
água (m)
Taxa de
bombea-
mento
(L/min)
pH Temp.
(ºC)
Condut.
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi-
dez
(mTU)
PM 2 5,68 0,40 0,100 6,48 24,9 0,619 -112,9 0,58 35,44
PM 3 2,61 0,44 0,120 4,62 25,2 0,401 237,9 0,41 4,39
PM 4 1,60 0,01 0,140 4,41 26,4 2,641 377,2 0,90 8,64
PM 5 10,3 0,08 0,130 6,73 24,4 0,196 -135,9 0,22 2,73
PM 6 2,04 0,44 0,110 6,46 23,8 4,06 -101,8 0,36 41,76
PM 7 1,86 0,56 0,130 3,18 25,6 36,30 466,0 0,65 18,21
PM 8 1,81 0,05 0,140 4,10 24,4 1,11 455,0 1,12 2,11
PM 10 1,72 0,36 0,110 3,40 25,4 30,98 366,1 0,35 63,00
PM 12 1,44 0,06 0,130 4,29 24,7 19,16 233,5 0,29 8,53
PM 15 0,98 0,03 0,140 3,23 25,4 33,13 402,2 0,95 11,15
PM 16 1,19 0,22 0,100 3,51 25,4 26,01 378,1 0,47 38,41
PM 17 1,27 0,30 0,100 3,39 25,7 30,57 376,5 0,48 44,78
PM 20 10,3 0,05 0,130 3,38 24,1 6,28 586,7 22,35 26,79
Bco
de
campo
- - - 4,97 25,0 0,009 322,9 4,78 0,00
(-) Não se aplica
(*) Poço amostrado através de “bailer”
Fonte: Tetra Tech, 2014
95
De acordo com os valores apresentados na tabela 5.7 e e os dados obtidos para
BTEX e TPH foram feitas as análises a seguir:
BTEX
Dentre os BTEX analisados, foram detectadas concentrações de benzeno em
valores acima do padrão de qualidade adotado (CETESB, 2005) na campanha “base line” nos
poços de monitoramento PM 7 e15 a 17.
Nos resultados obtidos durante a análise observa-se uma redução da massa de
benzeno de até 79,9% que no ponto de maior concentração (PM 15), detectado antes da
injeção, passou de 537,2 µg/L para 108 µg/L.
Nos poços PM 7 e 17 as concentrações de benzeno foram superiores ao padrão de
referência adotado (CETESB, 2005), porém apresentaram reduções de 40,6% e 72,5%,
respectivamente.
Nos poços PM 6 e 16 houve aumento nas concentrações de benzeno, sendo: PM 6
de 3,6 µg/L para 7,4 µg/L e no PM 16 de 18,8 µg/L para 43,5 µg/L (figura 5.23).
TPH
Verificaram-se valores de TPH acima dos padrões de qualidade nos poços de
monitoramento PM 7, 10, 15 e 16. Nos poços PM 6, 8 e 17 verificaram-se concentrações de
TPH, porém abaixo do padrão de qualidade adotado (CETESB, 1999). Nos demais poços, não
foram verificadas concentrações. Os resultados analíticos obtidos após a campanha de
amostragem indicaram redução de 100%, que no maior ponto de concentração (PM 20),
detectado antes da execução do piloto, passou de 7.600 µg/L para valor ˂ 200 µg/L.
Nos poços PM 7, 8, 10, 15 e 16 houve aumento nas concentrações de benzeno,
sendo: PM 7 de 3.200 µg/L para 10.000, PM 8 de não detectado para 330 µg/L (ainda abaixo
do limite de intervenção de 500 µg/L), PM 10 de 600 µg/L para 1.100, PM 15 de 1.200 µg/L
para 3.700 µg/L e no PM 16 de 900 µg/L para 2.100 µg/L (figura 5.24).
96
Figura 5.23 – Comparação das concentrações de BTEX encontradas nas 1a e 2
a campanhas
(nov. 2012)
Fonte: CRA, 2012
Figura 5.24 – Comparação das concentrações de TPH encontradas nas 1a e 2
a campanhas
(nov. 2012)
Fonte: CRA, 2013
97
5.6.3 Terceira campanha analítica
Na tabela 5.8 são apresentadas as informações quanto aos parâmetros medidos e
gráfico da pluma de contaminação.
Tabela 5.8 – Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na terceira campanha
(ago. 2013)
PM nº
Nível
de
água
Rebaixa-
mento
máx. da
coluna de
água (m)
Taxa de
bombea-
mento
(L/min)
pH Temp.
(ºC)
Condut.
Condut
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi-
dez
(mTU)
PM 2 5,73 0,50 0,100 7,67 26,25 0,691 -229,5 0,82 73,00
PM 3 4,83 0,33 0,100 5,02 25,48 2,179 200,0 0,34 3,87
PM 4 2,15 0,53 0,100 5,96 24,20 2,220 -127,4 0,97 6,00
PM 5 9,94 0,04 0,100 12,1 23,62 0,215 -336,8 0,30 8,21
PM 6 2,75 1,15 0,100 9,36 23,14 5,807 -323,0 1,06 8,95
PM 7 2,45 1,07 0,080 1,86 24,51 33,17 443,2 0,85 155,00
PM 8 1,80 0,02 0,250 5,42 23,03 1,123 209,9 0,49 0,00
PM 10 1,78 0,34 0,150 5,33 23,97 - 148,1 0,59 0,00
PM 12 1,70 0,20 0,200 8,65 22,90 18,42 -267,5 0,68 0,00
PM 15 2,15 0,97 0,100 6,28 23,10 30,53 343,7 0,75 79,00
PM 16 2,15 1,06 0,100 4,79 22,53 23,11 315,8 0,88 150,00
PM 17 1,75 0,44 0,100 8,77 28,20 4,130 -107,5 0,29 31,99
PM 20 * * * * * * * * *
Bco
de
campo
- - - 7,06 21,54 7,0 35,8 3,64 0,00
(-) Não se aplica
(*) Poço amostrado através de “bailer”
Fonte: Tetra Tech, 2014
De acordo com os valores apresentados na tabela 5.8 e os dados obtidos para
BTEX e TPH foram feitas as análises a seguir:
BTEX
Foram detectadas concentrações de benzeno acima do padrão de qualidade
(CETESB, 2005) na campanha “base line” nos PM 6, 7, 10, 12, 15, 16 e 17.
Observa-se redução da massa de benzeno de até 88,7%, que no ponto de maior
concentração (PM 15), detectado antes da injeção, passou de 537,2 µg/L para 66,8 µg/L.
98
Figura 5.25 - Comparação das concentrações de BTEX encontradas nas 2ª e 3ª campanhas
(ago. 2013)
Fonte: CRA (2013)
No poço PM 7 as concentrações de benzeno se apresentaram superiores ao padrão
de referência adotado (CETESB, 2005), porém apresentaram redução de 57%.
PM 12 de não detectável para 5,79 µg/L, PM 16 de 18,9 µg/L para 21,3 µg/L e
PM 17 de 110,4µg/L para 116,4 µg/L (figura 5.25); e,
TPH
Nota-se valores de TPH nos PM 3, 7, 10, 16 e 17 acima do padrão adotado. Nos
PM 2, 6 e 15 as concentrações de TPH variaram: PM 2 de <50 µg/L para 280 µg/L, PM 6 de
640 para 260 µg/L e PM 15 de 1200 µg/L para 310 µg/L, abaixo do padrão adotado.
Nos resultados analíticos obtidos após a campanha de amostragem observa-se
redução de 100%, que no maior ponto de concentração (PM 20), detectado antes da execução
do piloto, passou de 7.600 µg/L para valor ˂ 200 µg/L.
Nos poços PM 3, 10 e 17 houve aumento nas concentrações de benzeno, sendo:
PM 3 de não detectável para 730 µg/L, PM 10, apesar de ter diminuído a concentração de
TPH, o valor obtido foi de 570 µg/L, no PM 17 de 510 µg/L para 1200 µg/L (figura 5.26).
99
Figura 5.26 - Comparação das concentrações de TPH encontradas nas 2ª e 3a campanhas
(ago. 2013)
Fonte: CRA, 2013
5.6.4 Quarta Campanha analítica (de polimento)
Os valores verificados durante levantamento realizado após injeção (tabela 5.9) e
estão indicados na figura 5.27.
Tabela 5.9 – Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na quarta campanha, de
polimento (nov. 2013)
Poço no
Nível de
água
(m)
Rebaixa
mento
máximo
da
coluna
de água
(m)
Taxa de
bomb
(L/min)
pH
Tem
p
(ºC)
Condut
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi
dez
(mTU)
PM 2 5,33 0,00 - 6,49 25,7 0,67 22,7 1,17 35,15
PM 3 4,07 0,08 - 4,72 24,3 0,55 20,1 0,23 0,00
PM 4 1,60 0,01 - 5,33 23,9 0,57 16,6 0,08 0,78
PM 5 10,51 0,07 - 6,80 24,4 0,19 14,5 0,04 1,15
PM 6 2,15 0,33 - 6,60 24,0 3,56 19,1 0,05 0,00
Continua
100
Tabela 5.9 – Parâmetros estabilizados “in situ” de água subterrânea na quarta campanha, de
polimento (nov. 2013)
Conclusão
Poço no
Nível de
água
(m)
Rebaixa
mento
máximo
da
coluna
de água
(m)
Taxa de
bomb
(L/min)
pH
Tem
p
(ºC)
Condut
(mS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Turbi
dez
(mTU)
PM 7 1,70 0,15 - 4,35 25,1 3,10 30,4 0,52 71,0
PM 8 1,76 0,02 - 5,14 24,5 0,47 15,6 0,10 8,45
PM 10 1,75 0,15 - 4,57 25,2 2,78 25,7 0,40 4,23
PM 12 1,78 0,14 - 6,29 24,5 3,17 19,7 0,29 2,45
PM 15 1,37 0,08 - 4,32 25,0 1,95 26,1 0,17 10,00
PM 16 1,30 0,11 - 4,62 24,0 2,50 37,4 1,10 8,72
PM 17 1,67 0,16 - 6,62 23,5 0,69 38,7 0,08 3,36
PM 20 13,48 0,07 4,15 24,7 1,21 48,8 2,66 1,23
Bco de
campo - - - 5,76 26,3 0,03 38,4 3,13 0,00
(-) Não se aplica
Fonte: Tetra Tech, 2014
Na sequência são apresentados os resultados obtidos para o BTEX e TPH durante
a 4a campanha:
BTEX
De acordo com os valores apresentados na tabela 5.9 e figura 5.27, segue a análise
com relação aos poços de monitoramento para BTEX.
Observa-se redução média da massa de benzeno de até 84,5% que, no ponto de
maior concentração (PM 15), detectado antes da injeção, foi de 537,2 µg/L para 15,4 µg/L,
confirmando a redução da contaminação das concentrações na 3ª campanha (figura 5.25).
Nos PM 6, 15, 16 e 17 as concentrações de benzeno foram superiores ao padrão
de referência adotado (CETESB, 2005).
As concentrações de benzeno foram reduzidas nos poços da seguinte forma: no
PM 6 passou de < 1µg/L para 13,5 µg/L, no PM 15 de 6,16 µg/L para 15,4 µg/L, no PM 16
de 15,7 µg/L para 27,4 µg/L e no PM 17 de 46,2 µg/L para 30,3 µg/L; e,
101
Figura 5.27 - Comparação das concentrações de BTEX encontradas nas 3ª e 4a campanhas
(nov.13)
Fonte: CRA, 2013
TPH
Não foram verificados valores de concentrações de TPH acima dos padrões de
qualidade nos poços de monitoramento. Nos poços PM 7, 10, 16 e 17 verificaram-se
concentrações de TPH, porém abaixo do padrão de qualidade adotado, com as seguintes
reduções: PM 7 de 3200 µg/L para 440 µg/L, PM 10 de 600 µg/L para 310 µg/L e PM 16 de
900 µg/L para 510 µg/L e PM 17 de 7600 µg/L para < 200 µg/L. Nos demais poços, não
foram verificadas concentrações.
Nos resultados analíticos obtidos após a campanha de amostragem observa-se
redução de 97%, que no maior ponto de concentração (PM 20), detectado antes da execução
do piloto, passou de 7.600 µg/L para valor ˂ 200 µg/L. Não foi verificada aumento de
concentração nos poços amostrados.
Para avaliar o desenvolvimento do processo de remediação, na área do antigo
posto de combustível, contaminado com hidrocarbonetos de petróleo (BTEX e TPH), durante
as campanhas de análise (“base line”, piloto nos poços de monitoramento PM 3 e PM 5,
102
quatro aplicações, três em escala total e a de polimento), realizadas no período de 2011 a
2013, foi plotado o gráfico com as médias das concentrações encontradas (figura 5.28).
Figura 5.28 - Comparação das concentrações de TPH encontradas nas 3ª e 4a campanhas
(nov. 2013)
Fonte: CRA, 2013
5.7 Comparação dos Resultados
Neste item são apresentadas as comparações entre os resultados obtidos para
BTEX e TPH.
A partir dados obtidos durante as cinco campanhas (“base line” e mais 3 em
escala total e a de polimento) foram elaboradas curvas das concentrações do BTEX e TPH
para visualizar o desenvolvimento do processo de remediação (figura 5.29). Observou-se
atenuação durante todo o processo de descontaminação. Os parâmetros referentes ao BTEX
tiveram redução bastante acentuada, ou seja, de 7.600 µg/L para < 200 µg/L, principalmente
nas campanhas de julho de 2012 e agosto de 2013.
103
Figura 5.29 – Curva da evolução de BTEX e TPH durante o processo de remediação
(nov. 2013)
Apesar da atenuação dos contaminantes, os valores para BTEX não atingiram o
valor mínimo de intervenção de 5µg/L (figura 5.29).
5.7.1 Comparação dos resultados obtidos para BTEX
Após a realização das campanhas de injeção de peróxido de hidrogênio e
persulfato de sódio, os resultados obtidos nos poços de monitoramento foram listados na
tabela 5.10.
A partir da compilação destes dados foi possível observar que as concentrações
detectadas no período das campanhas de remediação realizadas no período de dezembro de
2011 a novembro de 2013 (da “base line” à quarta campanha, pós polimento) tiveram
evolução positiva, principalmente se comparadas à campanha anterior a este projeto,
conforme apresentado na tabela 5.10.
Nos resultados obtidos após a campanha de polimento (quarta campanha)
observa-se redução média nas concentrações de benzeno de 84,5%, que no ponto de maior
concentração (PM 15), detectado antes da injeção, passou de 537,2 µg/L para 15,4 µg/L.
0
20
40
60
80
100
120
Base Line SET_11 Piloto NOV_11 PilotoA DEZ_11 Escala TotalA
Jul_12
Escala TotalB
NOV_12
Polimento
AGO_13
PolimentoA
NOV_13
Va
lor
de
co
nce
ntr
açã
o e
m µ
g/
L
(/1
0)
Período de análise
Limite de Intervenção CETESB para BTEX ( 5 µg/L ) BTEX TPH x 100 Limite de Intervenção para TPH 600 µg/L (/100)
(x 10)
104
Tabela 5.10 - Evolução das concentrações de BTEX (µg/L) (nov. 2013)
Poço nº
Dez_11
(injeção piloto)
Jul_12, Nov_12, Ago_13 e Nov_13
(escala total)
Base Line 1ª
Campanha
2ª
Campanha
3ª
Campanha
4ª
Campanha
após polimento
PM 3 FL < 1 < 1 < 1 < 1
PM 6 3,36 7,40 16,60 21,40 13,5
PM 7 12,30 7,30 6,60 < 1 < 1
PM 10 1,60 < 1 2,45 4,32 < 1
PM 12 < 1 2,20 5,79 5,13 < 1
PM 15 537,20 108,00 66,80 6,16 15,4
PM 16 18,90 43,50 21,30 15,70 27,4
PM 17 110,40 30,30 116,40 46,20 30,3
PM 20 -< 1 < 1 < 1 - < 1
FL: Fase livre
Fonte: Tetra Tech, 2014
Nos poços de monitoramento PM 6, 15, 16 e 17, as concentrações de benzeno
após o processo de remediação permaneceram em valores superiores ao padrão de referência
adotado (CETESB, 2005) de 5aµg/L, porém de uma maneira geral, apresentaram redução de
suas concentrações quando comparadas às campanhas de monitoramento anteriores (figuras
An.C.1 e An.C.2)
Nas figuras 5.30 e 5.31 está representado, graficamente, a redução dos valores da
concentração dos contaminantes, desde o primeiro monitoramento analítico (“base line”) até
após a injeção nos poços PM 3 e 5.
Em função da constatação da presença de BTEX nos poços de monitoramento PM
6 e 15 a 17, em concentração média de 18,9 µg/L, não foi possível chegar a valor inferior a
5Aµg/L para atendimento da legislação vigente.
De acordo com a pluma indicada nas figuras An.C.1 e An.C.2, é possível observar
que o projeto de remediação teve mais sucesso no nível 4,44 m, no aquífero suspenso, onde
com a degradação dos poluentes praticamente se zerou os índices com relação ao BTEX, com
exceção do PM 3. Para o nível 1,53 m houve a persistência do contaminante, também na
região do centro de massa (PM 3), persistindo ainda limites acima do nível de intervenção
CETESB (2005), ou seja, concentração de 5 µg/L.
105
Figura 5.30 – Representação em 3D das concentrações médias de BTEX decorrentes do
processo de remediação (nov. 2013)
Figura 5.31 – Concentrações médias de BTEX, por campanha, decorrentes do processo de
remediação (nov. 2013)
Fonte: Tetra Tech, 2014
106
5.7.2 Comparação dos Resultados obtidos para TPH
Assim como no item 5.7.1, estão apresentados na tabela 5.11 os resultados obtidos
com relação à oxidação química para TPH detectados nas campanhas de monitoramento
realizadas no período de dezembro de 2011 a novembro de 2013 (da “base line” até a quarta
campanha – polimento).
Tabela 5.11 – Evolução das concentrações de TPH (µg/L) (nov. 2013)
Poço nº
Dez_11
(injeção piloto)
Jul_12, Nov_12, Ago_13 e Nov_13
(escala total)
Base Line 1ª
Campanha
2ª
Campanha
3ª
Campanha
4ª
Campanha
após polimento
PM 3 FL 1910 730 < 200 < 200
PM 6 640 470 260 460 < 200
PM 7 3200 10000 1200 840 <200
PM 10 600 1100 570 300 310
PM 12 680 2600 < 200 < 200 < 200
PM 15 1200 3700 310 280 < 200
PM 16 900 2100 700 680 510
PM 17 520 370 1200 200 350
PM 20 7600 < 200 < 200 - < 200
( - ) Não monitorado
Nd Abaixo do limite de detecção do método
FL Presença de fase livre
Fonte: Tetra Tech, 2014
Nas figuras 5.32 e 5.33 é possível observar que as concentrações médias dos
poços amostrados nas campanhas de monitoramento diminuíram de forma significativa e,
após campanha pós-polimento o valor ficou inferior ao limite de intervenção da CETESB
(2005) de 600 µg/L.
De acordo com as plumas indicadas nas figuras An. C.3 e An. C.4 visualmente é
possível observar que o processo de remediação teve maior sucesso no nível 4,4m, no
aquífero suspenso, já que a degradação dos poluentes praticamente zerou os índices com
relação a TPH.
O potencial de oxirredução médio medido na água subterrânea do antigo posto de
combustível durante o período de análise variou entre +271,40 a –85 mV (figura 5.34).
Observa-se que os valores de ORP, com o tempo, tornam-se valores positivos. Quando os
valores de ORP tenderam a se estabilizar, percebeu-se redução de OD (figura 5.34).
107
Figura 5.32 - Representação em 3D das concentrações médias de TPH decorrentes do
processo de remediação
Figura 5.33 - Concentração média de TPH, por campanha, decorrente do processo de
remediação
Fonte: Tetra Tech, 2014
108
Figura 5.34 – Curva de ORP e OD no período da remediação
(A) Análise após injeção
(B) Análise posterior à de escala total, sem ter havido injeção intermediária
Houve aumento nos valores de potencial de oxirredução chegando a valores
próximos a 586 mV.
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
0
1
2
3
4
5
6
7
Base LineSET_11
Piloto NOV_11 PilotoA DEZ_11 Escala TotalAJul_12
Escala TotalBNOV_12
PolimentoAGO_13
PolimentoANOV_13
Va
lor
mé
dio
pa
ra O
RP
(m
v)
Va
lor
mé
dio
pa
ra O
D
no
pe
río
do
(m
g/L)
Período de análise
OD ORP
109
6 DISCUSSÃO
No presente capítulo são discutidos os resultados obtidos conforme a realização de
cada uma das etapas de remediação, ou seja: “base line” e 1a a 4
a campanhas.
6.1 Evolução da remediação a partir dos indicadores operacionais
Considerações gerais com relação aos indicadores operacionais, utilizados durante
o processo de captação das amostras, em cada etapa:
“Base line”
Na análise da água subterrânea, após a estabilização dos parâmetros a serem
analisados, cerca de 60 dias da injeção das soluções oxidantes, observou-se a ausência de uma
zona aeróbia, confirmada através dos valores encontrados na tabela 5.5 entre -85,6 a -189,4
mV para ORP, indicando que o sistema em funcionamento é um processo redutivo e não
oxidativo e reforçado pela faixa de OD entre 0,06 a 0,58 mg/L. .Com relação aos PM 8 e 15
(tabela 5.3), os quais, apesar de apresentarem valores positivos para ORP, caracterizando
estes dois pontos como oxidativos, têm os valores de OD compatíveis com sistema redutor,
sendo as taxas obtidas incompatíveis com sistema oxidativo.
Esse valor é importante tendo em vista que os hidrocarbonetos aromáticos e
monoaromáticos são degradados preferencialmente e mais rapidamente, em condições
aeróbias;
Primeira a terceira campanha analítica
Nos resultados apresentados nas tabelas 5.6, 5.7 e 5.8 (1a, 2
a e 3
a campanhas,
respectivamente) observa-se que o sistema na maioria dos poços estava em regime oxidativo
após a injeção das soluções oxidantes. Na 1a campanha (tabela 5.6), no PM 16 o valor de ORP
negativo e o baixo valor de OD podem indicar a presença de matéria orgânica sorvida ou
adsorvida no solo, a qual acabou consumindo toda ou a maior parte do oxidante antes que o
110
mesmo chegasse ao lençol (ORP positivo e OD menor, tabelas 5.7 e 5.8) e inviabilizasse o
contato com a água subterrânea, mantendo a fonte que retroalimenta o sistema. De acordo
com o regime pluviométrico e a época do ano, com a movimentação do nível do lençol
d´água, pode ter sido responsável por esse efeito durante as campanhas de amostragem.
No PM 6, que teve ligeiro aumento de concentração para BTEX, ocorreu situação
contrária ao PM 16, onde o processo é redutor em função dos valores positivos para o ORP
(541,6 µg/L) e OD (1,44 mg/L) com taxa superior à da maioria dos poços analisados;
Quarta campanha analítica (de polimento)
Nos parâmetros de estabilização informados na tabela 5.9 é possível verificar que
os indicadores operacionais estão mais equilibrados, dentro de uma faixa muito próxima. Com
os indicadores ORP e OD observa-se que o processo, após as injeções, estava em regime
oxidativo e que a matéria orgânica ou contaminante existente na foram mineralizados;
Comparação entre “base line” e polimento
De acordo com Fernandes (2014), o peróxido de hidrogênio e o persulfato de
sódio têm ótima eficiência quando aplicada a técnica de “Fenton Like”, onde o peróxido é
ativado com íon ferroso, representando uma descontaminação acima de 90% em 60 dias,
suficiente em muitos casos para remediar ou adequar a área aos padrões exigidos pela
CETESB. De acordo com as figuras 5.31 e 5.33 e tabelas 5.10 e 5.11, a aplicação do
persulfato de sódio ativado com peróxido resultou na mineralização de 84,5% para BTEX e
85,9% para TPH.
A atenuação obtida nos valores de BTEX e TPH ocorreram de forma redutiva,
conforme se pode observar comparando as tabelas 5.6 e 5.9.
6.2 Discussão geral dos resultados
Algumas considerações devem ser feitas quanto ao processo em questão:
111
como a área onde o solo foi substituído, durante a remediação inicial, a
compactação da área pode ter propiciado o aparecimento de lentes ou bolsas
onde o contaminante poderia ter ficado encapsulado. De acordo com USACE
(United States Army Corps of Engineers) (2002) apud Sanches (2009), as
heterogeneidades geológicas, propiciam o aparecimento dessas lentes, que
servem como fontes contínuas de contaminação. Este processo entretanto é mais
lento do que a advecção, podendo limitar as taxas de remoção nas zonas menos
permeáveis. A constatação de hidrocarbonetos no local também pode ter outra
causa, já que durante as aplicações no centro de massa e em seguida nos poços
para fechar a área onde se encontrava instalado o posto de combustível; as ações
tenham empurrado esse contaminante para as regiões periféricas e não saturadas
e que, a partir da aplicação dos oxidantes, esse material tenha sido liberado da
parte adsorvida do solo;
de acordo com Bedient apud Feisther (2014), a contaminação pode ser mais ou
menos retardada pelo processo de sorção. O grau desse retardo depende
principalmente da quantidade de massa de contaminantes que é absorvida pela
matéria orgânica presente no aquífero. Esses compostos geralmente apresentam
menor solubilidade e mostram alta capacidade de sorção e consequentemente
exibem maiores retardos com relação à liberação do contaminante sorvido. Este
conceito pode ser observado durante a remediação do antigo posto, haja vista os
valores obtidos em cada uma das campanhas realizadas junto aos poços de
monitoramento, que tiveram variação do percentual de contaminação durante
todo o processo.;
o nível da água subterrânea também pode ter ocasionado diferentes taxas de
remediação, haja vista que os poços possuem profundidades diferentes. Em
alguns casos, onde os poços ultrapassaram a profundidade de 5.0 m, e o solo
passou a ser o original do local, os resultados das injeções foram mais efetivos
no processo de remediação que ocorreu no lençol freático (mais profundo da
área em tratamento, ou seja, a 4.44 m);
o oxidante injetado pelos poços de injeção de seção filtrante totalmente
penetrante atingiu a água subterrânea dos poços de monitoramento, instalados no
112
topo da camada do aquitarde, e resultou em redução nas concentrações dos
hidrocarbonetos de petróleo, particularmente BTEX e TPH;
neste processo não foi possível verificar qual dos oxidantes aplicados foi mais
eficaz no processo de remediação em função da injeção de persulfato de sódio
ter sido planejada e ocorrida logo após a injeção de peróxido de hidrogênio;
a maior predominância de finos e concentrações de contaminantes mais elevadas
levam à suspeita de existência de fase residual, pois são bem mais favoráveis à
ocorrência de diminuição da permeabilidade original do aquífero. Isto devido à
precipitação de Fe2+
e à difusão reversa a partir de camadas de baixa
permeabilidade, favorecendo a ocorrência frequente de rebotes de contaminação
após a aplicação do oxidante químico, elevando sobremaneira o tempo de
remediação, o qual foi confirmado nas análises de 2a campanha;
de acordo com Rodriguez (2006), a cinética da reação entre os oxidantes é
diferente, sendo que o persulfato de sódio na primeira hora é mais forte e a partir
de 6 horas da injeção já não existe mais aumento significativo de oxidação de
contaminante. Na eventual aplicação de Fe2+
no local, esse período pode ser
prolongado por 24 horas (o que não ocorreu). Essa pode ser a razão do rebote
ocorrido no poço de monitoramento PM 17 e pode também ter ocorrido, em
função dos fatos anteriormente mencionados, mas que em função da injeção
sequencial de peróxido de hidrogênio e persulfato de sódio, não houve
acompanhamento de cada uma das etapas, sendo que ainda assim existem dois
outros motivos onde o resultado esperado por ter sido prejudicado, que vale
ressaltar:
1 em excesso de peróxido e altas taxas do radical hidroxila, iniciam-se
reações competitivas que produzem efeito inibidor para a degradação;
e,
2 a reação de Fenton utiliza Fe3+
e o precipita como Fe2+
e retroalimenta
o persulfato de sódio, conforme Liang et al., (2004). Como acontece
com a competição e a diminuição da efetividade de peróxido de
hidrogênio, quando injetado em desequilibro, o mesmo ocorre com o
persulfato de sódio, que na presença de quantidades elevadas de Fe2+
113
os radicais sulfato (SO4•-
) se degradam no ambiente perdendo sua
eficiência como redutor;
por se tratar de um processo bastante conhecido, a remediação do posto de
combustível ocorreu a partir de dados existentes obtidos durante primeira
remediação, que orientaram a quantidade de campanhas de injeções. Não se
encontrou mais dados com referência à parte geotécnica da área. Nenhuma das
empresas envolvidas possui mais esses dados. Assim, não foi possível uma
melhor caracterização do solo com relação a ferro e a outros minerais, bem
como a avaliação e forma mais objetiva do que ocorreu no local, com base em
análises laboratoriais; e,
de forma geral a remediação aplicada à área do antigo posto de combustível teve
resultados favoráveis, se comparados o resultado inicial com o final, obtido após
as injeções e análises. O local ainda não atingiu os padrões necessários para estar
enquadrado como área remediada em função de existir ainda concentrações de
benzeno acima do limite de intervenção da CETESB (2006); e,
em função dos resultados obtidos durante o processo de remediação e de acordo
com os valores de intervenção indicados pela CETESB, apesar da diminuição da
contaminação local e do comportamento da pluma durante o período em questão
(tabela 5.9, figuras 5.28 e An. C.1), serão necessários novas campanhas de
monitoramento para verificar a eficácia do processo de remediação, até que se
verifique que, para BTEX, no nível 1,53 m, atinja-se concentração abaixo de
5aµg/L (concentração limite).
114
7. CONCLUSÃO
A partir de ensaios laboratoriais e do monitoramento da água subterrânea, através
da instalação de poços de injeção e monitoramento, foi possível identificar fatores que
corroboram a eficiência da técnica ISCO para o tratamento da água subterrânea contaminada
em decorrência do vazamento de hidrocarboneto de petróleo no antigo posto de combustíveis.
O levantamento das condições ambientais do local com relação aos BTEX
(benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno) e TPH (hidrocarboneto total de petróleo), confirmou
a contaminação da área com índices muito além dos valores de intervenção CETESB.
A partir dos resultados dos testes de permeabilidade do tipo de carga variável e a
condutividade hidráulica local de 5,73 x 10-5
cm, bem como fluxo de água calculado em
5,1am/ano, as condições locais foram consideradas apropriados (EPA, 2006) para aplicação
da injeção de fluídos no aquífero.
O modelamento matemático foi útil para identificar a presença de 3 sistemas
hidrológicos distintos no aquífero cristalino (fraturado): o aquífero freático raso, freático
profundo e aquífero fraturado. Ainda no aquífero freático raso, permitiu a identificação de
dois níveis de aquíferos, sendo um a 1,53am e outro a 4,4 m.
A identificação exata do local, ou locais, por onde iniciou o processo de
contaminação da área foi prejudicada devido à substituição parcial do solo da cava, onde
estavam instalados os tanques de combustíveis.
A presença de hidrocarbonetos retidos no solo representa uma fonte contínua de
contaminação e resultou na ampliação das campanhas de remediação e na obrigatoriedade de
continuidade do processo.
A inexistência do teste de bancada está entre as causas da impossibilidade da
utilização da previsão inicial de usar uma única aplicação em escala total após a injeção no
centro de massa e resultou na necessidade de correção do planejamento.
A aplicação sequencial dos oxidantes (peróxido de hidrogênio a 17,5% e
persulfato de sódio a 20%) inviabilizou a identificação de qual oxidante foi mais eficiente na
mineralização do poluente.
Concluiu-se que o percentual de redução da contaminação ao longo do tempo
variou para cada um dos poços de monitoramento devendo ter ocorrido em função das
características do solo onde cada um dos poços de monitoramento foi instalado, das lentes
115
formadas durante a compactação do solo na cava, entre outras variáveis aplicáveis a um
trabalho de campo.
A eficiência do processo na remoção de BTEX entre o “base line” e a 4a
campanha – de polimento, no todo, foi ineficiente, pois diversos PM (6, 15, 16 e 17) ficaram
com concentrações acima do limite de intervenção.
A eficiência do processo de remoção de BTEX pode ser considerada eficiente em
termos de remoção percentual de BTEX, pois foi verificada redução média no PM 15 de
84,5% .
A variação das concentrações de benzeno no PM-17 poderia estar associada à
liberação de produto em fase adsorvida no solo para a água subterrânea, em consequência da
aplicação das soluções oxidantes. Os demais poços amostrados não apresentaram
concentrações de benzeno acima do padrão de referencia adotado de 5 µg/L (CETESB, 2005).
A eficiência do processo de remoção de TPH entre a “base line” e a 4a campanha,
no todo, pode ser considerado eficiente em termos de remoção percentual de TPH, pois foi
verificada redução média no PM 20 de 97,4%. Os demais poços não apresentaram
concentrações de TPH acima do padrão de referencia adotado de 600 µg/L (CETESB, 1999)
Contudo, concluiu-se que o oxidante alcançou uma maior área acompanhando o
caminhamento natural do fluxo da água subterrânea após o término do período de injeção,
devido aos fenômenos da advecção e dispersão e, enquanto permaneceu presente no meio,
reagiu com os contaminantes orgânicos até seu completo consumo.
Não houve movimentação da pluma de contaminação no período de
monitoramento durante as campanhas de monitoramento realizadas antes e pós injeção.
O processo de remediação ora ocorreu dentro do regime oxidativo, ora redutivo.
O rebote muito provavelmente ocorreu em função de duas possibilidades:
contaminação existente e fora da área dos poços de injeção e monitoramento, justamente no
bocal onde eram realizados os abastecimentos dos tanques ou possivelmente está associado à
liberação de produto em fase adsorvida no solo para a água subterrânea, em consequência da
aplicação das soluções oxidantes.
A existência de dois aquíferos é um fator complicador para o monitoramento da
área, bem como os rebotes no poço de monitoramento PM 17.
116
A redução obtida nas concentrações de BTEX e TPH comprovam que o oxidante
injetado atingiu totalmente a água subterrânea através dos poços de monitoramento instalados
e que a remediação foi mais efetiva no nível inferior do aquífero.
As concentrações obtidas principalmente as finais para BTEX indicam que tanto
no solo quanto na água ocorreram alterações desde o período de funcionamento do posto até o
final deste processo de remediação, e que, apesar da remediação ter reduzido seus valores,
estes ainda persistem acima do limite de intervenção (CETESB, 2006).
Portanto, apesar das ações realizadas, o processo de remediação não atingiu seu
objetivo na totalidade, devendo ser verificada a possibilidade de nova injeção e novo
monitoramento.
Foi possível acompanhar todo o processo de remediação da contaminação
ocorrida na área do posto de combustível desativado da empresa e os objetivos deste trabalho
acadêmico foram alcançados.
117
8. RECOMENDAÇÕES
A partir dos resultados obtidos e das dificuldades encontradas durante o processo
para iniciar a remediação da área e entender o que já havia ocorrido no local em
procedimentos anteriores a este, torna-se necessário algumas recomendações para orientar a
próxima interferência no local, se necessária:
recomenda-se a realização de uma investigação na camada não saturada para
averiguar se há produto adsorvido ou retido no local e a qualidade do solo;
recomenda-se realizar a verificação dos poços de monitoramento na época das
chuvas e na época de estiagem para verificar onde o contaminante pode estar
realmente armazenado, se adsorvido no solo ou como filme sobrenadante no
lençol;
recomenda-se manter as campanhas de monitoramento para controle da área;
recomenda-se manutenção, conservação e arquivo da documentação referente
aos levantamentos e ações ocorridas na área para realização do projeto
definitivo; e,
recomenda-se que antes de novos projetos de remediação ISCO seja feito o teste
de bancada antes da realização do processo propriamente dito para evitar
correções durante a execução do projeto, causando atraso e custos elevados.
118
REFERÊNCIAS
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Execução de Levantamento topográfico. Rio de Janeiro, 1994.
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de Janeiro, 2005.
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Poços de monitoramento de águas subterrâneas em aquiferos granulares - Parte 1: Projeto
e construção, 2007.
4 [ABNT] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.495-2:
Poços de monitoramento de águas subterrâneas em aquíferos granulares - Parte 2:
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5 [ABNT] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13.786:
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(Cancelada em 16 abr. 2009 e substituída por: ABNT NBR 13786:2014).
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96: Standard Test Method (Analytical Procedure) for determining Transmissity of
Nonleaky Confined Aquifers by overdamped Well Response to Instantaneous Change in
Head (Slug Test). Pensilvania, 2004.
10 [ASTM] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Method E2081-
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Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP. 1997.
15 BOSCOV, M. E. Transporte de poluentes em solos. In: Geotécnica Ambiental, 1. ed,
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16 BRANCO, C. A. V. Remoção de solos moles e inservíveis. 44 p. Projeto Curricular de
Estágio Supervisionado (Bacharelado em Engenharia Civil) - Universidade do Planalto
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20 [CETESB] COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL DE
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21 [CETESB] COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL.
Licenciamento de Postos e Sistemas Retalhistas de Combustíveis e dá outras
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<http://licenciamento.cetesb.sp.gov.br/Servicos/licenciamento/postos/decisao_diretoria_2
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120
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PIRACIABA, CAPIVARI E JUNDIAI. Plano das bacias hidrográficas dos Rios
Piracicaba, Capivari e Jundiaí 2010 a 2020. In: Relatório Síntese, 3.ed., São Paulo,
2012. 120 p.
25 [CONSÓRCIO PCJ] CONSÓRCIO INTERMUNICIPAL DAS BACIAS DOS RIOS
PIRACICABA, CAPIVARI E JUNDIAÍ. In. Consórcio PCJ. Americana, São Paulo,
2012.
26 [CRA] CONESTOGA-ROVERS E ASSOCIADOS ENGENHARIA LTDA – Relatório
da aplicação e avaliação da tecnologia ISCO com injeção de persulfato de sódio e
peróxido de hidrogênio para oxidação “in situ” dos compostos TPH e de BTEX na
área do antigo posto de combustíveis. São Paulo, 2005. Documento de acesso restrito.
27 [CRA] CONESTOGA-ROVERS E ASSOCIADOS ENGENHARIA LTDA. Relatório
da aplicação e avaliação da tecnologia ISCO com injeção de persulfato de sódio e
peróxido de hidrogênio para oxidação “in situ” dos compostos TPH e de BTEX na
área do antigo posto de combustíveis. São Paulo, 2007. Documento de acesso restrito.
28 [CRA] CONESTOGA-ROVERS E ASSOCIADOS ENGENHARIA LTDA. Relatório
da aplicação e avaliação da tecnologia ISCO com injeção de persulfato de sódio e
peróxido de hidrogênio para oxidação “in situ” dos compostos TPH e de BTEX na
área do antigo posto de combustíveis. São Paulo, 2008. Documento de acesso restrito.
29 [CRA] CONESTOGA-ROVERS E ASSOCIADOS ENGENHARIA LTDA. Relatório
da aplicação e avaliação da tecnologia ISCO com injeção de persulfato de sódio e
peróxido de hidrogênio para oxidação “in situ” dos compostos TPH e de BTEX na
área do antigo posto de combustíveis. São Paulo, 2011. Documento de acesso restrito.
30 [CRA] CONESTOGA-ROVERS E ASSOCIADOS ENGENHARIA LTDA. Relatório
da aplicação e avaliação da tecnologia ISCO com injeção de persulfato de sódio e
peróxido de hidrogênio para oxidação “in situ” dos compostos TPH e de BTEX na
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121
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126
APÊNDICES
127
Apêndice A – Tabelas com resultados obtidos durante monitoramento
dos poços através de sonda multiparâmetros
Na tabela Ap. A.1 estão apresentados os resultados obtidos durante as análises
realizadas nos poços de monitoramento através da sonda multiparâmetros.
128
Tabela Ap. A.1 – Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para Ensaio piloto – Campanha piloto e análise pós-injeção
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Ba
se L
ine
PM
02
Dat
a am
ost
r:
dez
. 1
1
5,12 21,4 0,060
6,63
6,62
6,52
6,54
6,55
6,56
6,56
26,0 0,640
-89,9
-90,2
-90,9
-91,1
-91,2
-91,4
-91,6
0,32
0,31
0,28
0,27
0,27
0,26
0,26
Cam
pa
nh
a n
º 1
PM
02
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
5,45 7,03 0,080
6,49
6,49
6,48
6,48
6,48
6,47
24,0
24,0
24,2
24,2
24,1
24,2
0,690
0,690
0,700
0,700
0,700
0,690
-136,9
-137,5
-135,9
-133,8
-134,7
-135,1
1,20
1,19
1,13
1,08
1,07
1,06
Cam
pan
ha n
º 2
PM
02
Dat
a am
ost
r :
nov.
12 5,68 35,44 0,100
5,92
6,15
6,41
6,46
6,47
6,48
24,5
24,5
24,7
24,8
24,9
24,9
0,644
0,639
0,620
0,620
0,619
0,619
-71,9
-80,5
-102,9
-109,2
-111,8
-112,9
5,44
1,73
1,12
0,82
0,69
0,58
Cam
pan
ha n
º 3
PM
02
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
5,23 73,00 0,100
7,6
7,62
7,66
7,67
7,66
7,67
7,67
25,9
25,9
26,0
26,2
26,2
26,2
26,3
0,688
0,685
0,689
0,690
0,691
0,691
0,691
-229,4
-225,6
-230,1
-227,5
-227,2
-229,3
-229,5
1,15
1,08
1,01
0,92
0,85
0,83
0,82
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
02
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
5,33 35,15 - 6,49 25,7 0,670 22,7
1,17
Continua
129
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Base
Lin
e P
M 0
3
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
5,06 - -
5,76 25,3 0,630
-130,8
0,58
Cam
pan
ha
nº
1
PM
03
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
- - -
-
-
-
-
-
Cam
pan
ha n
º 2
PM
03
Dat
a am
ost
r :
nov
. 12
- - - - - - -
Cam
pan
ha n
º 3
PM
03
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
4,5 3,87 0,100
4,80
4,87
4,99
5,01
5,02
5,02
5,01
5,01
5,02
25,4
25,5
25,4
25,4
25,4
25,5
25,4
25,5
25,5
2,408
2,292
2,172
2,177
2,178
2,179
2,179
2,179
2,179
291,2
278,2
244,1
235,3
217,8
215,9
205,3
200,2
200,2
1,71
1,01
0,95
0,62
0,40
0,38
0,35
0,34
0,34
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
03
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
3,99 - -
4,75
4,72
4,72
4,72
4,72
24,3
24,3
24,3
24,3
24,3
0,58
0,59
0,50
0,53
0,55
20,9
20,0
20,1
20,2
20,1
0,29
0,23
0,21
0,22
0,23
Continua
130
Tabela Ap. A.1 -Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ba
se L
ine
PM
04
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
: 5,1
2 m
1,59 6,40 0,150
6,39
6,41
6,41
6,41
6,41
6,41
25,4
25,4
25,4
25,4
25,3
25,3
0,101
0,098
0,098
0,096
0,095
0,095
-38,1
-31,2
-29,4
-25,8
-23,5
-22,5
0,26
0,27
0,33
0,38
0,39
0,41
Cam
pan
ha n
º 1
PM
04
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 5,0
9 m
1,63 - 0,100
5,22
5,24
5,29
5,39
5,5
5,72
5,73
5,74
5,75
22,4
22,3
22,3
22,1
22,1
21,8
21,8
21,7
21,8
2,100
2,000
1,770
1,500
1,060
0,760
0,790
0,780
0,790
41,2
30,3
14,0
-3,9
-17,9
-11,9
-10,0
-9,2
-8,0
1,18
1,11
1,07
0,97
0,94
1,20
1,21
1,20
1,21
Cam
pan
ha n
º 2
PM
04
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 5,0
9 m
1,60 8,64 0,140
4,38
4,40
4,44
4,43
4,41
4,41
26,4
26,4
26,6
26,5
26,5
26,4
2,567
2,586
2,605
2,627
2,640
2,641
363,3
368,7
369,3
371,9
375,5
377,2
0,84
0,85
0,09
0,89
0,89
0,90
Ca
mp
an
ha
nº
3
PM
04
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3 1,62 6,00 0,100
6,17
6,10
6,06
5,93
5,94
5,96
5,96
5,96
5,95
5,96
5,96
23,6
23,8
24,2
24,6
24,4
24,1
24,1
24,2
24,2
24,2
24,2
2,026
2,071
2,095
2,137
2,179
2,199
2,218
2,219
2,220
2,220
2,220
-107,2
-114,2
-113,1
-113,0
-116,7
-121,4
-124,3
-126,9
-127,5
-127,9
-127,4
2,37
1,42
1,31
1,27
1,19
1,12
1,10
1,07
0,98
0,97
0,97
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
131
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
04
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
1,59 0,78 -
5,47
5,48
5,47
5,42
5,34
5,33
23,8
23,9
23,9
23,8
23,8
23,9
0,83
0,83
0,62
0,58
0,57
0,57
17,2
16,3
16,2
16,4
16,4
16,6
0,19
0,14
0,13
0,12
0,09
0,08
Bzs
eL
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PM
05
Dat
a am
ost
r:
dez
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1
NA
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0,2
7m
10,35 2,73 0,130
6,68
6,67
6,68
6,70
6,72
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24,4
24,4
24,4
24,4
24,4
24,4
0,191
0,191
0,192
0,193
0,195
0,196
-120,1
-121,3
-123,6
-128,3
-130,9
-135,9
0,32
0,36
0,30
0,27
0,24
0,22
Cam
pan
ha n
º 1
PM
05
Dat
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ost
r: j
ul.
12
NA
: 5,0
9 m
- - - -
-
-
- -
Ca
mp
an
ha
nº
2
PM
05
Dat
a am
ost
r: n
ov
.
12
NA
: 5
,09
m
- - - - - - - -
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
Ca
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an
ha
nº
3
PM
05
Dat
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ost
r :
ago
. 1
3
9,9 8,21 0,100
12,27
12,35
12,30
12,30
12,25
12,23
12,17
12,15
12,12
12,13
12,13
12,13
12,13
23,6
23,6
23,7
23,7
23,6
23,7
23,6
23,6
23,6
23,6
23,6
23,6
23,6
0,212
0,213
0,214
0,215
0,215
0,216
0,215
0,215
0,215
0,215
0,215
0,215
0,215
-295,2
-302,6
-314,0
-320,7
-324,5
-327,2
-239,6
-331,0
-334,4
-333,7
-334,1
-335,5
-336,8
Continua
132
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
05
Dat
a am
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r :
ago
. 1
3
10,44 1,15 -
6,70
6,77
6,78
6,79
6,80
6,80
24,5
24,4
24,4
24,4
24,4
24,4
0,21
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
16,4
17,0
15,1
14,7
14,3
14,5
0,06
0,05
0,05
0,04
0,04
0,04
Base
Lin
e P
M 0
6
Dat
a am
ost
r:dez
. 11
NA
: 5,1
2 m
2,38 9,24 0,150
6,68
6,66
6,67
6,67
6,67
23,7
23,7
23,8
23,8
23,8
0,790
-171,3
-170,5
-169,6
-167,8
-166,7
0,16
0,16
0,17
0,17
0,17
Cam
pan
ha n
º 1
PM
06
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 5,0
9 m
1,64 213,00 0,080
4,28
4,29
4,29
4,43
4,45
4,46
4,49
4,50
22,8
22,8
22,8
22,9
22,7
22,7
22,8
22,8
5,510
5,500
5,470
5,330
5,040
5,030
5,010
5,030
405,8
406,5
407,3
388,5
390,3
392,2
394,1
396,6
1,50
1,49
1,45
1,38
1,35
1,34
1,33
1,31
Cam
pan
ha n
º 2
PM
06
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 5,0
9 m
2,04 41,76 0,100
6,64
6,43
6,44
6,45
6,46
6,46
23,8
23,8
23,9
23,9
23,9
23,8
3,970
3,970
3,990
4,010
4,030
4,060
-100,7
-102,6
-101,7
-102,8
-102,5
-101,8
0,84
0,68
0,52
0,42
0,39
0,36
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
133
Tabela Ap. A.1- Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Cam
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ha n
º 3
PM
06
Dat
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r :
ago
. 1
3
1,60 8,95 0,100
11,62
11,37
11,29
11,13
10,91
10,77
10,63
10,49
9,52
9,41
9,39
9,38
9,37
9,37
9,36
9,36
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
23,0
23,0
23,0
23,1
23,1
23,1
23,1
23,1
23,1
23,1
5,867
5,749
5,671
5,657
5,689
5,705
5,732
5,757
5,771
5,797
5,802
5,805
5,806
5,806
5,807
5,807
-333,0
-341,3
-337,2
-332,9
-325,0
-324,6
-328,4
-330,1
-324,4
-328,0
-328,7
-329,0
-330,2
-331,5
-
Cam
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ha n
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06
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nov
. 13
1,82 0,00 -
6,60
6,59
6,59
6,59
6,59
6,60
24,0
24,0
23,9
23,9
24,0
24,0
3,13
3,29
3,49
3,54
3,58
3,58
23,4
20,7
19,7
19,2
19,0
19,1
0,17
0,10
0,11
0,07
0,05
0,05
Ba
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07
Dat
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1
NA
: 1,6
0 m
0,125 9,59 0,125
6,72
6,73
6,74
6,75
6,75
6,75
25,1
25,0
25,0
25,1
25,1
25,1
1,230
-158,9
-161,1
-162,4
-161,3
-166,4
-166,5
0,19
0,17
0,17
0,16
0,16
0,17
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1
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12
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: 1,3
0 m
0,100 265,00 0,100
3,61
3,60
3,61
3,61
3,61
3,60
24,5
24,6
24,7
24,7
24,7
24,7
29,250
29,320
29,440
29,600
29,460
29,520
538,6
540,2
547,9
543,3
543,1
541,6
1,52
1,51
1,46
1,47
1,45
1,44
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
134
Tabela Ap. A.1- Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de monitoramento
Continuação
Ca
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2
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12
NA
: 5,0
9 m
1,86 18,21 0,130
3,16
3,16
3,17
3,17
3,17
3,18
25,6
36,235
36,249
36,276
36,279
36,291
36,305
477,2
471,8
469,8
469,1
468,5
466,0
0,94
0,79
0,76
0,71
0,69
0,65
Cam
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ha n
º 3
PM
07
Dat
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r :
ago
. 1
3
1,38 155,00 0,080
1,77
1,79
1,75
1,78
1,81
1,79
1,81
1,83
1,84
1,85
1,85
1,86
24,2
24,3
24,3
24,6
24,5
24,4
24,5
24,5
24,5
24,5
24,5
24,5
31,390
31,580
31,800
32,080
35,510
32,830
32,950
33,050
33,100
33,150
33,170
33,170
348,3
363,4
375,5
378,6
395,0
424,9
430,7
435,7
438,2
440,5
442,3
443,2
-
Cam
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ha n
º 4
PM
07
Dat
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r :
nov
. 13
1,65 71,00 -
4,34
4,33
4,33
4,33
4,34
4,34
4,35
4,35
25,0
25,1
25,1
25,0
25,0
25,0
25,1
25,1
2,87
2,63
2,99
3,03
3,05
3,07
3,08
3,10
33,1
32,2
31,6
31,5
31,1
30,7
30,8
30,4
0,83
0,58
0,55
0,54
0,54
0,53
0,54
0,52
Ba
se L
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08
Dat
a am
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1
NA
: 1,7
5 m
1,76 2,69 0,140
5,71
5,73
5,64
5,67
5,66
5,65
5,65
24,5
24,4
24,5
24,5
24,5
24,6
24,5
0,401
0,402
0,365
0,356
0,345
0,343
0,343
42,4
50,2
60,7
64,9
68,7
70,0
70,4
0,25
0,25
0,31
0,33
0,31
0,31
0,33
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
135
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ca
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1
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r: j
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12
NA
: 1,7
9 m
1,85 13,78 0,100
6,00
5,99
5,99
5,99
5,98
5,99
22,9
23,0
23,0
22,9
22,9
22,9
0,298
0,297
0,297
0,297
0,296
0,296
11,9
12,6
13,1
14,1
15,0
16,9
1,07
1,04
0,96
0,95
0,94
0,93
Cam
pan
ha n
º 2
PM
08
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ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,7
6m
1,81 2,11 0,140
3,87
3,86
4,00
4,11
4,12
4,11
4,10
24,5
24,4
24,5
24,5
24,5
24,5
24,4
1,290
1,150
1,050
1,030
1,060
1,050
1,110
372,7
431,5
446,2
464,3
461,6
459,2
455,4
0,96
1,35
1,53
1,49
1,32
1,20
1,12
Cam
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08
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3
1,78 - 0,250
5,56
5,51
5,46
5,44
5,45
5,43
5,42
5,42
5,42
5,42
23,4
23,5
23,4
23,2
23,0
23,0
23,1
23,0
23,1
23,0
1,544
1,537
1,489
1,357
1,175
1,129
1,124
1,123
1,123
1,123
237,5
214,8
198,3
203,1
206,3
208,5
208,9
209,9
210,2
209,9
-
Cam
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ha n
º
4
PM
08
Dat
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ost
r :
nov
. 13
1,74 8,45 -
4,92
50,8
5,10
5,13
5,14
5,14
24,7
24,6
24,5
24,8
24,5
24,5
0,97
0,80
0,49
0,48
0,47
0,47
18,5
17,2
16,3
16,0
15,7
15,6
0,55
0,19
0,12
0,10
0,10
0,10
Ba
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PM
10
Dat
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.11
NA
: 1,6
3 m
1,83 1,75 0,175
6,80
6,81
6,81
6,81
6,81
24,9
25,0
24,9
25,0
25,0
1,190
-167,1
-167,7
-168,3
-168,7
-169,0
0,15
0,14
0,14
0,15
0,13
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
136
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ca
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an
ha
nº
1
PM
10
Dat
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r: j
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12
NA
: 1,3
6 m
1,77 35,87 0,080
3,66
3,65
3,64
3,64
3,65
3,65
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24,6
24,7
24,5
24,6
24,6
24,690
25,090
25,200
25,240
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25,470
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549,5
551,2
551,6
549,7
547,6
0,98
0,86
0,84
0,83
0,82
0,81
Cam
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º 2
PM
10
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2
NA
: 1,3
6m
1,72 63,00 0,110
3,41
3,41
3,40
3,40
3,41
3,40
25,3
25,3
25,3
25,4
25,4
25,4
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30,816
30,882
30,933
30,961
30,984
364,4
364,8
364,1
365,3
364,3
366,1
0,36
0,39
0,37
0,35
0,36
0,35
Cam
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º 3
PM
10
Dat
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. 1
3
1,44 - 0,150
5,69
5,58
5,46
5,39
5,38
5,35
5,34
5,33
5,33
5,33
5,33
24,1
24,1
24,0
24,0
23,9
23,9
24,0
24,0
24,0
24,0
24,0
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40,480
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39,720
40,100
40,330
40,380
40,390
40,390
40,390
136,4
140,9
145,0
146,7
147,4
147,8
147,9
147,2
148,1
148,3
184,1
0,18
0,12
0,10
-
-
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-
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4
PM
10
Dat
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nov
. 13
1,60 4,23 -
4,55
4,55
4,56
4,55
4,57
4,57
25,4
25,3
25,4
25,3
25,2
25,2
2,62
2,61
2,79
2,74
2,76
2,78
22,8
23,8
25,5
26,9
25,7
25,7
0,70
0,52
0,40
0,42
0,40
0,40
Ba
se L
ine
PM
11
Dat
a am
ost
r: d
ez.1
1
NA
: 1,6
3 m
- - - - - - - -
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
137
Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow” para as
campanhas pós injeção obtidas durante o processo de monitoramento
Continuação
Ca
mp
an
ha
nº
1
PM
11
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,3
6 m
- - - - - - - -
Cam
pan
ha
nº
2
PM
11
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,3
6m
- - - - - - -
-
Cam
pan
ha n
º 3
PM
11
Data
am
ost
r :
ago.
13
9,87 0,00 0,100
5,48
5,39
5,20
4,97
4,90
4,46
4,36
4,35
4,35
4,33
4,34
4,35
4,35
4,35
4,35
24,0
24,0
24,0
24,0
24,1
24,0
24,0
24,0
24,0
24,0
24,1
24,1
24,1
24,1
24,1
2,576
2,425
2,174
2,030
1,633
1,478
1,379
1,204
1,320
1,150
1,138
1,125
1,124
1,125
1,123
250,7
251,7
242,2
231,5
216,9
202,1
186,2
171,4
168,7
164,6
160,3
165,8
167,2
170,1
175,2
10,02
9,84
8,41
7,90
7,04
7,13
6,28
5,48
5,30
4,80
4,75
4,70
4,73
4,71
4,70
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
11
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
- - - - - - - -
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
138
Figura Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ba
se L
ine
PM
12
Dat
a am
ost
r: d
ez.1
1
NA
: 1,6
3 m
- - - - - - - -
Cam
pan
ha n
º 1
PM
12
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,3
6 m
- - - - - - -
-
Cam
pan
ha
nº
2
PM
12
Dat
a am
ost
r:ju
l. 1
2
NA
: 1,3
6m
- - - - - - - -
Ca
mp
an
ha n
º 3
PM
12
Dat
aam
ost
r :
ago
. 1
3 1,50 - 0,200
9,23
8,87
8,76
8,98
8,72
8,71
8,70
8,66
8,65
8,66
8,66
8,65
23,0
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
22,9
20,930
20,270
19,620
18,990
18,450
18,350
18,350
18,420
18,400
18,420
18,420
18,420
-300,8
-307,9
-300,5
-299,3
-288,6
-284,5
-276,4
-269,8
-268,7
-268,2
-267,9
-267,5
0,35
0,23
0,15
0,09
-
-
-
-
-
-
-
-
Ca
mp
a-n
ha
nº
4
PM
12
Dat
a am
ost
r :
nov
.
13
- - - - - - - -
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
139
Figura Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ba
se L
ine
PM
15
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
:m
1,62 54,80 0,100
6,38
6,38
6,38
6,35
6,35
6,32
24,1
14,1
14,2
24,2
24,1
23,4
8,0l0
7,990
7,800
7,670
7,670
7,700
-142,3
-142,6
-142,7
-140,6
-140,8
-142,8
0,21
0,20
0,17
0,18
0,20
0,18
Cam
pan
ha n
º 1
PM
15
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
: 1,3
6 m
- - - - - - -
-
Cam
pan
ha n
º 2
PM
15
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
: 1,3
6 m
1,44 8,53 0,130
4,30
4,30
4,30
4,30
4,29
4,29
24,7
19,341
19,323
19,244
19,203
19,208
19,164
236,3
235,9
233,5
234,3
232,8
233,5
0,36
0,33
0,32
0,31
0,30
0,29
Cam
pan
ha n
º 3
PM
15
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
1,18 79,0 0,100
6,13
6,18
6,20
6,25
6,27
6,27
6,28
6,28
22,9
22,9
23,0
23,0
23,1
23,1
23,1
23,1
34,350
34,420
30,120
30,250
30,320
30,350
30,650
30,350
465,3
328,2
333,3
337,2
340,5
342,7
343,1
343,7
-
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
15
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
1,29 10,00 -
4,40
4,37
4,34
4,33
4,32
4,32
24,9
24,9
25,0
25,0
25,0
25,0
2,05
1,95
2,05
1,95
1,92
1,95
22,3
23,5
26,7
27,0
25,2
26,1
0,29
0,21
0,18
0,19
0,17
0,17
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
140
Tabela Ap.A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ba
se L
ine
PM
16
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
: 1,6
3 m
1,31 30,56 0,150
3,80
3,81
3,81
3,78
3,82
3,82
24,0
24,1
24,1
24,3
24,3
24,3
15,580
15,560
15,480
15,510
15,530
15,570
358,5
359,1
359,6
360,1
360,0
360,3
0,22
0,22
0,21
0,21
0,21
0,21
Ca
mp
an
ha
nº
1
PM
16
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,3
6 m
1,63 815,00 0,100
3,76
3,77
3,78
3,78
3,77
3,78
22,1
22,1
22,2
22,1
22,1
22,2
20,030
20,080
20,240
20,190
20,330
20,400
362,5
361,6
358,6
356,3
355,1
355,8
1,37
1,37
1,29
1,28
1,26
1,26
Cam
pan
ha n
º 2
PM
16
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
- - - - - - - -
Cam
pan
ha n
º 3
PM
16
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
1,09 150,00 0,100
4,75
4,76
4,77
4,77
4,78
4,78
4,79
4,79
22,6
22,4
22,5
22,5
22,5
22,5
22,5
22,5
22,970
23,030
23,070
23,100
23,100
23,100
23,110
23,110
391,5
379,4
372,1
368,2
335,8
325,4
321,2
315,8
-
Cam
pan
ha n
º 4
PM
16
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
1,19 8,72 -
4,46
1,22
1,25
1,28
1,29
1,30
24,4
24,5
24,5
24,6
24,6
24,5
2,29
2,54
2,53
2,50
2,50
2,50
61,9
50,3
43,1
38,8
38,2
37,4
1,30
1,06
1,02
1,00
1,00
1,10
Ba
se L
ine
PM
17
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
: 1,2
8m
6,50 5,45 1,620
6,11
6,12
6,19
6,18
6,19
6,17
24,5
24,4
24,4
24,3
24,3
24,3
0,900
0,840
0,780
0,780
0,780
0,780
-
104,3-
121,3
-134,9
-137,6
-138,7
-140,2
0,31
0,24
0,22
0,20
0,20
0,18
Continua
141
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ca
mp
an
ha
nº
1
PM
17
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,1
4 m
1,78 49,85 0,080
6,07
6,10
6,17
6,19
6,20
6,21
6,22
22,9
22,9
23,0
23,0
22,8
22,8
22,9
3,620
3,400
3,170
2,960
2,950
2,940
2,930
-104,5
-125,9
-124,1
-125,2
-124,4
-123,8
-124,7
0,87
0,82
0,83
0,82
0,81
0,80
0,79
Cam
pan
ha n
º 2
PM
17
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
:0,9
7 m
1,27 44,78 0,100
3,42
3,41
3,42
3,41
3,40
3,39
25,9
26,1
25,6
25,6
25,7
25,7
30,750
30,560
30,310
30,370
30,470
30,470
376,1
374,7
374,4
375,3
375,8
376,5
0,72
0,74
0,58
0,53
0,51
0,48
Cam
pan
ha n
º 3
PM
17
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
1,31 31,99 0,100
8,73
8,92
8,89
8,87
8,84
8,78
8,74
8,69
8,79
8,77
8,76
8,76
8,77
8,77
23,1
23,0
23,0
23,0
23,0
23,1
23,1
23,1
23,2
23,2
23,2
23,2
23,2
23,2
8,73
8,92
8,89
8,87
8,84
8,78
8,74
8,69
8,79
8,79
8,76
8,78
8,77
8,77
3,701
3,675
3,705
3,742
3,768
3,869
3,958
4,049
4,110
4,125
4,129
4,130
4,130
4,130
87,3
46,0
14,2
-8,9
-30,3
-47,1
-59,8
-75,5
-85,0
-35,2
-110,1
-105,2
-106,1
-106,3
Ca
mp
an
ha
nº
4
PM
17
Dat
a am
ost
r :
no
v. 1
3
1,51 3,36 -
6,61
6,61
6,62
6,62
6,62
6,62
23,5
23,5
23,5
23,5
23,5
23,5
0,73
0,79
0,81
0,67
0,69
0,69
47,8
42,8
41,4
39,6
38,9
38,7
0,49
0,20
0,16
0,10
0,09
0,08
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
142
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ba
se L
ine
PM
20
Dat
a am
ost
r: d
ez. 1
1
NA
: 1,8
3 m
1,93 6,01 0,100
5,77
5,79
5,79
5,79
5,80
5,80
25,3
25,1
25,3
25,4
25,3
25,6
0,960
0,960
0,960
0,970
0,970
0,980
54,4
36,7
29,7
27,5
25,1
24,1
0,39
0,33
0,30
0,29
0,29
0,29
Cam
pan
ha
nº
1
PM
20
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 9,5
8 m
9,56 521,00 0,100
3,97
3,97
3,96
3,97
3,98
3,97
24,4
24,4
24,5
24,5
24,4
24,4
6,150
6,150
6,140
6,130
6,120
6,110
579,8
580,3
579,2
578,5
579,5
580,1
10,38
10,68
11,03
10,83
10,43
10,03
Cam
pan
ha n
º 2
PM
20
Dat
a am
ost
r:ju
l. 1
2
NA
: 10
,24
m 10,29 26,79 0,130
3,44
3,38
3,37
3,37
3,37
3,38
24,1
24,2
24,2
24,1
24,1
24,1
6,996
572,9
578,6
583,0
595,6
586,7
557,0
572,9
578,6
583,0
595,6
586,7
26,30
23,62
23,59
23,35
22,96
22,35
Ca
mp
an
ha n
º 3
PM
20
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
1,28 - 0,100
5,91
5,88
5,85
5,82
5,80
5,78
5,77
5,77
5,77
5,77
5,77
23,6
23,6
23,5
23,6
23,6
23,6
23,7
23,7
23,7
23,7
23,7
34,150
34,471
34,440
34,440
34,460
34,520
34,560
34,580
34,580
34,580
34,580
174,5
194,6
192,5
195,2
195,0
194,3
194,5
194,7
194,6
193,5
192,8
-
Cam
pa
nh
a n
º 4
PM
20
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
13,41 1,23 -
4,14
4,12
4,13
4,14
4,14
4,15
4,15
24,7
24,7
24,6
24,6
24,6
24,7
24,7
4,23
1,16
1,20
1,20
1,21
1,22
1,21
43,8
46,2
47,0
47,6
48,2
48,6
48,8
3,01
2,87
2,82
2,67
2,65
2,64
2,66
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
143
Tabela Ap.A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Continuação
Ba
se L
ine
Bco
de
Ca,
´p
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,4
8 m
- - - - - - - -
Cam
pan
ha n
º 1
Bra
nco
de
Cam
po
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 104
m - - - - - - - -
Cam
pan
ha n
º 2
Bra
nco
de
Cam
po
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
:
m
- -
-
- - - - -
Cam
pan
ha n
º 3
Bco
de
cam
po
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
- - - - - - - -
Ca
mp
an
ha
nº
4
Bra
nco
de
cam
po
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
- - - - - - -
-
Continua
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
144
Tabela Ap. A.1 - Medições “in situ” das águas por método de baixa vazão – “Low-Flow”
para as campanhas pós injeção obtidas durante o processo de
monitoramento
Conclusão
Ba
se L
ine
Bra
ndo
de
equip
amen
to
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 1,4
8 m
Água
DI
Água
minera
l
-
7,02
6,95
26,5
17,8
0,006
0,148
37,2
70,4
5,28
4,96
-
Cam
pan
ha n
º 1
Bra
nco
de
equ
ipam
ento
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
: 104
m
- - - - - - - -
Cam
pan
ha n
º 2
Bra
nco
de
equ
ipam
ento
Dat
a am
ost
r: j
ul.
12
NA
:
M
- - - - - - - -
Ca
mp
an
ha n
º 3
Bra
nco
de
equ
ipam
ento
Dat
a am
ost
r :
ago
. 1
3
- - - - - - - -
Ca
mp
an
ha
nº
4
Bra
nco
de
cam
po
Dat
a am
ost
r :
nov
. 13
Água DI
Água
mineral
7,02
6,95
26,5
17,8
0,006
0,148
37,2
70,4
5,28
4,96
Nota: (-) Não foi realizada coleta
Dados
Nível
água
(m)
Turbidez
(mTU)
Taxa de
bombea
mento
(L/min)
pH Temp
(ºC)
Conduti
vidade
(µS/cm)
ORP
(mV)
OD
(mg/L)
145
Apêndice B – Gráficos da evolução dos parâmetros de monitoramento
Nas figuras Ap. B.1 a Ap. B.4 observa-se o comportamento dos indicadores do
processo durante todo o processo de remediação.
146
Figura Ap. B.1 – Evolução da Condutividade durante o período de injeção
Figura Ap. B.2 – Evolução da oxirredução durante o processo de remediação
0,000
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
Set_11 Nov_11 Dez_11 Jul_12 Nov_12 Ago_13 Nov_13
Índ
ice
de
co
nd
uti
vid
ade
_ µ
S/cm
Período de análise do parâmetro
PM 20
PM 17
PM 16
PM 15
PM 12
PM 10
PM 8
PM 7
PM 6
PM 5
PM 4
PM 3
PM 2
-1500,00
-1000,00
-500,00
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
3500,00
4000,00
Set_11 Nov_11 Dez_11 Jul_12 Nov_12 Ago_13 Nov_13Índ
ice
de
Oxi
rre
du
ção
_ O
RP
m
V
Período de análise
PM 20
PM 17
PM 16
PM 15
PM 12
PM 10
PM 8
PM 7
PM 6
PM 5
PM 4
PM 3
PM 2
147
Figura Ap. B.3 – Evolução do oxigênio dissolvido durante o período de injeção
Figura Ap. B.4 – Evolução da turbidez durante o período de injeção
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Set_11 Nov_11Dez_11 Jul_12 Nov_12Ago_13Nov_13
Ox
igê
nio
dis
solv
ido
_O
D
mg
/L
Perído de análise
PM 20
PM 17
PM 16
PM 15
PM 12
PM 10
PM 8
PM 7
PM 6
PM 5
PM 4
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
Turb
ize
s _
mTU
Período de análise
PM 20
PM 17
PM 16
PM 15
PM 12
PM 10
PM 8
PM 7
PM 6
PM 5
PM 4
148
Anexos
149
Anexo A – Metodologia dos trabalhos executados na área em estudo,
anteriores a este trabalho de dissertação
Metodologia
A avaliação da área ocorreu através do “software” RBCA (Ação Corretiva
Baseada no Risco) e suas ferramentas, homologada pela ASTM (“American Society for
Testing and Materials”, EUA), desenvolvida especialmente para hidrocarbonetos de petróleo
e que descreve a sequencia de atividades e decisões a serem tomadas durante todo o processo
de investigação e correção da área investigada (CETESB, 2012a). De acordo com a ASTM E-
2081 (ASTM, 2004b) que possibilita o reconhecimento da imensa variabilidade das
características apresentadas pelas áreas contaminadas com petróleo em relação à
complexidade, características físicas e químicas e ao risco que representam.
Este método permitiu que fosse quantificado o risco e fossem estabelecidas metas
de remediação através da integração das características dos contaminantes (mobilidade,
solubilidade, volatilização, etc.), do meio físico impactado (porosidade, gradiente hidráulico,
condutividade hidráulica, etc.), dos meios de transporte (água subterrânea, solo superficial,
solo sub superficial e ar), das vias de exposição (ingestão, inalação e contato dermal) e das
populações potencialmente receptoras (massa corpórea média, expectativa de vida, etc.)
(CETESB, 2012b).
Para a realização da avaliação do possível passivo ambiental, verificou-se a
ferramenta do sistema RBCA denominada RBCA “Tool Kit For Chemical Releases”, versão
2.01 (ASTM, 2004a), concebida para apoiar na ação corretiva baseada no risco em locais que
possuam contaminação por compostos químicos.
A abordagem prática de gestão para resolver o real ou potencial risco associado à
presença de substâncias químicas que suscitam preocupação com o ambiente (solo, água
subterrânea e superficial, ar) e a saúde humana foi projetada especificamente para completar
todos os cálculos necessários do processo de planejamento da ASTM-RBCA, tal como
definido na ASTM E-2081-00 “Standard Guide for Risk-Based Corrective Action” (ASTM,
2004b) e ASTM E-1739-95 “Standard Guide for Risk-Based Corrective Action Applied of
Petroleum Release Sites” (ASTM, 2002).
150
A.1 Caracterização da hidrologia e hidrogeologia da área de estudo e
aquíferos existente na região
A caracterização foi realizada através da tecnologia “Hollow Stem Auger” (HSA),
método D6151-08 (ASTM, 2008) durante as sondagens, com a execução das perfurações com
5” de diâmetro interno e 6,5” de diâmetro externo, à exceção dos locais em que não foi
possível o acesso da perfuratriz, onde utilizou-se o trado manual (diâmetro externo de 4”). Na
ocasião foram coletadas amostras de solo a cada metro perfurado, para avaliação “in situ” das
concentrações de compostos orgânicos voláteis (VOC) eventualmente presentes, através de
um detector “Photo Ionization Detector” (PID). A amostragem do solo foi realizada
seguindo a metodologia estabelecida no “Manual de Gerenciamento de Áreas Contaminadas”
(CETESB, 1999),com a utilização de “liner” descartável. Todos os poços de monitoramento
(PM) foram instalados com tubos de PVC de 2” de diâmetro, consoante à norma NBR 15.495-
1 (ABNT, 2007). Após a sua instalação, para obtenção das amostras e dados representativos
do aquífero a ser monitorado, os PM foram desenvolvidos, segundo a NBR 15495-2 (ABNT,
2008), objetivando à retificação de eventuais danos causados durante a instalação (como o
entupimento dos poros da formação, colmatação da parede do furo ou compactação do furo),
eliminação de eventuais particulados finos presentes no seu interior; à estabilização do
material da formação e da seção filtrante; e, a maximizar a eficiência do poço e a
comunicação entre o poço e a formação.
A metodologia empregada na realização das coletas e preservação das amostras de
água atendeu aos requisitos da EPA/540/S-95/504 (EPA, 1996). O método de amostragem
empregado, conhecido como baixa vazão ou micro-purga (low-flow) consiste no
bombeamento constante e a baixa vazão com bomba de bexiga. Nesse procedimento, a água
subterrânea é bombeada diretamente na seção filtrante do poço em baixa vazão, purgando
apenas a zona de amostragem e minimizando os distúrbios da água do poço e da formação,
reduzindo assim a turbidez da amostra, o que proporciona maior representatividade da água
coletada em relação à água da formação, através da medição in situ de parâmetros
hidrogeoquímicos (pH, condutividade elétrica, temperatura, oxigênio dissolvido, potencial de
oxirredução e turbidez) até a estabilização.
As amostras de água subterrânea foram encaminhadas para análises químicas em
laboratório, acreditado pelo Inmetro na norma NBR ISO/IEC 17025:2005 (ABNT, 2005).
151
A.2 Modelagem matemática de fluxo das águas subterrâneas e de
transporte de contaminantes
O objetivo da Modelagem Matemática de Fluxo foi a tradução do modelo
conceitual hidrogeológico da área do antigo posto após a interpretação dos dados existentes
para um modelo matemático capaz de simular o movimento das águas subterrâneas, bem
como a dinâmica do aquífero para as ações de intervenção, além de constituir uma plataforma
para a modelagem de transporte dos compostos químicos de interesse de relevância ambiental
identificados no aquífero.
Baseado nos resultados obtidos foi realizada a modelagem matemática do fluxo
das águas subterrâneas e de transporte das substâncias químicas de interesse de maior
relevância ambiental identificadas no aquífero local por meio do aplicativo “VISUAL
MODFLOW®” 4.0 da empresa Waterloo Hydrogeologic Software, Canadá, (Waterloo,
2000). Para a escolha do modelo utilizado no trabalho (anterior ao desta dissertação)
consideraram-se os seguintes critérios:
atendimento aos objetivos pré-definidos;
utilização dos dados existentes ou possíveis de serem coletados;
avaliação dos dados existentes (anisotropias e/ou heterogeneidades); e,
acessibilidade técnica e econômica.
O modelo de fluxo adotado foi um modelo numérico, de diferenças finitas,
centrado no bloco, de três dimensões, para o estado estacionário. O aplicativo utilizado foi o
“VISUAL MODFLOW® 4.0” (Waterloo, 2000), composto por um pacote integrado que
combina as mais recentes versões dos seguintes aplicativos:
“USGS MODFLOW®” (MCDONALD; HARBAUGH, 1988), para o cálculo
do fluxo e do balanço hídrico geral das águas subterrâneas;
“USGS ZONEBUDGET®” (HARBAUGH, 1990), para o balanço hídrico
individual das células do modelo;
“Visual PEST®” (DOHERTY, 2000), para elaborar prognósticos de valores
dos parâmetros de calibração, mantendo uma calibração razoável;
“USGS MODPATH®” (POLLOCK, 1989), para a definição das linhas de
trajetórias de Partículas;
152
“MT3DMS” (Modular Three-Dimensional Transport Model) (ZHENG;
WANG, 1999); e,
“RT3D” (Reactive Three-Dimensional Transport Model) (CLEMENT;
ZHENG, 1998).
O aplicativo “VISUAL MODFLOW®
” se baseia na derivação de uma equação
diferencial, parcial e tridimensional, conhecida como Equação Fundamental de Fluxo de Água
Subterrânea, obtida através da aplicação do princípio de conservação de massa (Equação da
Continuidade) e da Lei de Darcy. Para a resolução da equação, pelo cálculo das cargas
hidráulicas (potenciometria), definiu-se uma condição inicial, no caso de um modelo
transiente, e as condições de contorno da área de interesse, que constituíram parte do modelo
conceitual da área.
Conforme investigações ambientais existentes, realizadas na área do antigo posto
de combustíveis (CRA, 2008), as águas subterrâneas na área estudada, circulam em 3
sistemas hidrogeológicos distintos no aquífero cristalino (fraturado), conforme seguem:
aquífero freático raso: cuja profundidade do nível de água médio é de 5,84 m, e
é interceptado por uma camada arenosa e/ou argilo-arenosa. Do ponto de vista
hidrogeológico, caracteriza-se como um aquífero livre;
aquífero freático profundo: interceptado numa camada de arenito, a mais de
16,0m de profundidade; e,
aquífero fraturado: interceptado já no embasamento cristalino a mais de 25,0m
de profundidade;
O sentido preferencial do fluxo da água subterrânea do aquífero freático raso é
para sudoeste (SW), enquanto que no aquífero freático profundo é para noroeste (NW).
A.3 Perfuração dos poços de monitoramento e de injeção
Os poços para injeção vertical de 2”, numerados de 1 a 20, foram perfurados por
sistema de trado manual e instalados em PVC geotécnico, com profundidade variando entre
3,0 e 7,0m e espaçados aproximadamente de 3 em 3 metros em atendimento ao raio de ação
de 1 a 2m previsto para a atuação da solução de oxidante aplicado (figura An. A.1).
A implantação dos poços de injeção obedeceu à norma NBR 15.495-1 (ABNT,
2007).
153
Figura An. A.1 – Esquema do raio de ação dos poços de injeção e monitoramento
Fonte: CRA, 2005
Os poços de injeção foram utilizados imediatamente após a sua instalação para
realizar o desenvolvimento e limpeza, com a finalidade de remover eventual material de seu
interior, bem como para garantir a qualidade da água subterrânea no momento da
amostragem, seguindo a norma NBR 15.495-2 (ABNT, 2008).
As demais características são descritas na tabela An. A.1.
Tabela An. A.1– Descrição detalhada dos principais elementos dos poços (PM e PI)
Atividade Detalhamento
Profundidade Variável de 3 a 7m
Seção lisa
(revestimento) PVC geotécnico de 2” com comprimento de 1m
Seção filtrante PVC geotécnico ranhurado de 2”, abertura de 0,5mm e
comprimento médio de 2 a 3m
Pré-filtro Areia de quartzo lavada com granulação de 2a3mm utilizada para
preenchimento do espaço anelar entre a sondagem e o poço
Selo artificial A partir de 1,0m acima da seção filtrante, preenchido com calda
de bentonita e cimento
Fechamento Extremidade inferior com tampa de PVC
Extremidade superior
Posicionada a 200 mm da superfície do terreno, confeccionada
por flanges e conexões em PVC a fim de facilitar a conexão do
cabeçote de injeção
Tampa Tampa de proteção com travamento
Fonte: Tetra Tech, 2014
154
A.4 Levantamento Planialtimétrico
Foi realizado o levantamento planialtimétrico com base na NBR 13.133 (ABNT,
1994) que versa sobre a execução de levantamento topográfico.
A.5 Ensaio de Permeabilidade
Foram realizados ensaios de permeabilidade do tipo carga variável método
D4104-96 (ASTM, 2004) denominado “Slugtest” em cinco poços de monitoramento
instalados. Estes ensaios foram conduzidos para o cálculo das condutividades hidráulicas (k)
dos aquíferos identificados na área investigada. Os ensaios pelo método de “Slugtest”
consistem no esgotamento do poço de monitoramento até a remoção total da água contida no
seu interior. A seguir, tomando-se este instante como zero e a intervalos curtos no início e
mais longos em seguida (30”, 1’, 2’, 5’, 10’, etc.) acompanhou-se a recuperação do nível de
água do poço. Para a realização das medições são utilizados medidores elétricos com precisão
de ± 0,5 cm.
Para o cálculo das condutividades hidráulicas, os dados obtidos no ensaio “Slug
Test” foram tratados através do método analítico de BOUWER; RICE apud FETTER, (1994)
no “software” Aquifer Test Pro Versão 3.5 (Aquifer, 2002). A condutividade hidráulica (K)
foi calculada para cada aquífero identificado (aquífero freático e aquífero suspenso) a partir da
média dos dados obtidos para cada poço.
A.6 Velocidade da Água Subterrânea
Testes hidráulicos realizados em dois poços de monitoramento existentes na área
apresentaram valores de condutividade hidráulica de 5,73 x 10-5
cm/s. De acordo com os
valores de carga hidráulica obtidos, calculou-se uma velocidade potencial média do fluxo da
água subterrânea de 5,1 m/ano. Segundo EPA (2006), locais que apresentem valores de
condutividade hidráulica superiores a 1,00 x 10-7
cm/s podem ser considerados apropriados
para a aplicação de tecnologias de remediação que envolvam injeção de fluidos no aquífero.
155
Para a realização do cálculo foram adotadas as cargas hidráulicas dos poços de
monitoramento PM16 (98,73 m) e do PM18 (98,05 m). A distância medida entre os dois
pontos foi de 11m. O cálculo da velocidade V deu-se através da Lei de Darcy (eq. A1).
(eq. A1)
onde:
i - gradiente hidráulico, de 0,084;
K - condutividade hidráulica, de 5,73 x 10-5
cm/s ; e,
ɳe - porosidade efetiva, de 6,2%.
A.7 Etapas previstas para o processo de remediação do antigo posto
A fim de atingir os parâmetros exigidos pela CETESB para os componentes
BTEX e TPH, verificados em setembro de 2008, outro projeto de remediação foi elaborado e
dividido em etapas. A duração do processo de remediação foi de aproximadamente 60 meses
e as etapas de remediação contemplaram:
levantamento da situação atual, denominada “base line”;
teste piloto nos centros de massa PM 3 e 15;
piloto em escala total; e,
nova aplicação da solução oxidante para garantia dos resultados e respectivas
análises.
Para que a eficiência do processo de remediação fosse assegurada, foram previstos
60 meses, dos quais os 18 meses finais foram destinados ao monitoramento analítico pós-
injeções e análises, os quais não fizeram parte desta dissertação em função dos prazos
envolvidos para sua conclusão ocorrerem muito antes dos prazos envolvidos para completo
fechamento do processo de remediação não serem compatíveis. A avaliação da eficiência do
processo de remediação da área do antigo posto de combustível foi realizada a partir da
comparação dos resultados obtidos em 2008 (“base line”) com o resultado das análises
realizadas após a última injeção de oxidante que ocorreu em novembro de 2013, comparados
aos limites de intervenção CETESB (2005) para BTEX e Lista Holandesa (VROM, 2005)
para TPH.
156
Anexo B – Esquema dos dois sistemas de injeção das soluções
oxidantes
Neste anexo B são apresentadas as figuras:
Figura An.B.1 – sistema de injeção “base line”; e,
Figura An.B.2– sistema de injeção piloto e de polimento.
O esquema de injeção utilizado no início do processo de remediação, quando
realizada a campanha “base line”, está na figura An. B.1.
157
Figura An. B.1 – Sistema de injeção utilizado para a campanha “base line” (jun. 05)
Fonte: CRA, 2007
Na figura An. B.2 é mostrado o esquema de injeção utilizado no início do
processo de remediação, quando realizadas as campanhas em escala total e de polimento.
PI 0
3P
I 0
7P
I 1
1P
I 1
5
158
Figura An. B.2 – Sistema de injeção utilizado para as campanhas em escala total e de
polimento” (jun. 11)
Fonte: CRA, 2011
159
Anexo C – Representação gráfica dos resultados das análises para BTEX
e TPH
Este anexo C está dividido em resultados para BTEX e TPH em função da
profundidade de amostragem:
C.1 Resultados para BTEX 1.53 m;
C.2 Resultados para BTEX 4,4 m;
C.3 Resultados para TPH 1,53 m; e,
C.4 Resultados para TPH 4,4 m.
C.1 Resultados para BTEX 1,53 m
Na Figura An. C.1 segue mapa da pluma com o desenvolvimento da mesma
durante o processo de remedição.
C.2 Resultados para BTEX 4,4 m
Na Figura An. C.2 segue mapa da pluma com o desenvolvimento da mesma
durante o processo de remedição.
C.3 Resultados para TPH - 1,53 m
Na figura An. C.3 segue mapa da pluma com o desenvolvimento da mesma
durante o processo de remedição.
C.4 Resultados para TPH 4,4 m
Na figura An. C.4 segue mapa da pluma com o desenvolvimento da mesma
durante o processo de remedição.
160
Figura An. C.1– Desenvolvimento do processo de redução da pluma de contaminação de BTEX durante a campanha de monitoramento – nível
1,53 m
Fonte: Tetra Tech, 2014
161
Figura An. C.2 – Desenvolvimento do processo de redução da pluma de contaminação de BTEX durante a campanha de monitoramento – nível 4,4 m
Fonte: Tetra Tech, 2014
162
Figura An. C.3 – Desenvolvimento do processo de redução da pluma de contaminação de TPH durante a campanha de remediação – nível 1,53 m
Fonte: Tetra Tech, 2014
163
Figura An. C.4 – Desenvolvimento do processo de redução da pluma de contaminação de TPH durante a campanha de remediação – nível 4,4m
Fonte: Tetra Tech, 2014
