CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS POR ?· legislações, mais de 250.000 casos de vazamentos já…

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    CONTAMINAO DE GUAS SUBTERRNEAS POR DERRAMAMENTOS DE GASOLINA:

    O PROBLEMA GRAVE?1

    Henry Xavier Corseuil PhD em Engenharia Ambiental pela Universidade de Michigan.

    Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, Florianpolis, SC 88010-970

    tel: 048-2319597 fax: 048-2319823 E-mail: corseuil@ens.ufsc.br

    Marcus Dal Molin Marins Qumico de Petrleo do Cenpes/Petrobrs, Setor de Meio Ambiente e Biotecnologia

    Ilha do Fundo Quadra 7 CEP: 21949 900 - Rio de Janeiro, RJ Telefone: 021 598-6186 Fax: 021 280-0838 Email: marcusdal@cenpes.petrobras.gov.b

    A contaminao de guas subterrneas por vazamentos em postos de combustveis

    vem merecendo cada vez mais ateno tanto da populao em geral como dos rgos estaduais de controle ambiental. Este trabalho avalia o problema e analisa as formas mais adequadas de remediao dos locais contaminados. nfase dada as aes corretivas baseadas no risco ambiental, ao uso da remediao natural e aos possveis efeitos que a mistura do etanol `a gasolina pode causar em caso de contaminao de aqferos.

    Palavras chaves: guas subterrneas, derramamentos de gasolina, compostos BTEX, etanol, biorremediao.

    1. Introduo

    As indstrias de petrleo lidam diariamente com problemas decorrentes de vazamentos, derrames e acidentes durante a explorao, refinamento, transporte, e operaes de armazenamento do petrleo e seus derivados. Para se ter uma idia da magnitude do problema, a Agncia de Proteo Ambiental Norte-Americana (EPA) estima que existem mais de 1,5 milhes de tanques subterrrneos de armazenamento de gasolina nos Estados Unidos, destes, 400.000 j foram substitudos ou adaptados `as legislaes federais que entram em vigor no final de 1998. Ainda em funo destas legislaes, mais de 250.000 casos de vazamentos j foram identificados e mais de 97.000 remediaes completadas. Semanalmente mais de 1.000 novos vazamentos esto sendo encontrados em todo o territrio norte-americano (BRATBERG E HOPKINS, 1995).

    No Brasil existem aproximadamente 27.000 postos de gasolina. No ano de 1995 o consumo de lcool, gasolina e diesel no pas foi de 33, 38 e 82 milhes de litros/dia, respectivamente (PETROBRS, 1995). As preocupaes relacionadas ao potencial de contaminao de guas subterrneas por derramamentos de combustvel vem crescendo

    1 Revista Engenharia Sanitria e Ambiental, v.2, n.2, p.50-54, 1997.

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    em So Paulo, e em diversas outras cidades do pas, como Curitiba, que j possui legislao sobre o tema, e Joinville (SC). Em Joinville, a Prefeitura local, realizou estudos com os 65 postos da cidade e constatou que somente um no continha nenhum problema de contaminao do lenol fretico (CADORIN, 1996). Como na dcada de 70 houve um grande aumento do nmero de postos de gasolina no pas, de se supor que a vida til dos tanques de armazenamento, que de aproximadamente 25 anos, esteja prxima do final, o que consequentemente pode aumentar a ocorrncia de vazamentos nos postos do pas.

    Em um derramamento de gasolina, uma das principais preocupaes a contaminao de aqferos que sejam usados como fonte de abastecimento de gua para consumo humano. Por ser muito pouco solvel em gua, a gasolina derramada, contendo mais de uma centena de componentes, inicialmente estar presente no subsolo como lquido de fase no aquosa (NAPL). Em contato com a gua subterrnea a gasolina se dissolver parcialmente. Os hidrocarbonetos monoaromticos, benzeno, tolueno, etilbenzeno e os trs xilenos orto, meta e para, chamados compostos BTEX, so os constituintes da gasolina que tm maior solubilidade em gua e, portanto, so os contaminantes que primeiro iro atingir o lenol fretico (CORSEUIL, 1992). Estes contaminantes so considerados substncias perigosas por serem depressantes do sistema nervoso central e por causarem leucemia em exposies crnicas. Dentre os BTEX, o benzeno considerado o mais txico com padro de potabilidade de 10 g/l, segundo as normas do Ministrio da Sade.

    Uma grande variedade de processos fsico-qumicos e biolgicos tem sido utilizados na remoo de hidrocarbonetos de petrleo puros e dissolvidos na gua subterrnea. Processos como extrao de vapores do solo (SVE), recuperao de produto livre, bioventilao, extrao com solventes, incinerao, torres de aerao, adsoro em carvo ativado, biorreatores, biorremediao no local, entre outros, tem sido usados para remover contaminantes orgnicos de guas subterrneas e sistemas de solo subsuperficial. Estes processos podem ser implementados para controlar o movimento de plumas (contaminantes), tratar guas subterrneas, e/ou descontaminar solos (CORSEUIL E WEBER, 1994). No entanto, longos perodos de tempo e altos custos esto normalmente associados com a grande maioria dos processos utilizados para remediao de reas contaminadas. Por outro lado, a biorremediao no local, processo economicamente mais vivel, muitas vezes limitada por dificuldades no transporte de nutrientes ou receptores de eltrons e no controle das condies para aclimatao e degradao dos contaminantes nos sistemas subsuperficiais (WEBER E CORSEUIL, 1994; CORSEUIL E ALVAREZ, 1996).

    Mesmo que todos os problemas operacionais dos processos de remediao sejam resolvidos, vrios anos so necessrios para que os padres de qualidade de gua sejam atingidos. Nos Estados Unidos, pas que j investiu bilhes de dlares na recuperao de solos e guas subterrneas, est se chegando a concluso que a grande maioria dos locais contaminados no foi remediada a nveis de padres de potabilidade, e os benefcios esperados no esto correspondendo as expectativas da populao (NATIONAL RESEARCH COUNCIL, 1993). No entanto, a biorremediao continua sendo a arma mais usada e pesquisada para a descontaminao de aqferos contendo compostos txicos.

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    2. Remediao natural

    Uma nova abordagem para a contaminao de solos e guas subterrneas, chamada de remediao natural, vem, recentemente, ganhando aceitao principalmente em locais contaminados por derramamentos de derivados de petrleo, como o que acontece em postos de gasolina. A remediao natural uma estratgia de gerenciamento que baseia-se em mecanismos naturais de atenuao para remediar contaminantes dissolvidos na gua. A atenuao natural refere-se aos processos fsicos, qumicos e biolgicos que facilitam a remediao natural (WIEDMEIER ET AL., 1996). Dados de campo de vrios pesquisadores (BARKER, ET AL., 1987, CHIANG ET AL., 1989; CHAPELLE, 1994; DAVIS & KLIER 1994; WIEDEMEIER, ET AL. 1995) tem comprovado que a atenuao natural limita bastante o deslocamento dos contaminantes e portanto reduz a extenso da contaminao ao meio ambiente. A remediao natural no uma alternativa de "nenhuma ao de tratamento", mas uma forma de minimizar os riscos para a sade humana e para o meio ambiente, monitorando-se o deslocamento da pluma e assegurando-se que os pontos receptores (poos de abastecimento de gua, rios, lagos,etc) no sero contaminados.

    Aps a contaminao do lenol fretico, a pluma ir se deslocar e ser atenuada por diluio, disperso, adsoro, volatilizao e biodegradao, que o nico destes mecanismos que transforma os contaminantes em compostos incuos a sade. A biodegradao dos compostos BTEX pode ser representada por uma uma reao qumica onde os hidrocarbonetos, em presena de um aceptor de eltrons, nutrientes e microrganismos so transformados em gua, dixido de carbono, e mais microrganismos. Os aceptores de eltrons, compostos que recebem eltrons e so portanto reduzidos, so principalmente o oxignio, nitrato, ferro frrico e sulfato (CORSEUIL et al., 1996). A mineralizao de tolueno e xileno tambm pode ocorrer em condies metanognica/fermentativas ( CHAPELLE, 1993).

    Dependendo das condies hidrogeolgicas do local contaminado, a taxa da reao de biodegradao ser mais rpida ou mais lenta. Uma vez que a biodegradao o principal mecanismo de transformao dos hidrocarbonetos de petrleo, a determinao da taxa de transformao de grande importncia para se prever at onde a pluma ir se deslocar. Quando a taxa de biodegradao for igual ou maior que a taxa de deslocamento dos contaminantes a pluma deixar de se deslocar e diminuir de tamanho (Figura 1). Neste caso, se a fonte receptora no fosse atingida, no haveria a necessidade de implantao de tecnologias ativas de remediao, como as citadas acima, e a remediao natural seria a opo mais econmica de recuperao da rea contaminada.

    direo do fluxo da gua subterrnea

    ponto derisco

    T= 0 anos T= 2 anos T= 5 anos

    fonte de contaminao

    T= 8 anos

    Figura 1. Exemplo de atenuao natural de uma pluma de hidrocarbonetos de petrleo.

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    Para que se possa demonstrar que a remediao natural uma forma adequada de descontaminao de hidrocarbonetos de petrleo necessrio que se faa uma completa caracterizao hidrogeolgica da rea degradada, se determine a magnitude e extenso da contaminao e se demonstre que a pluma no ir migrar para regies de risco potencial. Para tal, necessrio que se determine as taxas de migrao e de reduo de tamanho da pluma atravs de estudos de campo e de laboratrio. No entanto, se o processo natural de atenuao no evitar o deslocamento da pluma at locais de risco, tecnologias que acelerem a transformao dos contaminantes devero ser implementadas.

    3. Anlise de riscos

    As dificuldades tecnolgicas e econmicas associadas a remediao de solos e aqferos e a falta de critrios de qualidade ambiental que levem em considerao fatores especficos do local contaminado tm dificuldado tanto as aes dos rgos de controle ambiental como a das partes responsveis pela contaminao. A utilizao dos mesmos critrios utilizados para padres de potabilidade de gua no adequada, uma vez que grandes gastos podem ser feitos em locais de poucos riscos ao meio ambiente. Em funo da necessidade da implantao de regras especficas para solos, pases como os Estados Unidos e a Holanda desenvolveram metodologias de avaliao de reas degradadas que levam em considerao anlises de risco como ferramenta de tomada de deciso. Deste modo, os padres so estabelecidos considerando as condies e os riscos do local contaminando.

    Nos Estados Unidos, baseado ainda na confirmao de que hidrocarbonetos de petrleo podem ser naturalmente decompostos pela ao microbiana, foi criada pela American Society for Testing Materials (ASTM) a ASTM ES 38-94 Guia de Ao Corretiva Baseada no Risco para Locais com Derramamentos de Petrleo (STANLEY ET AL., 1994). Esta norma, chamada de Rebeca (RBCA), est ganhando aceitao pela grande maioria dos rgos estaduais de controle ambiental porque define regras claras para a avaliao dos locais contaminados com derramamentos de petrleo (BAGLEY, 1996). As atividades bsicas de avaliao dos riscos so a identificao dos contaminantes principais e dos receptores, anlise de exposio, anlise dose-resposta, quantificao e gerenciamento dos riscos.

    Na Holanda existe uma classificao para tipos de solo conforme os nveis de contaminao, de ocupao da rea e dos riscos potenciais. Os solos so classificados em nveis S, I, ou T, sendo S considerado um solo no contaminado, I , quando existe a necessidade de remediao e, T, um valor mdio entre S e I, que indica a necessidade de investigaes mais detalhadas (VISSER, 1993). A CETESB est implantando em So Paulo regulamentaes para contaminao de solos e guas subterrneas baseada nas normas holandesas (CETESB, 1996; CASARINI, 1996).

    4. Efeitos da presena de etanol na gasolina brasileira

    A gasolina comercializada no Brasil bastante diferenciada de outros pases pois misturada com 22% de etanol. Deste modo, as interaes entre o etanol e os compostos BTEX podem causar um comportamento completamente diferente no deslocamento da pluma do que aquele observado em pases que utilizam gasolina pura. Os trs aspectos

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    principais que podem afetar o comportamento dos hidrocarbonetos monoaromticos benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em sistemas subsuperficiais em presena de etanol so (FERNANDES E CORSEUIL, 1996; SANTOS ET AL., 1996):

    - a possibilidade do aumento da solubilidade dos BTEX em gua; - a possibilidade do aumento da mobilidade dos BTEX dissolvidos na gua subterrnea; - a possibilidade de que a presena do etanol possa dificultar a biodegradao natural dos

    BTEX aumentando a persistncia destes compostos na gua subterrnea.

    Uma vez que o etanol completamente solvel em gua, a sua concentrao dever ser maior que a dos compostos BTEX em guas subterrneas contaminadas com misturas de etanol e gasolina. Como compostos altamente solveis tem um menor potencial de soro, o etanol ter uma mobilidade maior que a dos compostos BTEX na gua subterrnea. O etanol, quando presente em altas concentraes, pode diminuir o retardo no deslocamento dos BTEX na gua subterrnea causado pela soro no solo. O etanol pode tambm ser biodegradado em preferncia aos BTEX e consumir todo o oxignio necessrio para a degradao dos hidrocarbonetos monoaromticos. Alm disso, o etanol pode ser txico ou inibitrio para os microorganismos degradadores de BTEX.

    No caso da gasolina brasileira, em funo da especificidade do problema, existem poucos estudos que relacionem o impacto da presena do etanol na biodegradao dos compostos BTEX. Em estudos com metanol e compostos BTEX, BARKER ET AL. (1992) concluiram que a maior persitncia dos BTEX em presena do metanol era causada pela inibio da biodegradao pela alta concentrao de metanol e tambm devido a remoo de oxignio pela biodegradao do metanol. No experimento de campo realizado no aqfero experimental de Borden, Canad, aps 500 dias do incio dos testes, a pluma contendo BTEX estava muito maior na rea onde foi aplicado metanol do que na rea sem a sua adio.

    Em funo do exposto acima pode-se concluir que a contaminao de aqferos por misturas de lcool e gasolina ser mais complexa do que a produzida somente pela gasolina pura. Os pases em desenvolvimento como o Brasil geralmente tem como base as tecnologias de remediao ambiental largamente empregadas na Europa e EUA. A extrapolao desta experincia para a remediao dos locais contaminados por derramamentos de gasolina no Brasil tem que levar em conta a especificidade da nossa gasolina.

    5. Concluso

    O objetivo deste artigo foi abordar a problemtica da contaminao de solos e aqferos por derramamentos em tanques de armazenamento de combustveis. A pergunta formulada no ttulo contaminao de guas subterrneas por derramamentos de gasolina: o problema grave? poderia ser respondida dizendo-se que depende do risco desta contaminao atingir uma fonte receptora, como um poo de abastecimento de gua, por exemplo. No entanto, est cada vez mais evidente que as tecnologias de remediao ativa como a extrao de vapores do solo ou a biorremediao com injeo de oxignio e nutrientes s devem ser aplicadas nos locais de mais alto risco. Os critrios para a definio destes locais deve ser prioridade tanto para as empresas potencialmente poluidoras como para os rgos de controle ambiental.

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    A remediao natural deveria ser tambm incorporada as estratgias de recuperao de reas degradadas. Se a migrao dos contaminantes at locais receptores for evitada pelos processos de atenuao natural, a aplicao de altas investimentos com remediao somente seriam empregados em locais prioritrios. O monitoramento da pluma seria suficiente para indicar se as fontes receptoras sero atingidas.

    No entanto, tendo em vista a peculiaridade da gasolina brasileira que misturada com 22% de etanol, necessrio que se conhea detalhadamente as interao fsico-qumicas e biolgicas do etanol com os constituintes da gasolina para que se obtenha total vantagem da remediao natural. Perguntas que necessitam ser ainda respondidas incluem: (1) como o etanol afeta a solubilizao, o transporte, a cintica de biodegradao dos compostos BTEX em condies aerbicas, sulfidognicas ou metanognicas?; (2) quando e onde a remediao natural apropriada?; (3) com que grau de certeza possvel se prever se uma pluma ir se expandir ou parar de se deslocar?; (4) quais so as informaes hidrogeolgicas, geoqumicas e microbiolgicas necessrias para responder estas questes?. Um melhor entendimento destas questes pode levar ao desenvolvimento de uma base racional para a seleo, modelagem matemtica, e monitoramento de sistemas apropriados de remediao natural adequados a realidade brasileira.

    A contaminao da gua subterrnea foi a nica rota de exposio avaliada neste artigo. Em derramamentos de combustveis todas as rotas provveis de exposio, como a causada por vapores, devem ser investigadas. Alm disso, a abordagem foi para as aes corretivas. A preveno de vazamentos por falhas na estrutura, corroso, derramamentos, transbordamentos sempre ser mais adequada e econmica que a remediao. Trabalhos ligados a contaminao de aquferos por misturas de lcool e gasolina esto sendo realizados nos Laboratrios do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental e no Programa de Ps-Graduao em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina em parceria com o Cenpes/Petrobrs desde 1994. Resultados destas pesquisas sero apresentados futuramente nesta revista.

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