Contaminação de aqüíferos por compostos imiscíveis à água ?· Casos de contaminação por compostos…

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Contaminao de aqferos por compostos imiscveis gua subterrnea

Dr. Ricardo HirataInstituto de Geocincias - USP

GW-MATE - World Bankrhirata@usp.brWorld Bank

AESAS 2008 2

Quem so os DNAPL (dense nonaqueous phase liquidou lquidos no solveis mais densos que a gua) ?

(Coh

en &

Mer

cer1

993)

AESAS 2008 3

O que faz desses compostos to especiais para ns hidrogelogos (ou to temido para os ambientalistas)?

(Mackey & Cherry)

AESAS 2008 4

rea de Jurubatuba(So Paulo)

O que os faz toespeciais?

AESAS 2008 5

reas contaminadas declaradas pela Cetesb

AESAS 2008 6

Carga contaminante potencial

Atividades industriais na regio de Jurubatuba (SP)Na regio totalizam-se mais de 10 mil atividades com potencial de contaminaoProvavelmente 1/3 utilizam solventes clorados

AESAS 2008 7

O que faz esses compostos to especiais para a hidrogeologia?

1. So muito utilizados na indstria e esto presentes em vrios casos de contaminao de aqferos, sobretudo em cidades e reas industriais;

2. So muito txicos, vrios compostos tm limites de potabilidade inferiores a dezenas de ppb (g/L);

AESAS 2008 8

1. Casos de contaminao por compostos orgnicos em aqferos nos EUA

(Cohen & Mercer 1993)

AESAS 2008 9

O que faz esses compostos to especiais para a hidrogeologia?

1. So muito utilizados na indstria e esto presentes em vrios casos de contaminao de aqferos, sobretudo em cidades e reas industriais;

2. So muito txicos, vrios compostos tm limites de potabilidade inferiores a dezenas de ppb (g/L);

AESAS 2008 10

2. Produtos apresentam alta toxicidade

Portaria 518 MS, valores de potabilidade para gua

AESAS 2008 11

O que faz esses compostos to especiais para a hidrogeologia?

3. Tm uma hidrulica muito complexa e seu comportamento em subsuperfcie difcil de prever (um modelo que abarque todo o comportamento de NAPL em subsuperfcie necessitaria de 27 equaes independentes, Pinder & Abriola, 1986);

4. Possuem baixa solubilidade e formam fases livre (imiscvel) em gua e fase residual no solo e em aqferos;

5. Em fase livre, o composto pode ser mais rpido que a gua subterrnea (sobretudo em movimentos verticais)

AESAS 2008 12

Conceito de molhante e no molhante e a penetrao de DNAPL em meio poroso

Gota de DNAPL no meio da gua, sob uma superfcie quartzosa

Gota de gua no meio ar, sob uma superfcie quartzosa

AESAS 2008 13

Conceito de molhante e no molhante e a penetrao de DNAPL em meio poroso

AESAS 2008 14

3. Compostos mais densos que a gua e sua complexa hidrulica

Compostos mais densos que a gua, quando

introduzido em grande quantidade no meio, tentem a afundar na zona saturada

(dense nonaqueous phase liquids)

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 15

Penetrao de PER na zona no saturada

At atingir a franja capilar At atingir a zona saturada

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 16

Molhante eno molhante

Solvente mais molhante ao meio (quatzoso) que a gua, ento prefere os poros maiores

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 17

Pequena quantidade de DNAPL no meio

Difuso de vapores de DNPL, sem fase livre ou fase dissolvida considervel (na zona saturada)

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 18

Mdia quantidade de DNAPL no meio

Fase residual e vapores (difuso molecular) na zona no saturada, resultando em fase dissolvida na zona saturada

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 19

Pequena quantidade de DNAPL no meio

Fase dissolvida, mas no fase livre, resultado do lixiviado da gua na zona no saturada (recarga).

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 20

Vazamento de maior quantidade atingindo a zona no saturada e saturada

Presena de fase livre, e formao de piscina de composto

(Sch

wille

1988

)

AESAS 2008 21

Grande quantidade de composto infiltrada

Formao de piscinas e mobilidade horizontal devido heterogeneidade do material

(Cohen & Mercer 1993)

AESAS 2008 22

Grande quantidade de DNAPL infiltrada e presena de aquitarde

Presena de aquitarde argiloso suficientemente fraturado para permitir a migrao vertical do produto

(Cohen & Mercer 1993)

AESAS 2008 23

Infiltrao de grande quantidade de produto em aqfero fraturado

Aqfero fraturado e a mobilizao de produto pelas fraturas em fase livre.

(Coh

en &

Mer

cer1

993)

AESAS 2008 24

O que faz esses compostos to especiais para a hidrogeologia?

3. Tm uma hidrulica muito complexa e seu comportamento em subsuperfcie difcil de prever (um modelo que abarque todo o comportamento de NAPL em subsuperfcie necessitaria de 27 equaes independentes (Pinder & Abriola, 1986);

4. Possuem baixa solubilidade e formam fases livre (imiscvel) em gua e fase residual no solo e em aqferos;

5. Em fase livre, o composto pode ser mais rpido que a gua subterrnea (sobretudo em movimentos verticais)

AESAS 2008 25

Quanto de DNAPL necessrio para se atingir o aqfero?

Vn = sr n Vm

Onde: Vn (m3) o DNAPL retido no meio Vm (m3)sr a saturao residualn a porosidade

Exemplo: apenas 0,45m3 necessrio para penetrar 15m de profundidade, a partir de uma contaminao de 1m2, com sr de 0,1 e porosidade de 0,3

AESAS 2008 26

4. Fase residual em meio no saturado

sr tipicamente varia de 0,1 a 0,2 e funo da permeabilidade, porosidade efetiva, e contedo de umidade

(Cohen & Mercer 1993)

AESAS 2008 27

Fase residual na zona saturada

Valores tpicos de sr = 0,1 a 0,4

(Cohen & Mercer 1993)

AESAS 2008 28

Qual o mecanismo que cria a fase residual?

Geometria da garganta e do poro

AESAS 2008 29

Qual o mecanismo que cria a fase residual?

Geometria da garganta e do poro

AESAS 2008 30

O que faz esses compostos to especiais para a hidrogeologia?

3. Tm uma hidrulica muito complexa e seu comportamento em subsuperfcie difcil de prever (um modelo que abarque todo o comportamento de NAPL em subsuperfcie necessitaria de 27 equaes independentes (Pinder & Abriola, 1986);

4. Possuem baixa solubilidade e formam fases livre (imiscvel) em gua e fase residual no solo e em aqferos;

5. Em fase livre, o composto pode ser mais rpido que a gua subterrnea (sobretudo em movimentos verticais)

AESAS 2008 31

Qual a velocidade que o DNAPL podem atingir?

A velocidade destas substncias pode ser extremamente rpida.Schville (1988) observou para o tetracloroetenopenetrava na zona no saturada a velocidades de 7cm/minuto (areias com gravas) e na zona saturada, de 1,5cm/minutoPCE atravessou a zona vadosa de areia grossa a uma velocidade de 6cm/minutoSolventes em fase livre podem atingir a zona saturada em dias ou semanas, em contraste com a gua, em meses e anos.

AESAS 2008 32

O que faz esses compostos to especiais para a hidrogeologia?

6. Alguns compostos quando impactam seriamente os aqferos esses no so mais remediveis aos nveis naturais.

AESAS 2008 33

Desafios que esses compostos nos colocam?

Entender melhor o comportamento desses compostos em subsuperfcie (sobretudo em climas tropicais, com alta temperatura e forte atividade bacteriolgica)Aproximar a geologia estrutural para melhor entender a geometria de fraturas e estimar os caminhos preferenciais dos DNAPL em fases livre e dissolvidaAproximar a estratigrafia e o conceito de sistemas deposicionais hidrogeologia em ambientes complexosUtilizar tcnicas mais eficientes para caracterizar o meio, incluindo a hidrulica e a hidroquimica

AESAS 2008 34

Obturadores para coleta e testes hidrulicos em intervalos discretos

AESAS 2008 35

Uso de istopos em hidrogeologia

Utilizao de istopos e radioistopos para auxiliar no entendimento do modelo de circulao das guas subterrneasOxignio-18/deutrioCarbono-14TrtioEstrncioChumbo

AESAS 2008 36

Desafios que esses compostos nos colocam?

Estabelecer prioridades de gesto em reas onde a ateno ambiental dever ser maior ou seja onde haja maior perigo de contaminao dos aqferos ou corpos de gua subterrneo

AESAS 2008 37

reas industriais em So Paulo

AESAS 2008 38

rea de estudosde Jurubatuba

AESAS 2008 39

Carga contaminante potencial

AESAS 2008 40

Carga contaminante potencial

Atividades que geralmente manuseiam solventes clorados

Em um universo de 10 mil atividades industriais, 3 mil manuseiam solventes clorados

Hidrogeologia e meio ambiente

Dr. Ricardo HirataInstituto de Geocincias - USP

GW-MATE - World Bankrhirata@usp.brWorld Bank

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