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Semana de Estudos da Engenharia Ambiental UNESP – Rio Claro, SP.

ISSN 2359-1161

SemEAr, v.3, n.1, p. 106-117, Set./ 2015.

ESTUDO DA CONTAMINAÇÃO E REMEDIAÇÃO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA

POR BTEX E HPA’S NA REGIÃO DE AVARÉ

Renata Buzeti Garcia de Souza, Paulo César Lodi, Ilza Machado Kaiser. Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Bauru.

1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS

As crises de abastecimento de água potável no Brasil têm sido intensamente discutidas

na mídia. Em 2004 o Relatório da Organização Não Governamental Defensora da Água,

chamado “O Estado Real da Contaminação das Águas no Brasil’’ estimou, com precisão, que

dentro de 10 anos as regiões metropolitanas do Rio de Janeiro, São Paulo e Belo Horizonte,

sofreriam graves crises hídricas que afetariam cerca de 40 milhões de pessoas.

As águas subterrâneas são uma parcela das águas superficiais provenientes de

precipitações que, através da infiltração ocupa os poros vazios dos solos sedimentares,

sofrendo processo de autodepuração que a torna apropriada para o uso do homem. (SILVA,

2003).

O solo é formado pela combinação de vários fatores e processos como clima, relevo,

remoção, transporte, atividades antrópicas e o tempo. A variação de intensidade desses fatores

é responsável, dentre muitas características, pelo formato dos grãos, grau de compacidade,

granulometria e o volume de vazios, todos diretamente relacionados a capacidade de

armazenamento das águas subterrâneas e, consequentemente a intensidade dos acidentes

ambientais relacionados a contaminantes líquidos. (RODRIGUES e DUARTE, 2003).

O tipo de contaminação tratado neste trabalho é a ocasionada em postos de

abastecimento de combustíveis e, merece atenção devido à frequência com que acontece e o

modo como coloca a saúde humana em risco. Segundo a Relação de Áreas Contaminadas e

Reabilitadas do estado de São Paulo publicada em dezembro de 2013 pela CETESB, 3597

áreas, cerca de 73% das áreas contaminadas do estado de São Paulo eram causadas por

operações irregulares em postos de combustíveis.

Dentre as causas da contaminação estão as falhas humanas operacionais do ato do

abastecimento, os aspectos construtivos dos estabelecimentos e a qualidade dos materiais

usados nos tanques de armazenamento que estão diretamente relacionadas a durabilidade e a

resistência as microfissuras que geram os vazamentos para o solo. (CETESB, 2001).

De acordo com Maranhão et al, (2007), os produtos mais identificados nos acidentes

envolvendo postos de abastecimento, de acordo com as estatísticas, entre os anos de 1984 até

2006, foram gasolina com 71,1% dos casos e óleo diesel com 18,6%.

O grande problema das áreas contaminadas está no contato do homem com o

contaminante, pois esse se dissemina, tomando a forma de pluma de contaminação até que

medidas de contenção e remediação sejam tomadas.

A princípio para identificação dessas áreas, são definidas regiões de interesse que,

segundo a CETESB (2001), são aquelas onde há manipulação de substâncias cujos

componentes químicos possam causar danos a saúde e ao meio ambiente. São executadas

atividades de coleta de dados existentes, busca do histórico das atividades exercidas no

estabelecimento, estudos sobre o meio físico e reconhecimento da área. Uma vez que as


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informações obtidas forneçam evidencias de possível contaminação essa área é então

classificada como Área Suspeita, AS.

A etapa seguinte consiste na Investigação Confirmatória, que tem por objetivo

confirmar a presença ou a ausência de contaminantes. Essa confirmação é feita por métodos

diretos de análise de amostras que comparam as concentrações dos contaminantes com os

Valores de Intervenção, VI, estabelecidos pela CETESB. Esses valores são as concentrações

máximas de contaminantes acima das quais a água não é considerada potável e o solo recebe a

classificação de contaminado. Nesta situação existe o risco potencial, direto ou indireto para a

saúde humana, necessitando intervenção imediata.

Inicia-se então o planejamento do processo de remediação que para atuar de modo

eficaz baseia-se na Investigação Detalhada que, diferentemente da Investigação

Confirmatória, tem o objeto de quantificar a contaminação; obter detalhes a respeito dos

componentes dos contaminantes e suas concentrações; e mais informações sobre a fonte

contaminadora.

Os combustíveis derivados de petróleo atualmente comercializados possuem cerca de

400 componentes. Os principais em relação à contaminação são os Hidrocarbonetos Totais de

Petróleo, HTP, que estão presentes em maior proporção. Existem basicamente dois grupos: o

grupo chamado BTEX de hidrocarbonetos mono aromáticos (benzeno, tolueno e xilenos), e o

grupo HPA dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos.

Grupos dos Hidrocarbonetos Mono Aromáticos- BTEX No fracionamento do Petróleo no momento da destilação entre 30° C e 215° C, obtêm

- se a gasolina. Essa possui uma mistura de hidrocarbonetos composto de 4 a 12 átomos de

carbono, chamados Hidrocarbonetos Mono Aromáticos, dentre eles o mais importante para

avaliar a contaminação por combustíveis é o grupo BTEX, Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e

Xilenos que aparece nas proporções de 18 a 25% na gasolina. (MINDRISZ, 2006 apud

TIGUEROS, 2008).

Os compostos BTEX, por possuírem um menor número de átomos de carbono, são

considerados substâncias menos densas, portanto com maior potencial de infiltração no meio

subterrâneo, o que aumenta a extensão da contaminação e atinge o lençol freático

rapidamente. Outra importante característica do grupo BTEX é a volatilidade responsável pela

dispersão da fase de vapor dos contaminantes. (CORSEUIL, 1992).

A respeito das consequências para a saúde humana esses hidrocarbonetos são

considerados depressores do sistema nervoso central e podem levar a morte em casos de

exposições agudas. Dentre eles o Benzeno pode ainda afetar a medula óssea causando

leucemia e anemia. (MINDRISZ, 2006 apud TIGUEROS, 2008).

Grupo dos Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos – HPA

O grupo dos Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos, HPA, está presente no óleo

diesel, que é o obtido entre o ponto de ebulição 180ºC e 380ºC, do petróleo. Esses

hidrocarbonetos são compostos de 12 a 20 átomos de carbono. O óleo diesel abastece motores

que trabalham a explosão como ônibus, navios, locomotivas, tratores e demais automóveis de

grande porte.


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São reconhecidos atualmente mais de 100 HPA’s pela União Internacional de Química

Pura e Aplicada, IUPAC. Devido a importância industrial e ambiental, o grupo de HPA’s

estudado neste trabalho é formado por 7 elementos a saber Naftaleno, Acenaftileno,

Acenafteno, Fluoreno, Fenantreno, Antraceno e Fluoranteno.

Dentre as características dos HPA’s está a sorção das partículas orgânicas, o que os

torna elementos de difícil degradação. Uma vez inalados, ingeridos ou em contato com o

homem esses componentes lipossolúveis na membrana celular são acumulados no tecido

adiposo causando mutações celulares. (Netto, 2000).

Dinâmica dos contaminantes

O solo é dividido em duas zonas, a zona não saturada que é aquela onde as águas

superficiais se infiltram e os poros vazios são preenchidos parcialmente por ar e água e, a

zona saturada que é aquela onde os poros vazios estão completamente preenchidos (saturados)

por água. (BOSCARDIN et al, 2004).

A gasolina e o óleo diesel são classificados devido ao seu comportamento como Fase

Líquida Não Aquosa Leve, LNAPL, pois possuem propriedades físicas e químicas que os

tornam imiscíveis a água. Enquanto migram da zona não saturada para a saturada passam por

4 diferentes fases. (FERREIRA e SPADOTTO, 2006)

A primeira fase trata-se das frações de contaminantes adsorvidas pelas partículas de

solo no momento da infiltração, formando pequenos gânglios de contaminantes. Essa fase é

localizada logo abaixo da fonte contaminadora. Em seguida tem-se a fase livre, formada pela

parte líquida de LNAPL que não foi adsorvida pelos coloides. A terceira fase é o LNAPL

dissolvido na água subterrânea dando início a contaminação da água. E por fim os LNAPL em

fase de vapor, que é a fase gasosa dos contaminantes, conforme figura 1. (GUIGUER, 2000

apud MARIANO, 2006).

Figura 1. Formação da pluma de contaminação

Fonte:Elaborada pela autora. Auto Cad 2010.

Durante todas essas fases os contaminantes formam a pluma de contaminação através

de vários processos físicos e químico-biológicos, conforme figura 2:

Infiltração: quando o LNAPL se infiltra no solo;

Advecção: quando a migração de LNAPL ocorre de acordo com o fluxo;

Difusão: quando o LNAPL migra da área de maior para menor concentração;

Dispersão: ocorrência dos processos de Advecção e Difusão simultaneamente;


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Volatilização: quando o LNAPL passa do estado liquido para o gasoso;

Adsorção: fenômeno que acontece na fase residual, quando frações do LNAPL aderem às

partículas de solo devido a atração da natureza químicas das partículas com o contaminante;

Biodegradação: quando o LNAPL interage com os microrganismos presentes no solo, que

através do metabolismo, decompõem ao longo do tempo o contaminante.

Figura 2. Simultaneidade dos processos físicos, químicos e biológicos.

Fonte: Elaborado pela autora. Auto Cad. 2010.

Os objetivos propostos nesse trabalho são justificados pelo crescente número de áreas

contaminadas identificadas no estado de São Paulo. Segundo o National Research Council,

NRC (1997), é fundamental a criação de bases de dados das tecnologias existentes e eficazes,

visto que cada local possui características específicas e, um maior número de dados de casos

para comparações facilitaria a escolha das tecnologias a serem utilizadas.

2. MÉTODOS

Este trabalho apresenta uma análise dos resultados das Investigações Confirmatória e

Detalhada, do solo e da água subterrânea no local de atuação de um Posto de combustível da

região de Avaré (SP) e, traça um panorama dos fatores envolvidos no processo de

contaminação do solo e da água subterrânea, e o processo remediação executado.

Os resultados de todo o processo desde a fase investigativa, confirmatória e do

acompanhamento do processo de remediação encontram-se dispersos em relatórios parciais e

documentos da CETESB protocolados na Agencia de Avaré. Este trabalho tem por objetivo

organizar, sistematizar e analisar os resultados.

Os valores de concentração dos contaminantes encontrados foram comparados aos

Valores de Intervenção para solos e água subterrânea dos contaminantes BTEX e HPA’s,

provenientes da gasolina e do óleo diesel respectivamente, estabelecidos pela CETESB na

Tabela de Valores Orientadores para Solos e Água Subterrânea do Estado de São Paulo de

2005.

Caracterização do Munícipio e das instalações do Posto

O posto está localizado no sudoeste do estado de São Paulo no município de Itaí e, faz

parte da Microrregião de Avaré, estando inserido na Bacia Hidrográfica do Alto

Paranapanema. (CEPAM, 2009). A área do município é classificada ainda como área de

recarga do Aquífero Guarani do estado de São Paulo, sendo assim importante o estudo de


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capacidade e exposição do seu solo tendo em vista o alto risco de contaminação do lençol

freático (FERREIRA, SAPADOTTO, 2006).

O solo predominante no município de Itaí é o Latossolo vermelho amarelo e sua

principal característica é a predominância de material mineral, onde o óxido de ferro reveste

as partículas de caulina, responsáveis pelas cores avermelhadas. Como consequência ao

formato dos grãos, o Latossolo é considerado altamente permeável, e também é considerado

um solo profundo

O posto estudado realiza atividades de borracharia, troca de óleo lavagem de veículos,

assim como armazenamento e distribuição de Diesel Comum, Diesel S10, Gasolina comum e

Etanol.

Em novembro de 2007 foi realizada a Investigação Confirmatória, com a coleta de

amostras de solo de 7 pontos distintos (PM1, PM2 PM3, PM4, PM5, PM6 e PM7) e quatro

amostras de águas subterrâneas (PM1, PM3, PM4 e PM5) buscando a localização de áreas

contaminadas e áreas com potencial de contaminação pelos contaminantes BTEX e HPA’s.

Após a confirmação da contaminação pela empresa contratada responsável pela

Investigação, foi realizada a revisão bibliográfica, buscando informações, descrições e

exemplos dos contaminantes encontrados nas análises práticas das amostras de solo e de água

subterrânea. Posteriormente foram analisadas as técnicas de remediação praticadas e seus

resultados, até o momento da máxima remediação possível ser atingida.

Até o momento da Investigação Confirmatória, não haviam sido registradas

ocorrências de vazamentos porem, próximo as bombas de abastecimento foram observadas

fissuras no piso de concreto desempenado.

Coleta de Amostras

Os pontos onde os Valores de Intervenção determinados pela CETESB (2005) foram

extrapolados são:

PM3 - onde a amostra de água indicou alta concentração de Benzeno e Xilenos Totais.

PM4 - onde a amostra de água indicou alta concentração de Benzeno.

PM5 - onde a amostra de água indicou alteração em todos os parâmetros de BTEX.

Constatadas alterações significativas na Investigação Confirmatória, classificando a

área como Área Contaminada, foi realizada então em outubro de 2008 a Investigação

Detalhada, com a instalação de 7 poços de monitoramento em pontos distintos aos da

Investigação Confirmatória, nos quais foram coletadas em cada um, amostras de solo e de

água subterrânea nomeadas como PM8, PM9, PM10, PM11, PM12, PM13 e PM14.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

As análises das amostras de solo para os parâmetros BTEX e HPA’s nos pontos PM8,

PM9, PM10, PM11, PM12, PM13 e PM14 não apresentaram valores significativos. Todos os

resultados mantiveram-se abaixo dos Limites de Quantificação e dos Valores de Intervenção

da CETESB (2005). Quanto à análise das águas subterrâneas, foram identificadas alterações

nos parâmetros de BTEX nos pontos PM9 e PM10 para Benzeno, ultrapassando-se o limite

definido na Tabela de Valores de Intervenção.

As análises dos parâmetros de HPA’s para águas subterrâneas apresentaram alterações

nos pontos PM8 para Naftaleno, Acenaftileno, Fenantreno e Fluoranteno; PM9 para


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Naftaleno, Acenaftileno, Fenantreno e Antraceno; e PM10 para Naftaleno, Acenaftileno,

Acenafteno e Fluoreno, porem todos abaixo dos Valores de Intervenção.

Não foi possível a análise da água subterrânea no ponto PM12 devido à falta de água

armazenada no poço no momento da coleta. Os pontos mais comprometidos, PM9 e PM10,

estão localizados a jusante das bombas de abastecimento de Diesel, concluindo-se assim que

essas seriam as fontes primárias de contaminação. Segundo o relatório de Procedimentos para

o Gerenciamento de Áreas Contaminadas, da CETESB de 2007, fonte primária de

contaminação é a instalação e/ou procedimento através do qual os contaminantes estão sendo

liberados para os meios impactados e a fonte secundária de contaminação é o meio impactado

por contaminantes provenientes da fonte primária que podem disseminar a contaminação para

outras áreas.

Pluma de contaminação

Contatou-se através da intensidade de concentração de contaminantes em cada ponto,

que o fluxo de água subterrânea e a consequente migração dos contaminantes está no sentido

dos poços PM3, PM4 e PM5 para PM9 e PM10. Uma vez que os resultados analíticos das

amostras coletadas em PM13 não sofreram alterações por hidrocarbonetos, a pluma de

contaminação foi fechada até o ponto PM10, que se encontra a montante de PM13, perfurado

no quarteirão adjacente ao posto. A pluma de contaminação continua aberta em PM9, uma

vez que não há poços a jusante e, portanto, não se dispõe de informações. Não foi necessária a

abertura de poços adicionais pois a pluma pode ser deslocada para a área de interesse através

do bombeamento de PM9 e PM10.

Processos de Remediação

A bomba de abastecimento de diesel foi substituída logo após a Investigação

Confirmatória, eliminando assim a fonte primária de contaminação. Sete meses após a

Investigação Detalhada, foi iniciado então o processo de remediação da fonte secundária em

junho de 2009 com o objetivo de tornar a área de atuação do posto uma Área Reabilitada para

uso, AR.

Em setembro de 2009 os tanques de armazenamento de combustíveis do posto foram

substituídos, prevenindo qualquer vazamento de combustíveis através de microfissuras já

existentes ou futuras. O piso de concreto que possuía rachaduras foi regularizado, mantendo a

superfície livre de rachaduras.

O plano de intervenção foi elaborado com base no ‘’Roteiro para Realização de

Investigação Detalhada e Elaboração de Plano de Intervenção em Postos e Sistemas

Retalhistas de Combustíveis’’ de 2007 da CETESB, e é composto pelas técnicas de

bombeamento e tratamento, biorremediação e extração de vapores do solo, visando maior

eficiência em menor período de tempo.

Um contêiner foi instalado, conforme figura 3, com o objetivo de isolar os

equipamentos do sistema de remediação, de modo a preservar o bom andamento e segurança

dos funcionários. Esse possui sistema de ventilação de modo a evitar intoxicação e explosões

por VOC’s, sistema de aterramento de modo a evitar choques e descargas elétricas e chave

geral para o desligamento de todo o sistema no caso de possível situação de emergência. Todo

o sistema foi ligado a um gerador de energia inserido dentro da área do posto.


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Figura 3. Instalação do sistema de remediação

Fonte: Relatório CBC Ambiental, 2008, adaptado pela autora. Auto Cad.

Antes de dar início ao processo de remediação os poços foram esgotados a fim de

serem retirados quaisquer resíduos do ato da perfuração, que pudessem prejudicar os

equipamentos ou os resultados. Na figura 4 apresenta-se o fluxograma que ilustra as etapas do

processo de remediação

Iniciou-se em junho de 2009 então o bombeamento, através de bombas injetoras e captadoras

instaladas nos pontos estratégicos PM3, PM4, PM5 e PM9, com o objetivo de retirar a água

contaminada e direcioná-la a estação de tratamento, E.T.

O efluente que adentra a E.T. é inicialmente direcionado a uma caixa separadora de

sobredenante. Em seguida é direcionado para o reator facultativo onde ocorre a biodegradação

dos hidrocarbonetos, pela inserção de microrganismos que metabolizam, digerem e convertem

os contaminantes em gases inócuos (CO2) e em água (H2O). A esse processo dá-se o nome de

biorremediação que foi o tratamento escolhido para ser associado ao bombeamento devido a

sua vantagem de custo, tempo, e baixo impacto ao meio subterrâneo por ser um processo

biológico seguro quando comparado a processos físico-químicos.

Figura 4. Etapas do sistema de remediação associado

Fonte: Relatório CBC Ambiental, 2008.


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Após passarem pela biorremediação, os efluentes são então direcionados a uma caixa

separadora de água/óleo onde o óleo acumulado acima do nível da água é armazenado e

posteriormente encaminhado para despejo em lugar específico. Em seguida o difusor de ar

direciona o efluente tratado ao poço PM9 para reinjeção no solo.

Para quantificar os contaminantes retirados do solo e da água, os LNAPL foram medidos

antes de irem para o despejo.

Paralelamente a esse sistema de tratamento, foi instalado o sistema de SVE, com um

compressor que injetava ar atmosférico, uma bomba de sucção de VOC’s, compressores de ar

e separadores de água/ar; com o objetivo de remover a fase gasosa dos hidrocarbonetos que,

poderia movimentar-se, tornar-se fase líquida novamente e contaminar novas áreas.

Durante o bombeamento e tratamento foi necessária a fiscalização dos poços, pois devido ao

deslocamento da fase livre e residual, partículas de contaminantes poderiam subir até

superfície dos poços.

Os resíduos gerados foram armazenados em big bags e, após a confirmação da

presença de contaminantes foram destinados a serem dispostos em Aterro especifico para

resíduos de contaminantes de combustíveis.

Através da sucção realizada nos poços de monitoramento e tratamento pelas técnicas

de remediação associadas, foram tratados 497 m³ de efluentes (CBC, 20013). A fase

dissolvida dos compostos de BTEX estava presente nos pontos PM3, PM4, PM5, PM9 e

PM10. As tabelas 1 a 6 ilustram os resultados das amostras de água subterrânea sobre as

concentrações dos contaminantes durante o processo de remediação.

Tabela 1. Coleta de amostras de água em

PM4

Fonte: Relatório CBC Ambiental, 2008


PM5



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PM9



PM10



PM11



PM13


No ponto PM4, a concentração de BTEX total apresentou significativa redução de

90,73%.

A migração dos contaminantes em fase líquida pelo solo gerou uma fase residual que

explica o aumento da concentração de Benzeno, Tolueno, Xilenos totais e Etilbenzeno no

ponto PM5.

No ponto PM9 a redução da concentração de BTEX total foi de 88,64%.


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O baixo nível em que se encontrava a água no momento das coletas 16/09/2010 e

25/03/2011, dificultou a coleta, porém a redução de BTEX total calculada no ponto PM10

ficou em torno de 74,44%.



A evolução das fases de tratamento está relacionada também às precipitações que

quando mais intensas aumentam a disponibilidade de água subterrânea, o que permite maior

fluxo de efluente trabalhando no sistema de bombeamento. Precipitações menos intensas,

geram menores colunas de águas nos poços e, portanto, vazões menores direcionadas a

estação de tratamento.

4. CONCLUSÕES

A partir dos resultados foi possível observar que:

a) A área de atividade do posto foi considerada como área contaminada (AC);

b) Não foi identificada fase livre nos poços de monitoramento não sendo necessário, portanto,

atitudes imediatas. A bomba de abastecimento de diesel foi substituída logo após a análise,

eliminando assim a fonte primária de contaminação;

c) O processo de biorremediação, consistiu na biodegradação dos hidrocarbonetos através da

inserção de microrganismos que metabolizam, digerem e convertem os contaminantes em

gases inócuos (CO2) e em água (H2O);

d) As amostras de solo colhidas nas sondagens e execução dos poços de monitoramento,

consideradas resíduos possivelmente contaminantes, foram classificadas como resíduos

perigosos e,

e) A associação das técnicas de remediação proporcionou redução significativa nas

concentrações de BTEX totais. Excetuando-se o ponto 5 que apresentou aumento na

concentração de BTEX devido à fase residual gerada por migração de contaminantes no solo,

os pontos 4, 9, 10, 11 e 13 apresentaram reduções de 90,73%, 88,64%, 74,44%, 97,85%,

86,69%, respectivamente.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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