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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

ESTUDO EXPERIMENTAL DE UMA ÁREA CONTAMINADA

POR LODO BIOSSÓLIDO NO DF VIA ENSAIOS DE CONE

RESISTIVO

FABRÍCIA DE SOUZA OLIVEIRA

ORIENTADOR: RENATO PINTO DA CUNHA, Ph.D.

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM GEOTECNIA

PUBLICAÇÃO: G.DM-122/04

BRASÍLIA-DF: SETEMBRO / 2004

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

ESTUDO EXPERIMENTAL DE UMA ÁREA CONTAMINADA

POR LODO BIOSSÓLIDO NO DF VIA ENSAIOS DE CONE RESISTIVO

FABRÍCIA DE SOUZA OLIVEIRA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE.

APROVADA POR:

_________________________________________

Prof. Renato Pinto da Cunha, Ph.D., UnB

(ORIENTADOR)

_________________________________________

Prof. Nóris Costa Diniz, D.Sc., UnB

(EXAMINADOR INTERNO)

_________________________________________ Prof. Erinaldo Hilário Cavalcante, D.Sc., UFS

(EXAMINADOR EXTERNO)

DATA: BRASÍLIA/DF, 17 de setembro de 2004.

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Capítulo 1 1

INTRODUÇÃO

O solo é um corpo vivo, de grande complexidade e muito dinâmico. Deve ser encarado

como uma interface entre o ar e a água, sendo imprescindível à produção de biomassa. Assim,

o solo não é inerte, sendo o mero local onde assentamos os pés, o simples suporte para

habitações e outras infra-estruturas indispensáveis ao Homem, o seu “caixote de lixo”.

Sempre que adicionamos ao ambiente qualquer substância estranha, estamos poluindo o solo

e, direta ou indiretamente, a água e o ar.

O uso da terra para construção de centros urbanos, para as atividades agrícola,

pecuária e industrial, tem gerado como conseqüência elevados níveis de contaminação. De

fato, aos usos referidos associam-se, geralmente, descargas acidentais ou voluntárias de

poluentes no solo e águas, deposição não controlada de produtos que podem ser resíduos

perigosos, lixeiras e/ou aterros sanitários não controlados, deposição atmosféricas resultantes

das várias atividades, etc. Assim, ao longo dos últimos anos, têm sido detectados numerosos

casos de contaminação do solo tanto em zonas urbanas quanto em zonas rurais.

A avaliação da qualidade da água subterrânea e do solo tem sido de grande

importância e tal avaliação pode ser feita de várias formas: por coleta de amostras de solo, da

água e do ar. Pode ser feita também por métodos indiretos, com o objetivo de medir alguma

propriedade do solo que possa ser alterada devido à presença de algum tipo de contaminante.

As técnicas de coletas de amostra, no caso de investigações geo-ambientais, têm sido

modernizadas visando a possibilidade de detectar substâncias nocivas.

O uso de técnicas geofísicas, como o uso de resistividade elétrica, é um método

indireto de medir as propriedades do solo, o qual tem sido muito aplicado nas últimas décadas

na determinação da contaminação das águas subterrâneas, do solo e no delineamento das

plumas de contaminação. O objetivo dessa técnica é detectar características do perfil

geotécnico, medindo-se a resistividade do meio. Para interpretar os resultados adquiridos, é

necessário possuir conhecimentos específicos.

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As medições indiretas de resistividade elétrica são feitas na maioria das vezes in situ,

com obtenção imediata dos resultados sem que haja a necessidade de coleta de amostras.

Essas medições podem ser feitas a partir da superfície ou através de um método de cravação

contínua no solo. O cone resistivo é um desses métodos de cravação direta, capaz de obter

valores contínuos de resistividade elétrica com a profundidade. A partir da comparação dos

resultados com outros parâmetros, pode-se detectar o grau de contaminação.

O domínio do cone resistivo como ferramenta de investigação geo-ambiental é um

avanço na linha de pesquisa de áreas contaminadas, podendo tal técnica ser utilizada em

pesquisas futuras. Entre outras vantagens, essa ferramenta é capaz de detectar contaminação

com um contraste de cerca de 1% entre uma área contaminada e outra sem contaminação.

Além disso, sua realização não gera resíduos, eliminando a preocupação com o material

extraído que não é aproveitado, o qual precisa ser tratado antes de ser devastado. Além disso,

esta técnica apresenta um menor custo quando comparada a outras técnicas utilizadas

(Campanella & Weemees, 1990).

1.1 OBJETIVOS

O objetivo geral desta dissertação foi estudar o desempenho do cone resistivo in situ,

quanto a determinação e ao monitoramento de áreas sujeitas à contaminação com substâncias

orgânicas ou inorgânicas, verificando a sua eficácia na investigação de contaminantes. Para

isso, fez-se um estudo correlacionando os parâmetros de resistividade elétrica de campo com

os resultados das análises feitas nas amostras coletadas do solo e do fluido. Como objetivo

secundário pretende-se também comparar os valores de resistividade elétrica do solo obtidos

nas regiões saturadas e nas regiões não saturadas, através dos dados fornecidos pelo cone

resistivo.

Trata-se, portanto, do primeiro trabalho nesta linha de pesquisa no Programa de Pós

Graduação em Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da UnB e, desta

forma, objetiva-se também a aquisição de experiência de uso com esta nova ferramenta de

campo.

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1.2 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

A presente dissertação está dividida em cinco capítulos que a seguir serão descritos de

forma sucinta.

No Capítulo 1 é exposta uma breve apresentação do tema proposto e os objetivos da

pesquisa.

O Capítulo 2 é composto de uma revisão bibliográfica sobre algumas das técnicas

utilizadas para detecção e caracterização geo-ambiental de possíveis áreas contaminadas.

O Capítulo 3 expõe as características gerais da região estudada, tais como formação

geológica, clima, vegetação entre outras, e a metodologia utilizada para realização dos ensaios

de cone resistivo e para a coleta de amostras de solo e fluido, além da determinação de

parâmetros geotécnicos, geofísicos e físico-químicos do solo e do fluido.

No Capítulo 4 são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios de cone

resistivo, resistividade superficial e análises químicas nas áreas contaminadas e na área não

contaminada por meio de gráficos e tabelas comparativas.

No Capítulo 5 são expostas as conclusões obtidas a partir das análises dos resultados

da pesquisa, além de serem feitas sugestões e recomendações para pesquisas futuras sobre o

tema.

Além dos cinco capítulos descritos acima, compõem a presente dissertação a lista de

Referências Bibliográficas e três anexos.

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Capítulo 2 2

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Como todos os países em ritmo acelerado de industrialização, o Brasil tem sérios

problemas de contaminação das águas subterrâneas que afetam ou ameaçam afetar os

suprimentos de água potável de importantes segmentos da população.

Há alguns anos é de conhecimento público a forte preocupação frente à gravidade da

contaminação do meio ambiente. A falta de monitoramento em milhares de locais onde há um

potencial para contaminação, juntamente com a falta de uma análise abrangente da qualidade

da água em centenas de milhares de poços, elimina a possibilidade de uma determinação

confiável da extensão e severidade da degradação de água subterrânea e os riscos para a saúde

da população.

Diferente da contaminação do ar e das águas superficiais, a contaminação das águas

subterrâneas e do subsolo, por vezes só é detectada através de programas de monitoramento.

Devido a isso, segmentos de importantes aqüíferos se degradaram e podem estar perdidos

para sempre como fontes de água potável (Clearly e Miller, 1984).

A contaminação do solo e das águas subterrâneas afeta significativamente a qualidade

de vida de toda uma região, podendo gerar problemas de saúde na população local. Por isso, é

de grande importância que sua detecção seja feita o quanto antes.

Os contaminantes podem ser detectados através de amostragem direta do solo e das

águas subterrâneas e também através de métodos indiretos que possam detectar mudanças nas

propriedades naturais do mesmo. Uma das propriedades mais representativas é a

condutividade elétrica do solo. Sua medição informa de maneira indireta se o solo está

contaminado, cujo parâmetro indicador é a resistividade do solo ou a resistividade aparente,

que é o inverso da condutividade (Weemees, 1990).

Infelizmente, poucas informações são divulgadas na literatura técnica em relação ao

uso da resistividade ou condutividade elétrica, sendo que este uso já vem sendo feito há

algumas décadas.

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Medidas de condutividade elétrica (ou resistividade = condutividade -1) em solos têm

sido usadas há muitos anos para estimar a porosidade ou densidade in situ. Mais recentemente

a resistividade elétrica tem sido usada como um indicador de contaminação do solo. Ela

também é um importante indicador do potencial de corrosão (Bryhn, 1989, citado por Lunne

et al., 1997).

Métodos não intrusivos, como as sondagens elétricas verticais, são comumente usados

para medir a resistividade elétrica do solo, mas eles requerem um contraste elétrico de 5% a

10% entre o valor de resistividade elétrica encontrado no solo contaminado e o valor de

resistividade elétrica encontrado no solo não contaminado para determinar com segurança se

o mesmo sofreu algum dano, assumindo que não existe variação litológica (Benson et al.,

1985, citado por Nascimento, 1998).

As técnicas de diagnósticos de contaminantes com sondas verticais permanentes ou

em conjunto com equipamentos CPT, proporcionam uma coleta de amostras com cravação

direta que não produz resíduo e são mais rápidas (Azambuja et al., 1999). O surgimento do

cone resistivo foi um grande avanço na tecnologia para medição da resistividade elétrica do

solo, pois ele apresenta uma resolução maior (com contraste de ± 1%) quando comparado a

outros métodos e, em alguns casos, registra mudanças litológicas (Campanella & Weemees,

1990). O seu princípio de funcionamento é regido pelas leis da eletricidade, sendo de

fundamental importância a compreensão dos fenômenos elétricos envolvidos.

2.1 CONCEITOS BÁSICOS

2.1.1 Campo Elétrico

Segundo Tipler (1999), a existência de uma diferença de potencial em um circuito gera

uma grandeza vetorial chamada campo elétrico ( Er

). Se um corpo carregado eletricamente é

inserido dentro de um campo elétrico originado por outro corpo carregado, o anterior sofre a

ação de uma força eletrostática que pode ser de atração ou de repulsão, dependendo da carga

elétrica das partículas. Tal força eletrostática entre as partículas é dada pela Equação 2.1:

qEF ×=±rr

(2.1)

onde Fr

é a força eletrostática positiva (atração) se as partículas tiverem cargas opostas, ou

negativa (repulsão) se tiverem cargas iguais; q é o valor da carga da partícula inserida no

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campo elétrico e Er

é a sua magnitude.

O efeito do campo elétrico no cone resistivo é semelhante ao efeito de campo elétrico

gerado por um dipolo. No dipolo as linhas de campo elétrico próximas à região carregada

positivamente se direcionam para fora da partícula. Já na região carregada negativamente, as

linhas de campo elétrico se direcionam para dentro da partícula.

Próximo a uma partícula carregada, uma região do espaço fica sujeita a um campo

elétrico que parte da partícula para todas as direções tridimensionalmente e em linha reta.

Segundo Tipler (1999), pontos eqüidistantes de uma partícula carregada possuem o mesmo

potencial, de modo que existe uma superfície no espaço em torno da partícula com o mesmo

potencial que é chamada de superfície equipotencial.

A Figura 2.1 é uma representação esquemática de um campo elétrico gerado por um

dipolo, refletindo o comportamento do cone resistivo quando cravado no solo.

Figura 2.1 – Representação das linhas de um campo elétrico de um dipolo (modificada de

Pacheco, 2004)

2.1.2 Corrente Elétrica

Quando em um condutor, o movimento de deslocamento das cargas livres é intenso

em um determinado sentido, diz-se que existe uma corrente elétrica ou fluxo elétrico no

condutor. A corrente elétrica (i) é definida como sendo a taxa de passagem de carga através da

área da seção de um condutor (Tipler, 1999). A corrente elétrica fica definida segundo a

Equação 2.2.

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tqiΔΔ

= (2.2)

Assim, i é a corrente elétrica, qΔ é a variação de carga que passa por uma área A, no

intervalo de tempo tΔ . A unidade de corrente é o Ampere, que equivale a 1 Coulomb por

segundo.

Por convenção, o sentido do fluxo de cargas positivas é tomado como o sentido da

corrente. Por isto, em condutores, os elétrons deslocam-se no sentido oposto ao da corrente

elétrica.

O movimento dos elétrons livres é desordenado num condutor metálico, com

velocidade da ordem de 106 m/s (Tipler, 1999). Como as direções dos deslocamentos não são

as mesmas, a carga gerada é nula )0( =Δq . Quando um campo elétrico é aplicado, os elétrons

sofrem uma aceleração devido à força Fv

, dada pela Equação 2.1, gerando assim a corrente

elétrica (i).

A corrente elétrica pode ser classificada em dois tipos: corrente contínua e corrente

alternada. A corrente contínua é gerada a partir de uma fonte que possui dois terminais, um

com potencial positivo e outro negativo, gerando assim uma diferença de potencial constante.

A corrente alternada é gerada a partir da variação da diferença de potencial, identificada por

ε , que varia na mesma freqüência que a corrente elétrica.

Na presença da fonte, os elétrons presentes dentro do circuito elétrico tendem a se

deslocar para o pólo positivo, gerando assim a corrente contínua. Segundo Tipler (1999),

essas fontes geralmente são baterias que transformam energia química em energia elétrica.

Em muitos condutores de energia, a resistência depende da diferença de potencial da

corrente elétrica que o atravessa. Estes materiais são denominados de materiais Ôhmicos, e

seguem a lei de Ohm, descrita na Equação 2.3.

ViR =× (2.3)

Nesta equação, R é a resistência do circuito medida em Ohm (Ω) e V é a diferença de

potencial aplicada ao circuito medida em Volt (V)

A resistência elétrica não é uma propriedade do material, pois depende de aspectos

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geométricos do condutor. Mas, a resistividade )(ρ é uma propriedade intrínseca a cada

material. A resistência, R, pode ser calculada pela Equação 2.4:

ALR ×= ρ (2.4)

onde a resistividade do material, tem como unidade o Ohm-metro )( m×Ω . L e A são,

respectivamente, o comprimento e a área da seção transversal do condutor.

No caso de circuitos elétricos com corrente alternada, o deslocamento das partículas

não ocorre em um único sentido, tendo em vista que a polarização da fonte se alterna com o

tempo. Por esse motivo, a magnitude da corrente alternada não é constante e varia para

diferentes maneiras, podendo se assemelhar a uma onda senoidal ou não.

O cone resistivo funciona emitindo corrente elétrica entre os eletrodos,

alternadamente. Isso faz com que, dependendo do arranjo de eletrodos escolhido, seja gerado

um fenômeno denominado de “polarização dos eletrodos”. Tal fenômeno ocorre, por

exemplo, quando se introduz em uma solução aquosa uma corrente contínua. Essa corrente

induz uma alteração da distribuição de íons com o tempo, fazendo com que as cargas

positivas se desloquem para a região próxima ao eletrodo negativo e as cargas negativas para

a região próxima ao eletrodo positivo.

2.1.3 Condução Elétrica nos Solos

A condução de corrente elétrica nos condutores metálicos ocorre devido ao

deslocamento de elétrons (partículas carregadas negativamente) quando um campo elétrico é

aplicado. No solo e em rochas, a condução elétrica pode ocorrer devido a diferentes

fenômenos de condução (Miranda Neto, 2002): (i) a eletrônica, (ii) a eletrolítica e (iii) a

dielétrica.

A condução eletrônica, ou condução ôhmica, ocorre nas superfícies de alguns tipos de

solos constituídos de minerais condutores (Weemees, 1990). Esse tipo de condução é mais

comum em argilas do que em partículas granulares, devido à elevada superfície específica e à

forma das partículas lamelares.

A condução eletrolítica ocorre pelo deslocamento de carga, originada pela migração de

íons. Como existem íons dissolvidos nos poros do solo, a condução eletrolítica é, em geral, a

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que tem mais influência sobre a condutividade total do solo (Campanella & Weemees, 1990,

Robertson et al., 1996).

A condução dielétrica é a que ocorre em materiais pouco condutores, quando é

aplicado um campo elétrico variável no tempo. Essa condição pode promover a polarização

de algumas moléculas (Weemees, 1990) ou de pequenos conglomerados de solo (Bodmer et

al., 1968, citado por Pacheco, 2004).

A resistividade medida do solo é o resultado da sobreposição dos diversos fenômenos

de condução. A resistividade do solo depende de características do meio, como a

condutividade do fluido intersticial, a porosidade, a tortuosidade dos canalículos, a superfície

específica e a capacidade de troca catiônica (C.T.C.) e a mineralogia das partículas sólidas,

entre outras.

O movimento dos íons nos meios aquosos é promovido pela diferença de potencial

entre as superfícies esféricas existentes nos mesmos. Como as partículas sólidas são

elementos isolantes, não podem ser atravessadas pelas linhas de correntes, e isso faz com que

L (o caminho percorrido pelos íons) aumente. O aumento de L aumenta a resistência do meio.

Ou seja, a resistividade medida em um meio poroso é, em geral, mais elevada do que a do

fluido intersticial (Weemees, 1990).

2.2 RESISTIVIDADE ELÉTRICA

A resistividade elétrica não é uma medida direta, mas é inferida da medição de

voltagem através de um par de eletrodos com uma corrente constante aplicada (i). A

resistividade é uma propriedade do material que quantifica a resistência à passagem de um

fluxo de elétrons através de um condutor. Ela é medida em Ohm.m e é independente da

geometria.

Para aplicações em corpos de forma irregular, a resistividade elétrica é medida como

parte da resistência. O seu inverso é a condutividade elétrica que é medida em micro-

Siemens/cm:

)*(

000.10)/(m

cmSΩ

=ρ

μσ (2.5)

onde σ é a condutividade elétrica e ρ é a resistividade elétrica do material.

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A resistividade elétrica é uma propriedade física de cada substância, tendo sido

medida e tabelada para vários materiais. Um material homogêneo e isotrópico sempre exibirá

o mesmo valor de resistividade elétrica, conhecido como a resistividade verdadeira do

material. No entanto, as rochas, e principalmente os solos, são meios de grande variação

espacial de características físicas e químicas, as quais se refletem nas determinações da

resistividade (Nascimento, 2003).

Minerais condutores, presentes na composição das rochas ou a existência de soluções

iônicas nos seus espaços intersticiais, são os responsáveis por sua resistividade elétrica. A

condutividade exclusivamente metálica é rara, portanto, a resistividade dos solos e rochas é

predominantemente controlada pelo conteúdo de água intersticial (Benson et al., 1982, citado

por Nascimento, 1998).

2.2.1 Resistividade Elétrica do Solo

A condutividade e a resistividade elétrica dos solos, rochas e minerais foram

descobertas durante a primeira metade do século XVIII. No entanto, as primeiras tentativas

bem sucedidas de utilização de resistividade como instrumento de prospecção mineral datam

do início do século XIX. As rochas e solos, em geral, são bastante resistivos, porém, a

existência de substâncias metálicas, de origem natural ou antrópica, pode favorecer à

passagem de corrente elétrica.

Suas aplicações mais comuns foram àquelas vinculadas com água subterrânea, porque

a presença de líquidos nos poros normalmente reduz a resistividade elétrica. Num primeiro

momento, a prospecção de águas subterrâneas esteve ligada à indústria de petróleo,

posteriormente o método foi utilizado para a busca da água subterrânea por si só e, desde o

final do século XX, para o monitoramento da contaminação de aqüíferos (Nostrand e Cook,

1966; Orellana, 1972; Telford et al. 1985 citados por Nascimento, 2003).

O estudo das características do solo através da resistividade elétrica vem sendo feito

há muito tempo por pesquisadores da área de hidrogeologia. Essa metodologia de

investigação indireta já foi correlacionada com diferentes propriedades físicas do solo, tais

como a porosidade, a condutividade hidráulica e as propriedades físico-químicas associadas

ao potencial de corrosão (Lunne et al., 1997).

Por muitos anos a medição da resistividade do solo foi realizada com o intuito de

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estimar a porosidade dos solos não coesivos (Lunne et al., 1997). Robertson et al. (1998)

relatam que os primeiros estudos nesse sentido foram realizados por Kroezen em 1981.

Atualmente esta ferramenta tem sido utilizada para fazer investigações em sítios

contaminados (Campanella et al., 1998).

A resistividade elétrica do solo é determinada medindo-se primeiramente a resistência

elétrica do mesmo. O solo é um material trifásico formado por sólidos, líquido e ar. As

partículas sólidas formam uma matriz e as fases líquida e gasosa preenchem os espaços vazios

dessa matriz. O ar é considerado sempre como um corpo isolante.

Segundo Campanella & Weemees (1990), a resistividade aparente do solo é função

tanto da resistividade do fluido intersticial quanto da resistividade das partículas sólidas e de

seu arranjo. O mecanismo dominante da condução é a transferência de carga através da

condução eletrolítica da água intersticial, isto é, do movimento dos íons em resposta à

aplicação de um campo elétrico. Em geral, a maioria dos íons presentes na água intersticial

tem resistividade menor e maior condutividade. É muito importante a determinação do perfil

do solo, visto que o tipo de solo é de grande relevância na resistividade deste como um todo.

A Tabela 2.1 apresenta valores de resistividade elétrica de alguns tipos de rochas e solos

encontrados na literatura.

Tabela 2.1 – Resistividade de alguns metais, minerais, rochas e solos. (Benson et al. (1982);

Keller e Frischknecht (1977), citados por Nascimento (1998))

Substância Resistividade (Ω*m) Alumínio (Al) 2,5*10-8

Ferro (Fe) 9,0*10-8 Cobre (Cu) 1,6*10-8 Zinco (Zn) 5,5*10-8

Magnetita (Fe3O4) 5,2*10-5 Pirita (FeS2) ≅ 1,0

Ilmenita (FeTiO3) ≅ 2,0 Cuprita (Cu2O) ≅30

Arenito 50 a 10000 Calcário 50 a 5000 Basalto 500 a 1000

Solo argiloso 100 a 500 Solo arenoso 500 a 5000

Segundo Daniel et al. (2000), a resistividade elétrica do solo é afetada pelos seguintes

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fatores:

• Grau de saturação

• Composição iônica do líquido (relacionada a resistividade do fluido intersticial)

• Porosidade

• Temperatura

• Forma dos poros, e

• Capacidade de troca catiônica da matriz sólida.

Nos solos e nas rochas, a resistividade tende a diminuir quando aumenta a umidade

e/ou a quantidade de sólidos dissolvidos na água intersticial. Em solos argilosos, os cátions

adsorvidos na superfície dos cristais de argila atuam como condutores de eletricidade,

tornando-os menos resistivos que os solos arenosos (Benson et al., 1982, citado por

Nascimento, 1998).

Analisando uma área do Jardim Botânico de Brasília através de perfilagens

eletroresistivas e de poços de monitoramento, Nascimento et al., (1999) observaram que a

variação da umidade do solo, conforme a época do ano, influencia os valores de resistividade

elétrica aparente, e que esta variação é ainda maior nos solos arenosos.

A medida da resistividade elétrica do solo é um resultado da condução através dos

componentes do mesmo e da interação entre eles. O solo contaminado é um sistema

multifásico, sendo composto por partículas sólidas, uma fase líquida aquosa (Aqueous phase

liquids - APL), uma fase líquida não-aquosa (Non Aqueous phase liquids - NAPL) e ar. A

dificuldade é identificar qual componente causa a mudança na resistividade. A Tabela 2.2

apresenta valores típicos de condutividade dos fluidos.

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Tabela 2.2 – Valores típicos de condutividade dos fluidos (Campanella et al., 1994a)

Tipo de Material Condutividade integral ( )/ cmSμ

Condutividade do fluido ( )/ cmSμ

Água do mar --- 50,000 Água Potável --- <665

Areias de rejeitos de minério com drenagem ácida

10,000 – 250 5,000 – 370

Areias de rejeitos de minério sem drenagem ácida

145 – 100 665 – 200

APL em areias 20,000 – 6,000 210 NAPL em areias 80 0,5

100% ED --- --- 50% ED e 50% água em areias 14 --- 17% ED e 83% água em areias 36 ---

Argilas 10,000 – 100 --- Aluviões e areias 1,000 – 12 --- Areias com óleo 2,500 - 12 ---

APL – Aqueous Phase Liquids; NAPL – Non-Aqueous Phase Liquids; ED – Dicloreto de Etileno

Entre as formulações que definem a resistividade elétrica de diferentes componentes, a

mais simples é a Lei de Archie. Ela assume que a resistividade do fluido intersticial, a

porosidade do solo e o grau de saturação são os três fatores dominantes que afetam a

resistividade dos solos granulares (Daniel et al., 2000). Assume ainda que a resistividade

elétrica do solo é diretamente proporcional à resistividade elétrica do fluido intersticial e à

geometria dos espaços vazios no solo (ou rocha). A relação entre a resistividade do solo e a

resistividade do fluido intersticial é dada pelo fator de forma, que é função da geometria dos

espaços vazios.

A Lei de Archie tem sido apontada como uma simplificação da relação entre a

resistividade aparente do solo e a resistividade do fluido intersticial, mas ela é válida quando a

resistividade do fluido intersticial é baixa e existe apenas uma pequena quantidade de

minerais argilosos no solo. Isso ocorre porque a resistividade aparente do solo é função da

geometria dos poros e da resistividade do fluido intersticial, bem como da condução

superficial dos argilo-minerais (Campanella & Weemees, 1990).

Nos materiais granulares (areias), a influência da matriz sólida na resistividade do solo

pode ser suprimida, restando apenas a porosidade e a química do fluido intersticial como

fatores fundamentais. Para solos granulares, com baixa quantidade de finos, as partículas de

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solo e o ar comportam-se como materiais não-condutivos, sendo a corrente elétrica

transportada pelo líquido intersticial.

Como as partículas de argila transportam a corrente elétrica, os materiais argilosos

geram modelagens mais complexas do fenômeno. Por esta razão, é mais freqüente o estudo

em materiais granulares (Nacci et al., 2003a).

Os contaminantes encontram-se dissolvidos na água, especialmente os eletrolíticos,

alterando de forma significativa a resistividade do fluido intersticial, ocorrendo então a

alteração da resistividade do sistema. Portanto, a partir da resistividade do solo, pode-se

estimar a resistividade do fluido intersticial e correlacioná-la com a ocorrência de

contaminantes.

Solos saturados ou não saturados, com altos índices de contaminação por produtos

orgânicos, apresentam resistividade elétrica muito elevada. Entretanto, solos contaminados

com compostos inorgânicos solúveis em água diminuem de forma significativa a resistividade

elétrica do material (Nacci et al., 2003a).

2.2.2 Fatores que Influenciam a Resistividade Elétrica do Solo

Nos últimos anos tem havido um aumento do uso de ferramentas de cravação direta

que medem a resistividade elétrica do solo em estudos geo-ambientais. Isso faz com que seja

necessário que se conheça as variáveis que influenciam o seu comportamento.

Como a fase sólida e o ar do solo se comportam como um material isolante, quanto

menor for o grau de saturação do solo menor será a condução elétrica, aumentando a

resistividade. A investigação em meios não saturados gera muita polêmica, sendo que alguns

autores recomendam desconsiderar os resultados obtidos nessa região devido à dificuldade de

correlacioná-los às propriedades físicas do solo. Outros autores relatam que existe uma

relação única entre o grau de saturação inicial de solos compactados e a resistividade elétrica

medida (Hassanein et al., 1996). A Equação 2.6, proposta por Koller e Frischknecht (1996),

citados por Pacheco (2004), reproduz a razão entre a resistividade de um meio não saturado

)( nsatρ e um saturado )( satρ .

B

sat

nsat S −= %ρρ

(2.6)

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onde S% é o grau de saturação e B é um parâmetro empírico associado ao tipo de solo.

O tipo de solo é outro fator que influencia a resistividade elétrica devido,

principalmente, à forma dos grãos. Um índice de vazios maior faz com que seja aumentada a

área para passagem de corrente, aumentando a condutividade elétrica. Os Solos finos

apresentam grãos com formatos lamelares o que provoca um aumento da superfície de contato

entre as partículas. Isso afeta o comportamento resistivo do meio podendo resultar na geração

de corrente pela superfície de partículas finas (Weemees, 1990).

Entretanto, no caso de meios em que o fluido intersticial é muito condutivo, o tipo de

solo tem pouca influência, e isso ocorre porque a condução acontece mais facilmente pelo

fluido devido aos íons dissolvidos na solução.

Como citado anteriormente, a argila apresenta resistividade elétrica menor que a areia.

Isso ocorre principalmente porque há uma geração de corrente superficial nas argilas, devido

à elevada capacidade de troca catiônica ou elevado potencial de matéria orgânica (Weemees,

1990).

As medições de resistividade elétrica são realizadas através de um campo elétrico

tridimensional, medindo-se uma média das condições do meio. Portanto, a anisotropia do solo

reflete-se na resistividade elétrica.

Os índices físicos do solo também influenciam a sua resistividade elétrica, visto que

tais índices variam em função de fatores como a granulometria e a mineralogia. Segundo

Hassanein et al. (1996), os solos com maior limite de liquidez ( Lw ) e maior índice de

plasticidade ( IP ) tendem a ter uma resistividade inferior, exceto quando os solos apresentam

uma porcentagem elevada de partículas granulares que agem como elementos isolantes.

A temperatura e a viscosidade são inversamente proporcionais. Com o aumento da

temperatura ocorre a diminuição da viscosidade e, por conseqüência, o atrito viscoso do meio

diminui, a mobilidade dos íons aumenta, diminuindo a resistividade do meio.

Hassanein et al. (1996), correlacionam as medidas de resistividade obtidas a uma

temperatura qualquer com uma temperatura ambiente de 25ºC através da Equação 2.7.

)25(25 10 −−= TC

TTExρρ (2.7)

- 18 -

onde Tρ é a resistividade elétrica a uma temperatura qualquer, 25ρ é a resistividade elétrica a

25ºC, CTE é o coeficiente termoelétrico e T (ºC) é a temperatura na qual a medida foi

realizada.

Em meios porosos saturados, a maior parte do transporte de íons ocorre na porção

líquida, devido à condução eletrolítica (Campanella, 1999; Robertson et al., 1998; Lunne et

al., 1997). A condutividade elétrica do solo será tanto maior quanto maior for a quantidade de

íons presentes no fluido intersticial. Isso acontece porque quanto mais partículas carregadas

existem em solução, mais elementos carregados estarão em deslocamento. Entretanto, a taxa

de variação entre a resistividade e a concentração do meio não se dá de forma linear. Segundo

Weemees (1990), a resistividade medida para diferentes concentrações pode ser aproximada,

em diferentes faixas de concentração, sendo expressa pela Equação 2.18.

ikc ∗= σ (2.18)

onde c é a concentração de sólidos dissolvidos em miligrama/litro (mg/l), σ é a condutividade

(μS/cm) e ki é o fator de condutividade, uma constante que depende da faixa de concentração

no fluido intersticial.

2.2.3 Polarização do Solo

Alguns tipos de solos têm comportamento resistivo dependente da freqüência de

voltagem aplicada, originando a polarização induzida (Bodmer et al., 1968, citado por

Pacheco, 2004). O surgimento de uma camada elétrica na superfície das partículas causa este

comportamento. O bloqueio total ou parcial dos poros de uma rocha ou solo, devido aos

argilo-minerais distribuídos dentro deles, gera uma região seletiva de íons que bloqueiam

ânions enquanto que os cátions passam rapidamente. Quando se aplica uma diferença de

potencial alternada, a região seletiva se alterna em função da diferença de potencial e acumula

carga porque a partícula de argila está fisicamente imóvel (Pacheco, 2004).

Os principais fenômenos envolvidos com a origem da polarização induzida em

sedimentos são citados a seguir (Vacquier et al., 1957; Sumi, 1965, citados por Pacheco,

2004):

• Em um depósito aluvionar, a polarização induzida ocorre quando as superfícies dos grãos

apresentam uma cobertura constituída de partículas de argila;

- 19 -

• Quartzo puro em água apresenta quase nenhuma polarização induzida;

• A magnitude da polarização induzida depende da resistividade da solução, da

porcentagem e do tipo da argila existente e dos íons que a saturam, e ainda se a argila

encontra-se floculada ou dispersa;

• Saturação com Sódio (Na) ou Potássio (K) tende a fazer com que as partículas inchem,

fechando muito os poros da matriz, o que conduz a uma redução da polarização quando a

porcentagem de argila é elevada;

• O potencial de polarização, em geral, decresce com a diminuição da resistividade;

• O potencial de polarização é, em linhas gerais, proporcional à capacidade de troca

catiônica da argila.

Solos compostos por partículas granulares, contendo uma pequena porcentagem de

argila, apresentam polarização induzida apreciável. O mesmo não ocorre para a argila pura,

em que a polarização induzida depende do tipo e do estado da argila.

2.2.4 Fator de Forma

O fator de forma é um parâmetro adimensional igual á razão entre a resistividade

elétrica do solo ( bρ ) e a resistividade do fluido intersticial ( fρ ), como visto anteriormente na

Equação 2.6.

Como admite-se que a condução elétrica varia somente em função da geometria dos

canalículos formados entre os grãos, o fator de forma refere-se à forma dos grãos.

Pacheco (2004), citando Jackson et al. (1978), afirma que a forma dos vazios está

diretamente associada à forma dos grãos e, conseqüentemente, à mineralogia. Dessa forma,

em argilo-minerais, o fator de forma medido é aparente, pois eles conduzem carga elétrica na

sua superfície e não é possível distinguir os fenômenos na medição da resistividade. Weemees

(1990) afirma que uma das considerações mais importantes é que a superfície das partículas

não conduza corrente elétrica.

Archie (1942) foi o primeiro autor a propor uma expressão matemática empírica para

o fator de forma. O Fator de Forma independe da concentração salina sendo esse o meio.

- 20 -

A Lei de Archie é dada por:

Sr

m

f

b SnaFF −− ∗∗==ρρ

(2.9)

onde FF é o fator de forma; ρb é a resistividade aparente do solo; ρf é a resistividade do fluido

intersticial; a é uma constante dependente da porosidade do solo; m é uma constante

dependente do grau de cimentação entre as partículas; S é uma constante do solo

determinadas experimentalmente; n é a porosidade do solo e Sr é o seu grau de saturação.

O modelo de Archie (1942), em se tratando de solos saturados (Sr = 1), sofre uma

simplificação, resultando na seguinte expressão (Nacci et al., 2003a):

m

f

b naFF −∗==ρρ

(2.10)

Para solos não adensados (a ≈1), m depende do tipo de solo. Para areias, m é 1,5 e, para

argilas, o valor de m varia de 1,8 a 3,0 (Daniel, 1997).

Pacheco (2004) relata que Jackson et al. (1978) realizaram ensaios utilizando uma

variedade de amostras naturais e artificiais, como esferas de vidro, areias com grãos

arredondados, areias com formas alongadas, esferas de vidro misturadas a fragmentos de

conchas na razão 1 para 1, e apenas fragmentos de conchas. Os resultados mostraram a

relevância do tamanho e da distribuição granulométrica no fator de forma, observando

principalmente que a Equação 2.10, proposta por Archie, pode ser aplicada da maneira que foi

proposta inicialmente.

- 21 -

Figura 2.2 - FF obtido em diferentes porosidades para diferentes materiais (Jackson et al., 1978, citados por Pacheco, 2004).

Figura 2.3 - FF em diferentes porosidades para materiais com diferentes porcentagens de

conchas (Jackson et al., 1978, citados por Pacheco, 2004).

FAT

OR

DE

FO

RM

A A

PAR

EN

TE

FA

TO

R D

E F

OR

MA

APA

RE

NT

E

- 22 -

Numa escala di-log observa-se que a relação entre o Fator de Forma e a porosidade é

retilínea, com sua inclinação dependente de m. Tal parâmetro aumenta à medida que as

partículas se tornam menos esféricas e, com a presença de conchas, aumenta a inclinação da

curva. O aumento da porcentagem de conchas também eleva a relação entre o Fator de Forma

e a porosidade.

Em solos com granulometria bem distribuída, o Fator de Forma tende a ser maior que

nos solos com granulometria mal distribuída, isso ocorre porque a porosidade nos solos com

granulometria bem distribuída tende a ser menor. Entretanto, a influência da distribuição

granulométrica sobre o parâmetro m é muito pequena, sendo possível encontrar parâmetros m

idênticos para solos diferentes com distribuição granulométrica distintas, mas, com forma de

grãos semelhantes (Jackson et al.,1978, citados por Pacheco, 2004).

2.3 CONTAMINANTES

Os processos de intemperismo em diferentes rochas são extremamente importantes

para a origem dos componentes principais das águas subterrâneas, devido ao tempo de

exposição da água à rocha (Mestrinho, 1998 citado por Monteiro, 1999). Essas características

naturais, no entanto, podem ser modificadas em função do tipo de ocupação do meio físico,

podendo levar a uma contaminação dos recursos hídricos.

Poluição e contaminação são conceitos que geralmente se confundem, mas que devem

ser diferenciados. Poluição é toda e qualquer alteração na qualidade da água, mesmo que não

se atinjam os limites máximos estabelecidos pelas normas e leis vigentes. Contaminação é

quando há na água elementos, compostos ou microorganismos, que possam prejudicar a saúde

do homem e outros animais, ultrapassando os valores máximos permitidos pelos padrões de

qualidade, restringindo o seu uso (Monteiro, 1999).

Alguns íons como cloretos, sulfatos, sódio, ferro e manganês podem ser considerados

como fontes naturais de contaminação, bem como íons contendo Ca, Mg, C e S ou Cl e F,

responsáveis pela salinidade da água.

No caso de aterros ou lixões urbanos, que são fontes de contaminação pontuais de

superfície, os contaminantes mais comumente encontrados são nutrientes, patogênicos fecais,

orgânicos sintéticos e/ou carga orgânica, salinidade e metais.

- 23 -

A contaminação do solo tem-se tornado umas das maiores preocupações ambientais,

uma vez que essa interfere no ambiente global da área afetada (solo, águas superficiais e

subterrâneas, ar, fauna e vegetação), podendo estar na origem de problemas de saúde pública.

Entretanto, se o estudo dos solos contaminados é recente, a investigação e

desenvolvimento de processos e tecnologias de tratamento o são ainda mais. A abordagem de

atuação nas áreas contaminadas considera três fases fundamentais:

• Identificação (inventários);

• Diagnóstico/ avaliação;

• Tratamento.

Os contaminantes influenciam a resistividade elétrica do solo porque mudam as

propriedades elétricas do fluido intersticial e do subsolo. É importante apontar as diferenças

resistivas e físicas dos diferentes tipos de contaminantes que podem ser encontrados, já que a

parcela sólida e o ar são considerados como materiais isolantes, e como já observado

anteriormente, a maior parte da corrente elétrica é conduzida através da fração aquosa do solo

(Pacheco, 2004).

Na análise da resistividade, medida em uma situação envolvendo um sistema poroso

saturado, contendo dois tipos de fluidos, é de fundamental importância saber se são miscíveis

ou imiscíveis (Pacheco, 2004). A resistividade elétrica da água subterrânea diminui com o

incremento dos sólidos dissolvidos e aumenta se existem contaminantes não condutivos na

água subterrânea (Campanella & Weemees, 1990).

2.3.1 Fontes de Contaminação

Segundo Everard (1995), as fontes de contaminação podem ser divididas em duas

categorias: as fontes pontuais e as fontes não-pontuais. As fontes pontuais são aquelas em que

os contaminantes são derivados de depósitos de rejeitos ou de derramamentos de resíduos

industriais ou de agrotóxicos em áreas relativamente pequenas. Essas fontes são ditas locais

porque são fontes distintas que cobrem uma área relativamente pequena do terreno. Por outro

lado, as fontes não-pontuais são assim chamadas porque são distribuídas na região,

contribuindo para a contaminação de grandes áreas. A Tabela 2.3 lista alguns exemplos de

fontes pontuais e de fontes não pontuais de contaminação.

- 24 -

Tabela 2.3 – Categorias de fontes de contaminação (Everard, 1995)

Fontes Não-pontuais Fontes Pontuais Aterros sanitários

Agricultura (uso de agrotóxicos) Percolação de lagoas não revestidas e superfícies confinadas Vazamentos acidentais Disposição de rejeitos com técnicas inadequadas Chuva Ácida

Fossas sépticas

2.3.2 Tipos de Contaminantes de Águas Subterrâneas

Os tipos de contaminantes dos aqüíferos podem ser divididos em duas categorias: os

que se diluem na água e os que não se diluem na água.

Com os contaminantes miscíveis em água ocorre uma diluição (íons) na água

intersticial do sistema. São os chamados contaminantes dissolvidos ou APL’s. Exemplos

comuns são os contaminantes inorgânicos e metais (SO4-2, PO4

-2, Cl-, Pb+2) e alguns

contaminantes orgânicos, como os álcoois. O transporte significativo desses tipos de

contaminantes se dá apenas nas zonas de alta condutividade hidráulica. A maior parte dos

problemas com APL ocorrem próximos a aqüíferos não confinados (Everard, 1995).

O cone resistivo detecta com mais facilidade os contaminantes miscíveis condutores

de corrente elétrica, mas os líquidos miscíveis não condutores também são detectados com

esse equipamento. Os sais inorgânicos, ácidos e bases, em geral, são os melhores condutores.

Alguns exemplos são a contaminação do subsolo por meios antrópicos e a intrusão salina, em

lugares próximos a mares, baías e lagoas (Weemees, 1990).

A detecção de contaminantes que conduzem correntes eletrolíticas em ambientes

marinhos não é conseguida facilmente através da medição da condutividade elétrica, e isso

ocorre devido à alta quantidade de sais dissolvidos na água marinha (Campanella &

Weemees, 1990).

Segundo Everard (1995), os contaminantes não miscíveis em água ou NAPL’s, têm

baixa solubilidade em água. Neles estão incluídos a maioria dos contaminantes orgânicos, e

- 25 -

exemplos comuns são a gasolina e os óleos. O transporte tende a ocorrer com um movimento

simultâneo dos fluidos imiscíveis através dos espaços vazios.

Em geral, os contaminantes orgânicos são isolantes, do ponto de vista elétrico, e sua

presença em um meio poroso saturado tende a aumentar a resistividade elétrica total

(Campanella & Weemees,1990; Lunne et al., 1997; Robertson et al., 1998; Pacheco, 2004).

Os NAPL’s podem ser divididos em dois grupos: os leves ou LNAPL, que são mais

leves que a água e se localizam acima do lençol freático, e os densos ou DNAPL’s, que são

mais pesados que a água e que são encontrados nas zonas de baixa condutividade hidráulica

(Everard, 1995).

É de se esperar que haja uma variação brusca de resistividade elétrica na região de

contato entre duas substâncias não miscíveis, por se tratar de constituições completamente

diferentes (fisicamente segregadas devido à diferença de massa específica). Os LNPAL

encontram-se quase sempre na interface com a região não saturada, na qual a condução

eletrolítica é reduzida. Portanto, é difícil detectar a presença de substâncias isolantes

(Pacheco, 2004).

2.4 INVESTIGAÇÃO GEOAMBIENTAL

Nos últimos anos houve um aumento nos projetos geoambientais, sendo exigida uma

combinação entre os conceitos da engenharia geotécnica e os conceitos ambientais. Muitos

desses projetos envolvem a contaminação do solo, na forma de vapores, líquidos ou sólidos.

Então, foi necessária uma mudança nas técnicas de caracterização para adaptar-se aos

conceitos ambientais em relação aos contaminantes.

Os métodos geofísicos elétricos podem auxiliar consideravelmente na solução de

problemas de contaminação, permitindo delimitar de forma rápida e contínua a distribuição

lateral e a profundidade da pluma de contaminação. As dificuldades que podem ocorrer, e que

em certas situações podem ocasionar insucessos na aplicação dos métodos, resultam da forma

como os contaminantes comportam-se em subsuperfícies e das características elétricas do

meio em que se encontram (Mazác et al., 1994, citado por Azambuja et al., 1999).

As técnicas de sondagem e amostragem comumente utilizadas geram perturbações

consideráveis no solo próximo ao furo, comprometendo a qualidade da amostra retirada, além

- 26 -

de demandar muito tempo nessa coleta. Além disso, os resíduos gerados, a princípio,

considerados contaminados, precisam ser acomodados adequadamente, o que aumenta os

custos operacionais.

Surgiu então a necessidade de se desenvolver técnicas de caracterização geoambiental

mais rápidas, eficientes e com custos relativamente menores. A tecnologia de cravação direta,

ou seja, ensaios de penetração, não geram resíduos, não produzem distúrbios consideráveis no

solo e reduzem o contato entre o operador do equipamento e o material contaminado, desde

que o equipamento seja descontaminado durante a retirada (Lunne et al., 1997).

Por estas razões, os equipamentos de cravação direta, como é o caso do cone resistivo

e da ponteira resistiva, têm sido aceitos com muita facilidade nas investigações

geoambientais.

Existe uma variedade de ensaios penetrométricos para realização de ensaios

geotécnicos e geoambientais. Esses ensaios podem ser divididos em três categorias: os de

registro de dados, os específicos e os combinados. O ensaio de registro de dados mais popular

para investigações geotécnicas é o CPT (Cone Penetration Test). Nos ensaios do tipo

específico estão incluídos os ensaios de palheta e o pressiômetro, e nos ensaios do tipo

combinado estão incluídos o CPT sísmico e o CPT resistivo.

Uma caracterização geoambiental de campo requer uma representação em 3-D da

estratigrafia (incluindo variações), a estimativa de parâmetros geotécnicos, propriedades e

condições hidrogeológicas, além da distribuição, composição e concentração dos

contaminantes. Geralmente, a metodologia de investigação aplicada ao diagnóstico de solos

contaminados envolve tecnologias geofísicas superficiais associadas à retirada de amostras de

solo e de fluido para posterior análise físico-química, além de um monitoramento, a longo

prazo, da área onde se identificou o potencial de contaminação.

O CPT tem sido uma importante ferramenta de campo para a caracterização dos solos

onde a penetração é possível. Ele mede as respostas mecânicas do solo ao processo de

penetração através da resistência à penetração na ponta do cone (qc), do atrito lateral (fs) e da

poropressão (u).

Alguns sensores foram adicionados ao CPT para suprir a necessidade de identificar a

presença de algum tipo de contaminante, tais como o sensor de temperatura, o sensor de pH e

- 27 -

o módulo de resistividade elétrica (RCPTU).

2.4.1 Cone Resistivo

Um dos mais importantes sensores adicionados ao CPT é o módulo de resistividade ou

de condutividade elétrica. Na Holanda, a medição de resistividade elétrica combinada, usando

o CPT, vem sendo feita desde 1970 (Graff and Zuidberg, 1985, citado por Lunne et al., 1997).

Detalhes do sistema são mostrados na Figura 2.4.

Como mencionado anteriormente, a medição das propriedades elétricas foi

primeiramente utilizada para avaliar a densidade in situ das areias (Kroezen, 1981, citado por

Lunne et al., 1997), mas recentemente vem sendo usada para avaliar a contaminação do solo

(Campanella & Weemees, 1990; Horsnell, 1988, citado por Lunne et al., 1997).

A razão para desenvolver um medidor de resistividade elétrica está no fato de que em

muitas circunstâncias, as propriedades elétricas do solo se modificam na presença dos

contaminantes. Por isso, pela medição da resistividade, as extensões lateral e vertical da

contaminação do solo pode ser avaliada. O cone resistivo foi desenvolvido a partir do CPT

padrão e trabalha baseado no princípio de que a diferença de voltagem medida através de dois

eletrodos no solo, expostos a uma corrente de excitação, que é proporcional à resistividade

elétrica do solo.

Brown et al., 1996, utilizaram o RCPTU associado a uma técnica geofísica superficial

eletromagnética de medição de resistividade/condutividade elétrica do solo, para detectar

contaminação por resíduos de mineração. Os autores observaram que de fato o cone resistivo

é uma ferramenta eficaz e economicamente viável para caracterização geoambiental de

campo.

A denominação de cone resistivo resulta do fato de que a resistividade é medida

através do módulo acoplado ao CPTU, denominado módulo resistivo. Já o nome “ponteira

resistiva” refere-se ao cone que mede exclusivamente a resistividade. Desde que a

estratigrafia do terreno seja conhecida, seja pelo CPTU ou por sondagens, este instrumento

pode ser utilizado (Pacheco, 2004).

- 28 -

Figura 2.4 – Módulo resistivo para solo e módulo resistivo para água (modificado de

Graff and Zuidberg, 1985, citado por Lunne et al., 1997).

O módulo resistivo consiste em uma ponteira cônica, de geometria similar à do CPT, na

qual é disposto um arranjo de eletrodos em formato anelar, isolados eletricamente através de

materiais cerâmicos ou plásticos, que permitem a medição da resistência elétrica do solo. A

geometria e o número de eletrodos variam, sendo usual a adoção de dois ou quatro eletrodos

nos equipamentos comerciais (Nacci et al., 2003b).

Assumindo-se que o solo se comporta como um meio homogêneo e isotrópico, que os

eletrodos se comportam como condutores perfeitos e que a fonte geradora do sinal

corresponde a uma fonte perfeita de corrente, pode-se relacionar diretamente a resistividade

elétrica do solo com a resistência elétrica medida pela ponteira através da seguinte relação

linear:

Rkb ∗=ρ (2.11)

- 29 -

sendo k é o fator geométrico da ponteira, R é a resistência elétrica medida.

Sendo os eletrodos anelares, a razão entre a seção transversal e o comprimento das

linhas de corrente, representada pela constante k, não pode ser calculada de forma direta,

tendo que ser estimada mediante processo de calibração da ponteira resistiva.

O cone resistivo já está sendo muito bem aceito como uma ferramenta usual para

proteção ambiental, confirmando a interpretação da estratigrafia e determinando o nível

freático (Daniel, 1997). A Figura 2.5 apresenta um esquema do cone resistivo (RCPT)

desenvolvido pela Universidade de British Columbia.

VELOCIDADE DE CRAVAÇÃO

ISOLAMENTO

ELETRODOS

ACELERÔMETRO

U3

U2

U1Qc

PIEZOCONE COM SEÇÃO TRANSVERSAL DE 10 cm 2

MÓDULO RESISTIVO “ISOLADO” - 10,5 cm2

HASTE DE CONE

Figura 2.5 – Cone Resistivo UBC (Campanella et al., 1998).

Segundo Davies e Campanella (1995), o cone resistivo pode ser usado para determinar,

com eficácia, as seguintes propriedades geotécnicas e ambientais:

• Estratigrafia do solo;

• Densidade do solo;

• Parâmetros não drenados de resistência cisalhante;

• Condutividade hidráulica;

• Gradientes hidráulicos in-situ;

• Natureza geoquímica da água intersticial.

- 30 -

Com parâmetros referentes à natureza geoquímica, pode-se avaliar continuamente a

carga resistiva detectada pelo cone resistivo e compará-la com a análise química feita nas

amostras coletadas pelos sistemas de amostragem de fluido.

As medidas de resistividade feitas pelo cone resistivo apresentam grandes variações

devido à sua grande sensibilidade para detectar sais dissolvidos e contaminantes orgânicos de

baixa solubilidade. Uma das vantagens do equipamento é a capacidade de fazer leituras

contínuas de resistividade em conjunto com o CPTU padrão (Campanella et al., 1993).

Um exemplo dos resultados obtidos utilizando o CPTU com o módulo resistivo é

mostrado na Figura 2.6. Estes resultados foram obtidos numa área contaminada por creosoto

(Campanella et al., 1994a). Os valores de resistividade aparente medidos foram largamente

comparados aos valores do solo em zonas contaminadas. Os produtos livres foram verificados

através de monitoramento e amostragem.

Poro-pressãoU

(m de água)2

Resistência de Ponta

Q (Mpa)t

Índice de Atrito Rt (%)

Resistividade Aparente R010

(Ohm-m)

0 0 25 0 2.5 0 250

8

16

24

U0

Prof

undi

dade

(m)

40

Figura 2.6 – Sondagem de RCPTU numa área contaminada por creosoto (Campanella et al.,

1994a).

- 31 -

Robertson et al. (1996), utilizaram um RCPTU modificado para detectar polarização,

associado a um amostrador de fluido tipo BAT para caracterização de uma área em

Vancouver, Canadá, contaminada por resíduos de mineração (Enxofre), tendo observado

claramente uma correlação entre as medições realizadas pelo equipamento e a concentração

de contaminantes encontrados na área, como o ferro e o sulfato. Na Figura 2.7 observa-se uma

correlação aparentemente linear entre a condutividade elétrica do solo e a concentração de

ferro na área.

Figura 2.7 – Correlação entre a condutividade elétrica do solo e a concentração de ferro numa área, em Vancouver, Canadá, contaminada por resíduos de enxofre, resultado do processo de

mineração (Robertson et al., 1996).

2.4.1.1 Número de Eletrodos

Dependendo do objetivo que se pretende alcançar, pode-se variar o número de eletrodos

em um cone resistivo. Na literatura, existem diferentes modelos com quantidade e distribuição

de eletrodos distintas. Quanto maior o número de eletrodos, mais sofisticado será o

equipamento, além de requerer uma tecnologia eletrônica mais complexa na placa geradora de

sinal e um cone de dimensão maior, o que aumenta o atrito lateral e exige uma estrutura de

reação mais forte (Pacheco, 2004).

Para que os resultados medidos por cones resistivos de diferentes configurações não

variem, é necessário que se ajuste a freqüência de sinal adequada para cada configuração,

pois, uma freqüência muito reduzida pode causar a polarização dos eletrodos. Este fenômeno

impossibilita a realização de medições confiáveis porque faz com que a impedância entre os

eletrodos varie ao longo do tempo (Weemees, 1990).

- 32 -

O cone resistivo com arranjo de quatro eletrodos, como o desenvolvido na UBC

(University of British Columbia) por Weemees (1990), elimina o efeito da polarização e, além

disso, pode realizar medições em diferentes pares de eletrodos (Lunne et al., 1997). A Figura

2.8 mostra um exemplo de cone resistivo com um arranjo de quatro eletrodos, sendo os

eletrodos internos medidores de diferença de potencial e os externos responsáveis pela

geração de corrente. Os eletrodos externos também podem medir a diferença de potencial

entre eles, variando a região investigada ao redor do equipamento e realizando duas medições

que podem ser comparadas entre si (Campanella & Weemees, 1990; Lunne et al., 1997;

Pacheco, 2004).

Figura 2.8 – Representação esquemática das equipotenciais desenvolvidas pelo cone resistivo de quatro eletrodos (modificada de Pacheco, 2004).

O projeto do cone resistivo de dois eletrodos tem como principal vantagem a relativa

simplicidade da parte eletrônica (Weemees, 1990), mas também apresenta suas limitações.

Segundo Nacci et al. (2003b), a ponteira resistiva deve ser alimentada com um sinal de

corrente alternada, pois um sinal contínuo origina um efeito de polarização nos eletrodos,

resultando em valores de resistividade fictícios – maiores que os reais.

Quando se utiliza um sinal alternado, de freqüência aproximada de 1000Hz, o efeito de

ΔV

1

ΔV

2

Eletrodos de Voltagem

Eletrodo Aterrado

Eletrodo de Corrente

Material Isolante

Equipotenciais

- 33 -

polarização pode ser desconsiderado na maioria dos casos. Esta freqüência é considerada

baixa para reconhecimento geofísico e, conseqüentemente, pode ser usada para medir valores

de resistividade diretamente.

2.4.1.2 Espaçamento entre Eletrodos

A corrente elétrica é gerada por um único eletrodo de potencial, e a partir deste

elemento são geradas linhas equipotenciais que se desenvolvem para dentro do solo. Então,

segundo Lunne et al. (1997), quanto maior a distância entre os eletrodos maior será a região

investigada. Segundo Campanella & Weemees (1990), na determinação de camadas finas de

resistividade contrastante, o espaçamento dos eletrodos deverá ser de 10 mm, variando até

150 mm, para medir a resistividade média em profundidades maiores e com maior penetração

lateral do campo elétrico.

Em investigações geoambientais, pequenas lentes de areia ou de argila podem exercer

um papel fundamental no transporte ou retenção de contaminantes. Nestes casos, deve-se usar

um espaçamento reduzido entre eletrodos, pois isso faz com que as linhas equipotenciais

geradas localizem-se próximas ao corpo do cone e não penetrem muito no solo, investigando

uma região muito pequena e detectando tais lentes (Pacheco, 2004).

O cone resistivo equipado com eletrodos com diferentes espaçamentos entre si, torna-se

uma ferramenta útil para avaliação do estado de compacidade de um terreno arenoso, visto

que na cravação, as areias compactas tendem a sofrer dilatância enquanto as fofas se

comprimem (Lambe, 1969). Isso altera a medida da resistividade.

2.4.1.3 Polarização nos Eletrodos

À medida que uma corrente elétrica é conduzida através de um par de eletrodos, uma

dada concentração de íons se acumula na região próxima aos mesmos, provocando o efeito da

polarização, e esse fenômeno produz uma impedância em série com o solo. Nessa região

ocorrem reações de oxi-redução para que haja transferência de carga (Weemees et al., 1990).

Uma forma de reduzir esse efeito é fazer com que essa corrente passe por outro par de

eletrodos. Numa configuração de dois eletrodos, a uma freqüência de 1000Hz, os íons não

têm tempo de se acumular nos eletrodos e isso faz com que o efeito da polarização diminua

(Weemees, 1990; Nacci et al., 2003a).

- 34 -

2.4.2 Amostrador de Fluido

Os estudos de águas subterrâneas foram muitas vezes associados ao uso de técnicas ou

substâncias que podem induzir ao erro ou contaminação. Por exemplo, o transporte do líquido

até o laboratório em um recipiente não isolado, pode permitir a volatização química da

amostra, ou ainda pode haver vazamento provocando contaminação do ambiente ou do

operador. Torstensson e Petsonk (1988) desenvolveram o sistema BAT (Best Available

Technology) para o monitoramento de águas subterrâneas, que eliminou esses problemas.

Todos os componentes do sistema são hermeticamente fechados, permitindo que as condições

de campo sejam mantidas. O sistema permite retirar amostras pressurizadas de fluido e gás em

qualquer profundidade. A água subterrânea pode ser extraída tanto da região saturada quanto

da zona vadosa de solos ou formações rochosas.

As amostras são coletadas no campo, em recipientes previamente esvaziados e

esterilizados, e levadas ao laboratório. Visto que as amostras são lacradas e pressurizadas, não

ocorre perda de gases, contato com o meio ambiente nem com o operador, sendo que as

amostras chegam ao laboratório nas mesmas condições de campo.

O sistema de campo também contém componentes adicionais para serem usados nas

investigações das águas subterrâneas. Podem ser feitas medidas de poropressão, de

condutividade hidráulica e ainda serem realizados testes com traçadores (introdução no lençol

freático de substâncias que possam ser monitoradas para posterior determinação do

caminhamento da pluma de contaminação). O equipamento não tem componentes eletrônicos

e funciona apenas com um êmbolo. As Figuras 2.9 e 2.10 mostram, respectivamente, um

esquema da ponteira do amostrador e do amostrador de fluido BAT.

Figura 2.9 – Ponteira do amostrador de fluido (Torstensson, 1984).

- 35 -

Recipiente hermeticamente fechado

Conexão hermeticamente fechada nas duas extremidades

Amostrador em recipiente

hermeticamente fechado

Cabo

Disco Flexível

Disco Flexível

Conexão hermeticamente

fechada nas duas extremidades

Ponteira do Amostrador BAT

Haste

Figura 2.10 – Sistema BAT de amostragem (modificada de Torstensson, 1984).

2.4.3 Amostrador de Solo

Segundo Auxt e Wright (1996), os contaminantes existem em 13 diferentes estados no

solo. Entre eles estão os estados de vapor, vários estados dissolvidos, a fase aquosa, a fase não

aquosa, absorção, adsorção, suspensão, etc. Por esta razão, para caracterizar completamente o

solo analisado, não se deve usar apenas as amostras do fluido. Neste caso, amostras de solo

podem ser retiradas através de amostradores, utilizando o mesmo sistema hidráulico adotado

pelo cone resistivo.

Os amostradores de solo funcionam de forma semelhante aos amostradores de fluido.

Eles permanecem completamente fechados até que se atinja a profundidade desejada, quando

são então abertos e avançam até que a câmara do amostrador esteja cheia, sendo neste

- 36 -

momento retirados do solo com a amostra. Essa operação pode ser repetida várias vezes,

desde que entre uma coleta e outra o equipamento seja descontaminado.

A Figura 2.11 apresenta um detalhe de um de amostrador de solo comercial.

Figura 2.11 - Amostrador de solo (Lunne et al., 1997).

- 37 -

Capítulo 3 3

MATERIAIS, ENSAIOS E MÉTODOS

3.1 INTRODUÇÃO

Neste Capítulo serão apresentadas as características gerais das áreas onde foram

realizados os ensaios, objetos dessa dissertação, e os seus aspectos fisiográficos. Também será

apresentada a metodologia utilizada para a realização dos ensaios de campo, assim como as

características do solo da região. O local escolhido para a realização da pesquisa é a ETE

Norte da CAESB, em Brasília, devido a suspeita de contaminação das águas do lago Paranoá

por resíduos do tratamento dos esgotos nesta região.

Uma provável fonte de contaminação é o depósito de lodo, onde são depositados os

resíduos sólidos resultantes do tratamento do esgoto, situado a cerca de 500m da margem do

lago Paranoá, sendo esta área uma das escolhidas para a realização dos ensaios. Ao lado do

depósito encontra-se um campo de futebol, onde o lodo nunca foi depositado, sendo escolhido

como área de comparação por ser uma área não contaminada. Entre estas áreas há um

desnível de cerca de um metro, sendo o campo de futebol a área de maior elevação.

A outra área escolhida localiza-se a jusante dos leitos de secagem da estação de

tratamento, nas margens do lago Paranoá. Esta área foi escolhida para que pudesse ser feita a

verificação de uma provável contaminação da água subterrânea, visto que nesta o nível d’água

foi encontrado a 2,8m de profundidade.

Serão apresentados mais adiante detalhes esquemáticos das áreas citadas. Os

ensaios desta pesquisa foram realizados num período de tempo compreendido entre agosto

e dezembro de 2003.

3.2 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA

A ETE Norte da CAESB situa-se na porção central do Distrito Federal, com altitude

média de 1080m. Segundo o sistema cartográfico do Distrito federal – SICAD (CODEPLAN,

1992), seu posicionamento geográfico pode ser delimitado, em coordenadas UTM (projeção

- 38 -

cartográfica Universal Transversa de Mercator), pelos limites 8256800 a 8257600 N (m) e

191620 a 192020 E (m) em relação ao meridiano central 45º (datum horizontal CHUÁ).

O acesso principal à ETE Norte se dá pela via L4 Norte, no Setor de Clubes Norte,

dentro de Brasília. A estação de tratamento de esgoto, ETE Norte, trata lodos ativados em

nível terciário, recebendo atualmente uma vazão média de 412 l/s e atendendo às áreas da Asa

Norte de Brasília, Vila Varjão e Lago Norte, tendo como corpo receptor o lago Paranoá. A

Figura 3.1 mostra um mapa do Distrito Federal e a Figura 3.2 mostra a ETE Norte da CAESB.

Figura 3.1 – Mapa do Distrito Federal (Escala 1:39000).

- 39 -

Figura 3.2 – ETE Norte – CAESB. (www.caesb.df.gov.br).

3.1.1 3.2.1 Localização e Descrição das Áreas de Estudo

Para realização dos trabalhos desta dissertação foram escolhidas três áreas distintas

dentro da ETE Norte da CAESB. A primeira área escolhida foi o depósito de lodo biossólido,

a partir de agora chamado apenas de depósito de lodo, fonte visível de contaminação. A

segunda área foi o campo de futebol, escolhido por ser uma área onde nunca foi depositado o

lodo, denominada “área de branco”. A terceira e última área foi uma porção da margem do

Lago Paranoá, denominada a partir de agora apenas como margem do lago, localizada logo

após os leitos de secagem da estação de tratamento, que também apresenta traços de

contaminação.

Figura 3.3 – Figura esquemática para indicação das áreas de estudo.

Depósito de Lodo da ETE – Norte /CAESB

Margem do Lago Paranoá

Campo de Futebol

- 40 -

3.2.1.1 Depósito de Lodo

A área onde está localizado o depósito de lodo pode ser observada na Figura 3.4. Ela é

usada como depósito para os resíduos sólidos resultantes do tratamento de esgotos urbanos,

em outras palavras, lodo biossólido. Por algum tempo esse lodo foi usado como adubo em

algumas regiões do Distrito Federal, mas seu uso foi suspenso devido à constatação de

contaminação de alguns corpos d’água devido ao seu uso.

O depósito de lodo é um forte candidato à fonte de contaminação do lago Paranoá,

visto que não é possível garantir o confinamento seguro desses resíduos e que existe a

possibilidade do carreamento dos mesmos através do escoamento subsuperficial, ou por

infiltração.

Figura 3.4 – Depósito de Lodo Biossólido.

3.2.1.2 Campo de Futebol

O campo de futebol está localizado ao lado do depósito de lodo e foi escolhido para

que fosse possível comparar os resultados obtidos dos ensaios de cone resistivo na área

contaminada com resultados obtidos a partir de uma área sem contaminação (e que tivessem

ambas características geotécnicas semelhantes). O campo de futebol pode ser visto na Figura

3.5.

- 41 -

Figura 3.5 – Campo de futebol.

3.2.1.3 Margem do Lago

Esta área foi escolhida por estar mais próxima do lago Paranoá e por estar à jusante do

depósito de lodo. Devido à proximidade do lago, o nível d’água nesta área apresenta-se mais

próximo da superfície, facilitando a retirada de amostras de água subterrânea. Na Figura 3.6 é

possível ver a porção da margem do lago Paranoá escolhida para a realização dos ensaios.

Figura 3.6 – Margem do Lago Paranoá.

3.1.2 3.2.2 Aspectos Fisiográficos

3.2.2.1 Clima

Segundo a classificação de Köppen, o clima do Distrito Federal pode ser definido

como tropical, com concentração de chuvas no período de verão e estiagem no inverno.

- 42 -

Dentro de sua área não há grandes variações da distribuição espacial dos totais de precipitação

pluviométrica, entretanto, as diferenças altimétricas condicionam uma certa diferenciação na

temperatura. Sendo assim, os seguintes tipos climáticos foram observados no Distrito Federal

(CODEPLAN, 1984): Tropical – Aw, Tropical de Altitude – Cwa e Tropical de Altitude –

Cwb.

O tipo climático dominante na área onde está localizada a ETE Norte da CAESB é o

Cwa. A precipitação pluviométrica anual média de Brasília é da ordem de 1.574,5 mm, sendo

que no verão as médias mensais podem atingir 300mm. Com relação à temperatura, a média

anual é igual a 21ºc, sendo que na primavera essa média chega a 23ºC (Abreu, 2001).

Tabela 3.1 – Tipos climáticos no DF e sua relação com a altimetria (Carneiro, 2002)

Tipo Denominação Tmínima – mês frio Tmédia – mês quente Cota Altimétrica

Aw Tropical > 18ºC -- < 1000 m Cwa Tropical de Altitude < 18ºC > 22ºC 1000 – 1200 m Cwb Tropical de Altitude < 18ºC < 22ºC > 1200 m

3.2.2.1 Geologia

A maior parte do Distrito Federal é ocupada pela unidade geológica do Grupo

Paranoá, que se caracteriza por seis camadas estratigráficas: o Metassiltito Argiloso, a

Ardósia, o Metarritmito Arenoso, o Quartizito Médio, o Metarritmito Argiloso e a Psamo-

Pelito Carbonata. A ardósia, devido à sua baixa resistência aos processos de intemperismo,

não é bem exposta no Distrito Federal, podendo-se observar alguns afloramentos em cortes de

estradas, voçorocas ou em drenagens. Sua área de ocorrência está praticamente restrita ao

núcleo do Domo de Brasília (onde está localizada a ETE Norte da CAESB), conforme

evidencia Carneiro (2002). Na ETE Norte da CAESB, como se pode observar no mapa a

seguir, a unidade predominante é a Ardósia.

- 43 -

Figura 3.7 – Mapa geológico simplificado do Distrito Federal (modificado – Carneiro, 2002).

Essa litofácie é coberta por uma camada espessa de latossolo argiloso, que superam as

médias do Distrito Federal. Ardósias roxas quando alteradas, ou cinzas esverdeadas quando

frescas e homogêneas, caracterizam essa litofácies. Pode ocorrer a presença de quartizitos

dentro do conjunto das ardósias, sendo sempre caracterizadas por lentes métricas ou

decamétricas geralmente maciças e irregulares, apresentando cor branca ou amarelada e

podendo ser puros, finos a médios. Analisando em seções delgadas observa-se grande

quantidade de óxidos e hidróxidos de ferro, finas lamelas de mica branca e outros argilo-

minerais e quartzo (Freitas-Silva e Campos, 1998, citados por Carneiro, 2002).

3.2.2.3 Hidrografia

O Distrito Federal atua como divisor de águas de três grandes e importantes bacias

hidrográficas brasileiras: a bacia do rio São Francisco, a bacia do Paraná e a bacia do

Tocantins. As águas superficiais do Distrito Federal pertencem, basicamente, a quatro sub-

bacias locais: do rio São Bartolomeu e do rio Descoberto, que drenam a bacia do Paraná; a

bacia do rio Maranhão, que corre para a bacia do Tocantins; e, finalmente, a bacia do rio

Preto, que pertence à bacia do São Francisco. O rio Paranoá é um importante tributário do rio

São Bartolomeu e é ele que recebe as águas da barragem do lago Paranoá.

O lago Paranoá originou-se do barramento do rio Paranoá, e encontra-se na parte

central do Distrito Federal, sendo utilizado para lazer, geração de energia e como corpo

receptor das estações de tratamento de esgotos ETE-Sul e ETE-Norte, da CAESB.

- 44 -

3.3 METODOLOGIA UTILIZADA

3.1.3 3.3.1 Mapeamento da Região

No intuito de escolher a melhor área para realização dos ensaios foi feito um

levantamento topográfico das áreas indicadas como prováveis fontes de contaminação. As

Figuras 3.8, 3.9 e 3.10 mostram o levantamento esquemático das áreas analisadas na ETE

Norte da Caesb. Na Tabela 3.2 são apresentados dados dos locais onde foram realizados os

ensaios.

Tabela 3.2 – Descrição dos ensaios de campo.

Ensaio Profundidade (m)

Local Data Nível D’água (m) Amostra de Solo

Amostra de Fluido

P01 5,0 Campo de futebol 15/05/2003 Não encontrado 5 - P02 5,5 Campo de futebol 15/09/2003 Não encontrado 5 - P03 3,5 Margem do lago 16/09/2003 2,8 4 -

SPT1 5,5 Campo de futebol 12/05/2003 Não encontrado 6 - SPT2 5,5 Campo de futebol 12/05/2003 Não encontrado 6 - SPT3 6,5 Depósito de lodo 12/05/2003 Não encontrado 7 - DPL1 3,0 Depósito de lodo 17/09/2003 Não encontrado - - DPL2 4,7 Margem do lago 17/09/2003 2,8 - - DPL3 5,4 Margem do lago 17/09/2003 2,8 - - DPL4 5,0 Margem do lago 17/09/2003 2,8 - - CR1 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado - - CR2 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado - - CR3 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado - - CR4 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado - - CR5 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado - - CR6 3,5 Margem do lago 28/10/2003 2,8 - - CR7 4,0 Margem do lago 28/10/2003 2,8 - - CR8 4,3 Margem do lago 28/10/2003 2,8 - - AS1 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado 5 - AS2 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado 4 - AS3 4,0 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado 5 - AS4 3,5 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado 4 - AS5 3,5 Depósito de lodo 21/10/2003 Não encontrado 4 - AS6 3,5 Margem do lago 28/10/2003 2,8 4 - AS7 3,5 Margem do lago 28/10/2003 2,8 4 - AS8 5,5 Campo de futebol 21/10/2003 Não encontrado 5 - AF1 3,0 Margem do lago 30/10/2004 3,0 - 1 AF2 Superfície Lago Paranoá 14/11/2003 Superfície - 1

Onde P indica um poço de coleta de amostras de solo para caracterização geotécnica, SPT e

- 45 -

DPL indicam sondagens verticais realizadas com estes equipamentos, respectivamente, CR

indica sondagem vertical realizada com o cone resistivo, AS indica sondagem vertical com o

amostrador de solo e AF indica sondagem vertical com o amostrador de fluido.

- 46 -

Figura 3.8 – Indicação esquemática dos ensaios realizados nas áreas analisadas.

- 47 -

Figura 3.9 – Detalhe A – Depósito de lodo.

- 48 -

Figura 3.10 – Detalhe B – Margem do lago.

3.3.1.1 Ensaios SPT e DPL

Foram realizadas 03 sondagens verticais utilizando o sistema SPT, sendo duas no

campo de futebol e 01 no depósito de lodo, conforme mostrado nas Figuras 3.8 e 3.9. As

sondagens atingiram uma profundidade média de 6,0m e não foi encontrado o nível d’água

nessas áreas. Observando os resultados das sondagens com SPT no campo de futebol e no

depósito de lodo, verificou-se que o tipo de solo predominante na região é a argila-siltosa

avermelhada, na superfície, seguida da cinza escura em profundidade.

Segundo Sy (1993) e Schnaid (2000), o ensaio de penetração padrão (SPT) é uma

ferramenta muito difundida, rotineira e econômica de investigação em quase todo o mundo,

permitindo uma indicação da compacidade de solos granulares, sendo aplicado à identificação

da consistência de solos coesivos e mesmo de rochas brandas. Métodos rotineiros de projeto

de fundações diretas e profundas usam sistematicamente os resultados de SPT, especialmente

no Brasil.

O ensaio é adequado à prospecção de solos granulares e à previsão de valores do

ângulo de atrito interno. O ensaio com SPT constitui-se em uma medida de resistência

dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. A perfuração é realizada

por tradagem e circulação de água, utilizando-se um trépano de lavagem como ferramenta de

escavação. Amostras representativas do solo são coletadas a cada metro de profundidade

através de amostrador padrão, de diâmetro de 50 mm. O procedimento de ensaio consiste na

cravação deste amostrador no fundo de uma escavação, usando um peso de 65,0 kg, caindo de

uma altura de 750mm. O valor NSPT é o número de golpes necessário para fazer o amostrador

penetrar 300mm, após uma cravação inicial de 150mm (Sy, 1993). As Figuras 3.11 a, b e c

mostram os resultados das sondagens com SPT.

- 49 -

Sondagem SPT 01 - Campo de Futebol

4

6

18

11

17

27

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40

Nspt

Prof

undi

dade

(m)

Sondagem SPT 02 - Campo de Futebol

12

14

5

9

22

21

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40Nspt

Prof

undi

dade

(m)

Figura 3.11a – SPT 01 – Campo de Futebol Figura 3.11b – SPT 02 – Campo de Futebol

Sondagem SPT 03 - Depósito de Lodo

4

4

5

8

11

3122

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40

Nspt

Prof

undi

dade

(m)

- 50 -

Figura 3.11c – SPT 03 – Depósito de Lodo

Além das sondagens utilizando o sistema SPT, foram realizadas mais quatro

sondagens à percussão utilizando o sistema DPL.

O ensaio de DPL, como o ensaio de SPT, constitui-se em uma medida de resistência

dinâmica. O equipamento é composto de uma ponteira cônica maciça, um suporte que serve

de guia para a cravação da ponteira e um martelo pesando 5,0kg. Para a realização do ensaio é

feito um furo de aproximadamente 0,50m de profundidade onde é colocado o suporte que

serve de guia para a ponteira, em seguida a haste é cravada com o auxílio do martelo. O valor

NDPL é o número de golpes necessário para fazer o amostrador penetrar 100mm, após uma

cravação inicial de 150mm. A desvantagem desse método é a falta da coleta de amostras de

solo.

Foram realizadas 4 sondagens verticais com esse equipamento, sendo uma no depósito

de lodo e três na margem do lago. A sondagem realizada no depósito de lodo atingiu uma

profundidade de 5m e não foi encontrado o nível d’água. As sondagens realizadas na margem

do lago atingiram uma profundidade de 5,0m e o nível d’água foi encontrado a 2,8m. As

Figuras 3.12 a, b, c e d mostram os resultados das sondagens realizadas com a utilização do

DPL.

- 51 -

DPL - VERTICAL 01Depósito de Lodo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

0 20 40 60 80

Ndpl

Prof

undi

dade

(m)

DPL - VERTICAL 02Margem do Lago Paranoá

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

0 10 20 30 40

Ndpl

Prof

undi

dade

(m)

Figura 3.12a – DPL 01 – Depósito de Lodo Figura 3.12b – DPL 02 – Margem do Lago

DPL - VERTICAL 03Margem do Lago Paranoá

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

0 10 20 30 40

Ndpl

Prof

undi

dade

E (m

)

DPL - VERTICAL 04Margem do Lago Paranoá

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

0 10 20 30 40

Ndpl

Prof

undi

dade

(m)

Figura 3.12c – DPL 03 – Margem do Lago Figura 3.12d – DPL 04 – Margem do Lago

- 52 -

As sondagens verticais utilizando o SPT e o DPL foram realizadas com o intuito de se

determinar a resistência a penetração do solo nas áreas em estudo para conhecer, num

primeiro momento, as variações do substrato e a partir daí se traçar um plano de trabalho.

Observando os resultados das sondagens, nota-se claramente que os solos do campo de

futebol e do depósito de lodo se comportam de forma semelhante com sua resistência à

penetração aumentando diretamente com a profundidade. Já na margem do lago, o solo se

comporta de forma diferente, ou seja, a resistência diminui com o aumento da profundidade

(até 3m). Isso se explica pela alta umidade do solo, já que o nível d’água é encontrado bem

próximo à superfície, a cerca de 2,8m.

3.1.4 3.3.2 Caracterização do Solo

Os ensaios de caracterização foram realizados para determinar índices que pudessem

ser utilizados para classificar o solo de forma a prever o comportamento do mesmo quando

submetido a determinadas situações. Foram realizados ensaios de laboratório para determinar

a granulometria, os índices físicos e os limites de consistência do mesmo.

Inicialmente foi escavado à trado, no campo de futebol, um poço com cerca de 6,0m

de profundidade, chamado P01, e dele retirou-se a umidade de campo na área.

Para a caracterização do solo foram coletadas amostras deformadas de dois poços, um

para a área da margem do lago e outro para as áreas do depósito de lodo e do campo de

futebol. Do poço escavado na área do depósito de lodo e do campo de futebol, chamado P02,

foram coletadas amostras de solo. Por serem áreas bem próximas, esse poço serviu para a

caracterização de ambas e atingiu uma profundidade de 6,0m. As amostras foram coletadas a

cada metro, acondicionadas em sacos plásticos bem fechados, mantidos abrigados do calor até

o final da coleta para não perderem umidade. O poço escavado na margem do lago foi

chamado de P03, atingiu uma profundidade de 3,5m devido ao nível de água encontrado a

2,8m. As Figuras 3.8, 3.9 e 3.10 apresentam a localização desses poços.

3.3.2.1 Índices Físicos

A finalidade do conhecimento dos índices físicos é caracterizar o solo, com

- 53 -

parâmetros representativos do estado em que o mesmo se encontrava, na época da

amostragem.

Foram determinadas a massa específica dos sólidos e as umidades de campo e

higroscópica através da realização de ensaios específicos, seguindo rigorosamente a NBR

6458. A seguir são mostrados os resultados desses ensaios, das Figuras 3.13a, 3.13b, 3.14a e

3.14b. Nas Figuras 3.15, 3.16 e 3.17 são apresentados os perfis de umidade de campo,

respectivamente, do campo de futebol, do depósito de lodo e da margem do lago.

Massa Específica dos Sólidos Sondagem P02

00,5

1

1,52

2,53

3,5

44,5

5

1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0

Massa Específica dos sólidos (g/cm3)

Pro

fund

idad

e (m

)

Massa Específica dos Sólidos Sondagem P03

00,5

11,5

2

2,53

3,54

4,55

2,5 2,6 2,7 2,8 2,9

Massa Específica dos sólidos (g/cm3)

Pro

fund

idad

e (m

)

Figura 3.13a – Massa Específica - Campo de

Futebol Figura 3.13b – Massa Específica - Margem do

Lago

- 54 -

Umidade Higroscópica Sondagem P02

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

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

Umidade Higroscópica (%)

Pro

fund

idad

e (m

)

Umidade Higroscópica Sondagem P03

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

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

Umidade Higroscópica (%)

Pro

fund

idad

e (m

)

Figura 3.14a – Umidade Higroscópica - Campo de Futebol

Figura 3.14b – Umidade Higroscópica - Margem do Lago

Perfil de Umidade

0

0,5

1

1,5

2

2,53

3,5

4

4,5

5

5,5

6

5 10 15 20 25 30

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)

W% (15/09)

W% (15/05)

W(%) (21/10)

Perfil de Umidade

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

55,5

6

5 10 15 20 25 30

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)

W% (15/09)

W% (15/05)

W(%) (21/10)

Figura 3.15 – Umidade de Campo – Campo

de Futebol.

Figura 3.16 – Umidade de Campo – Depósito

de Lodo.

- 55 -

Perfil de Umidades

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

15 20 25 30 35 40 45 50 55

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)

W% (16/09)

W% (28/10)

Figura 3.17 – Umidade de Campo – Margem do Lago.

3.3.2.2 Limites de Atterberg

Foram realizados ensaios para determinação dos limites de liquidez (WL), limites de

plasticidade (WP) e índice de plasticidade (IP) com o material que passou pela peneira 40,

conforme preconizam as normas NBR 6459 e NBR 7180 utilizando as amostras coletadas nos

poços P02 e P03, do campo de futebol e da margem do lago, respectivamente. A seguir são

mostrados nas Figuras 3.18a e 3.18b e nas Figuras 3.19a e 3.19b, respectivamente, os limites

de liquidez e plasticidade e os índices de plasticidade das amostras coletadas nos poços P02 e

P03.

- 56 -

Limites de Liquidez e Plasticidade - P02

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

25 30 35 40 45 50 55 60

Limites (%)

Prof

undi

dade

(m)

Limite deLiquidezLimite dePlasticidade

Figura 3.18a – Limites de Liquidez e Plasticidade - P02.

Limites de Liquidez e Plasticidade - P03

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

30 35 40 45 50 55 60

Limites (%)

Pro

fund

idad

e (m

)

Limite deLiquidezLimite dePlasticidade

Figura 3.18b – Limites de Liquidez e Plasticidade - P03.

Índice de Plasticidade - P02

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

10 12 14 16 18 20

Índice de Plasticidade (%)

Prof

undi

dade

(%)

- 57 -

Figura 3.19a – Índice de Plasticidade - P02.

Índice de Plasticidade - P03

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

10 12 14 16 18 20

Índice de Plasticidade (%)

Prof

undi

dade

(%)

Figura 3.19b – Índice de Plasticidade - P03.

3.3.2.3 Granulometria

Foram realizados ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação em todas

as amostras de solo coletadas, seguindo rigorosamente a NBR 7181. Os ensaios de

sedimentação foram realizados com e sem o uso de defloculante. No caso do ensaio com uso

de defloculante foi utilizado o hexametafosfato de sódio. As curvas granulométricas são

apresentadas a seguir nas Figuras 3.20a, 3.20b, 3.21a e 3.21b.

- 58 -

Granulometria - P02 - Sem Defloculante

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Diâmetro (mm)

Porc

enta

gem

do

Mat

eria

l que

pa

ssa

(%) 0,5m a 1,0m

1,5m a 2,0m

2,5m a 3,0m

3,5m a 4,0m

4,5m a 5,0m

Figura 3.20a – Curvas granulométricas - P02 (sem defloculante).

Granulometria - P02 - Com Defloculante

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Diâmetro (mm)

Porc

enta

gem

de

Mat

eria

l que

Pa

ssa

(%) 0,5m a 1,0m

1,5m a 2,0m

2,5m a 3,0m

3,5m a 4,0m

4,5m a 5,0m

Figura 3.20b – Curvas granulométricas - P02 (com defloculante).

- 59 -

Granulometria - P03 - Sem Defloculante

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Diâmetro (mm)

Porc

enta

gem

do

Mat

eria

l que

Pas

sa

(%)

0,5m a 1,0m

1,5m a 2,0m

2,5m a 3,0m

3,0m a 3,5m

Figura 3.21a – Curvas granulométricas - P03 (sem defloculante).

Granulometria - P03 - Com Defloculante

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Diâmetro (mm)

Por

cent

agem

de

Mat

eria

l que

Pas

sa

(%)

0,5m a 1,0m

1,5m a 2,0m

2,5m a 3,0m

3,0m a 3,5m

Figura 3.21b – Curvas granulométricas - P03 (com defloculante).

- 60 -

3.1.5 3.3.3 Ensaios de Cone Resistivo

A ponteira resistiva adquirida pela UnB possui dois eletrodos e mede apenas

resistividade elétrica, conforme mostrada na Figura 3.22. Esta ponteira trabalha com um

eletrodo positivo (eletrodo anelar central) e outro eletrodo negativo, que nesse caso, é o

próprio corpo da ponteira servindo como referência para a determinação da diferença de

potencial. A distância entre o eletrodo central e o corpo da ponteira é de 5 cm em ambas as

direções, sendo o seu diâmetro correspondente a uma seção transversal de 15 cm2. Na Figura

3.23 observa-se a seção transversal do cone resistivo utilizado nessa pesquisa.

Figura 3.22 – Ponteira Resistiva da UnB (modificada - Pacheco, 2004).

Corpo do Cone

Eletrodo Gerador de PotencialCorpo do Cone

Rosca de encaixe com a "luva"Ø 35x1,5 passo

Material Isolante

Conector do Cabo

Figura 3.23 - Seção transversal do cone resistivo (dimensões em cm).

- 61 -

O equipamento opera em quatro escalas de condutividade elétrica: de 0 a 0,4mS, de 0 a

4mS, de 0 a 40mS e de 0 a 400mS, estabelecendo uma corrente elétrica de intensidade

constante entre os eletrodos e medindo-se a diferença de potencial correspondente. Desta

forma, através das curvas de calibração da ponteira, pode-se correlacionar o valor de

diferença de potencial da saída com a resistividade elétrica do solo.

O sinal de saída do equipamento sempre se mantém entre 0,4 e 4V (CC),

possibilitando a leitura e armazenamento dos dados em um sistema convencional de aquisição

de dados (conversor analógico-digital conectado a um laptop ou a um multímetro). O

equipamento pode operar com um sinal de 500 ou 2000Hz, dependendo da escala utilizada.

Na Figura 3.24 é apresentado o conjunto de equipamentos necessários para medir a

resistividade elétrica do solo. O conjunto é composto por uma ponteira resistiva, um cabo,

uma caixa contendo a placa geradora de sinal e um multímetro. São necessárias ainda as

hastes, o sistema de cravação e a “luva” que faz a conexão entre a ponteira e as hastes e que

também serve como proteção para o conector da ponteira.

O cabo que faz a conexão entre o cone resistivo e a placa geradora de sinal é do tipo

“manga” de 10 vias, sendo que apenas 4 vias são utilizadas. Na extremidade que é conectada

ao cone, a vedação é garantida por dois o-rings de borracha evitando entrada de água no

circuito elétrico. A outra extremidade do cabo é ligada à placa geradora de sinal por uma

conexão rosqueável.

A placa geradora de sinal pode ser alimentada com uma tensão de 110V ou 220V, em

corrente alternada, e encontra-se dentro de uma caixa, na qual existe um seletor capaz de

variar a faixa de escala a ser utilizada na medição. As faixas, ou canais, são numeradas de tal

forma que a número 1 corresponde a meios mais resistivos e o número 4 a meios menos

resistivos, aumentando da esquerda para a direita. Acima do seletor de faixa, existem três

luzes indicativas, duas verdes e uma vermelha. A vermelha fica no centro e indica que a placa

geradora está ligada. As luzes verdes indicam que a faixa que está sendo utilizada não é a

indicada para realizar a medição e que é preciso alterá-la, sendo que a da esquerda indica que

o meio é mais resistivo e a da direita que o meio é menos resistivo. Ao lado do seletor de faixa

está localizado o terminal de saída da placa onde se conecta o multímetro ou o laptop, e nele,

mede-se uma diferença de potencial em corrente contínua.

- 62 -

Figura 3.24 – Ponteira resistiva e sistema de aquisição de dados.

As Figuras 3.25 a, b, c e d mostram as curvas de calibração da ponteira para as quatro

escalas do sistema. Pode-se observar das Figuras a existência de uma relação linear entre o

sinal de voltagem de saída do equipamento e a condutividade elétrica correspondente.

Na ETE Norte foram realizadas 8 sondagens verticais utilizando o cone resistivo,

sendo 5 no depósito de lodo e 3 na margem do lago. A ponteira foi cravada com o auxílio de

um sistema de cravação hidráulico e as medições foram lidas com o auxílio de um

multímetro. Nas sondagens verticais realizadas no depósito de lodo foram feitas medições de

resistividade a cada 20 cm, sendo que a primeira medição foi feita após a total cravação da

ponteira no solo, ou seja, a uma profundidade de cerca de 40 cm. As sondagens atingiram uma

profundidade média de 4 m, visto que além dessa profundidade o solo apresentou uma

resistência à penetração muito alta e a ponteira poderia ser danificada se o ensaio

prosseguisse. Não foi encontrado o nível d’água no depósito de lodo.

- 63 -

Escala 1

y = 0,1387x - 0,0097R2 = 0,9999

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40

Condutividade (uS)

Volta

gem

(V)

Escala 2

y = 0,0152x - 0,06R2 = 1

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300 400

Condutividade (uS)

Volta

gem

(V)

(a) (b)

Escala 3

y = 0,0018x - 0,098R2 = 0,9994

0

1

2

3

4

5

6

0 1000 2000 3000 4000

Condutividade (uS)

Volta

gem

(V)

Escala 4

y = 0,0002x - 0,0873R2 = 0,9996

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 5000 10000 15000

Condutividade (uS)

Volta

gem

(V)

(c) (d)

Figura 3.25 - Curvas de calibração da Ponteira Resistiva.

Nas sondagens verticais realizadas na margem do lago, as medições de resistividade

foram feitas a cada 10 cm, e a primeira medição foi feita a cerca de 40 cm de profundidade

com o auxílio de um multímetro. Nessa área, a profundidade média atingida também foi de 4

m, sendo que em 2,8 m foi encontrado o nível d’água.

As Figuras 3.26 e 3.27 mostram o sistema de cravação e o cone resistivo durante a

realização do ensaio no depósito de lodo e na margem do lago.

- 64 -

Figura 3.26 – Sistema de cravação.

Figura 3.27 – Cone Resistivo.

As Figuras 3.28 a 3.35 mostram os resultados das sondagens realizadas (CR1, CR2,

CR3, CR4, CR5, CR6, CR7 e CR8), utilizando-se o cone resistivo no depósito de lodo e na

margem do lago.

- 65 -

Sondagem 01Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 1000 2000 3000 4000

Resistividade (ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

Sondagem 02Cone resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 1000 2000 3000 4000

Resistividade (ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

Figura 3.28 – CR1 – Depósito de lodo. Figura 3.29 – CR2 - Depósito de lodo.

Sondagem 03Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 1000 2000 3000 4000

Resistividade (ohm-m)

Pro

fund

idad

e (m

)

Sondagem 04Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 1000 2000 3000 4000

Resistividade (ohm-m)

Pro

fund

idad

e (m

)

Figura 3.30 – CR3 - Depósito de lodo. Figura 3.31 – CR4 - Depósito de lodo.

- 66 -

Sondagem 05Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 1000 2000 3000 4000

Resistividade (ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

Sondagem 06Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 250 500 750 1000

Resistividade (ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

Figura 3.32 – CR5 - Depósito de lodo. Figura 3.33 – CR6 – Margem do lago.

Sondagem 07Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Resistividade (ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

Sondagem 08Cone Resistivo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 100 200 300 400 500 600

Resistividade (ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

Figura 3.34 – CR7 – Margem do lago. Figura 3.35 – CR8 – Margem do lago.

3.1.6

- 67 -

3.1.7 3.3.4 Ensaio Geofísico de Eletroresistividade (Arranjo Wenner)

O arranjo de Wenner é utilizado normalmente para perfilagem elétrica horizontal, que

visa a determinação lateral de resistividade, a uma profundidade constante. Este arranjo

apresenta uma separação eqüidistante entre quatro eletrodos, dois receptores e dois

transmissores (Figura 3.36), segundo uma linha reta, sendo os mesmos deslocados

simultaneamente. Sempre é mantida a mesma separação entre os eletrodos, executando-se

várias determinações pontuais da resistividade, sendo estas plotadas em mapas. Por

interpolação, desenham-se curvas de iso-resistividade.

Figura 3.36 - Arranjo de Wenner (Nascimento, 2003).

O método geofísico da eletroresistividade é habitualmente utilizado em estudos de

contaminação da água das zonas saturada e não saturada da subsuperfície. Para executar as

perfilagens elétricas horizontais, utilizou-se o Geopulse, um resistivímetro fabricado pela

Campus Geophysical Instruments, Birmingham, Inglaterra. O equipamento permite seleção

manual de corrente entre 0,5 e l00mA, executa leituras entre 0 e 180V, e pode ser utilizado

em perfilagens elétricas horizontais e sondagens elétricas verticais. Este resistivímetro

trabalha com corrente contínua e é alimentado por uma bateria de 12V, recarregável. Durante

sua operação, pode-se optar pela medição da diferença de potencial (ΔV), ou pela medição da

resistência elétrica (R) no terreno. O intervalo de leituras de R varia de 0,001 até 360kOhm.

- 68 -

Este equipamento foi projetado para levantamentos geofísicos de pequena

profundidade, e pode ser utilizado como um resistivímetro convencional, operando com dois

pares de eletrodos. Contudo, para aumentar a eficiência do trabalho, existe a possibilidade de

se automatizar a obtenção de dados, conectando cabos especiais e um microcomputador

portátil acoplado ao resistivímetro (Figura 3.37). Durante as perfilagens elétricas horizontais,

utilizou-se um cabo com 25 tomadas para eletrodos, espaçadas de l m, permitindo a conexão

simultânea e independente de 25 eletrodos ao Geopulse. Um microcomputador controla a

operação do equipamento por meio de um programa específico, que possibilita o cálculo e o

armazenamento do valor da resistividade elétrica em um conjunto de pontos da subsuperfície

(Nascimento et al., 1999). O fabricante recomenda estimar a profundidade de cada medida

usando a metade do valor do espaçamento entre dois eletrodos consecutivos.

O ensaio foi realizado em conjunto com um aluno de iniciação científica da Faculdade

de Geologia da UnB, Marcelo Marquinhos, e com o Professor Carlos Tadeu Nascimento do

Departamento de Geofísica da Faculdade de Geologia da UnB.

Figura 3.37 - Geopulse.

As perfilagens foram realizadas em 6 linhas, com 25 m de comprimento cada,

espaçadas lateralmente de 10 m entre si (Figura 3.38), sendo 3 linhas obtidas na área de

deposição do lodo, (A1B1 a A3B3), e as outras 3 linhas, (A4B4 a A6B6), obtidas na área do

campo de futebol, de forma que fossem utilizadas como modelo de área não contaminada,

devido ao fato de que neste local não há deposição de lodo. As Figuras 3.39 a e b mostram a

- 69 -

disposição dos eletrodos, respectivamente, no campo de futebol e no depósito de lodo.

191620 191640 191660 191680 191700 191720 191740 191760UTM metros

8257020

8257030

8257040

8257050

8257060

8257070

8257080

8257090

8257100

8257110

8257120

8257130

8257140

8257150

8257160

8257170

8257180

8257190

8257200

UTM

met

ros

LEGENDA

poço de visitacone resistivocercacalhacampo futebollinha resistividadeestradalôdo

A1

B1

A2

B2

A3

A4

B3

B4

A5

B5

A6

B6

N

Figura 3.38 - Desenho esquemático da área de estudo.

- 70 -

(a)

(b)

Figura 3.39 - Eletrodos dispostos para coleta de dados no campo de futebol e no depósito do

lodo.

3.1.8 3.3.5 Análise Química do Solo e do Fluido

Em geral, os parâmetros analisados para solos são: o potencial hidrogeniônico (pH); o

potencial de oxi-redução (Eh); a condutividade elétrica (ρ); a capacidade de troca catiônica

(CTC); o carbono orgânico total (TOC); Valor S; orgânicos alifáticos, aromáticos,

poliaromáticos (PAH), voláteis (e.g. benzeno, tolueno, etilbenzeno, xilenos – BTEX),

semivoláteis, halogenados (e.g. PCB, TCE, pesticidas); inorgânicos (e.g. cloreto, sulfato,

fluoreto, fosfato, amônia, nitrogênio, nitrato, nitrito, cianeto); metais (e.g. Hg, Cd, Cr, Ni,

Zn, Pb, Cu, Fe, Mn, Al); temperatura; e contagem de bactérias. Para águas, são em geral

analisados os mesmos parâmetros que para solos (exceto a CTC), além dos sólidos

dissolvidos e em suspensão, a DQO (Demanda Química de Oxigênio), a DBO5 (Demanda

Bioquímica de Oxigênio em 5 dias), a turbidez e a cor.

Miranda Neto (2002) citando PETTS et al. (1997), recomenda que inicialmente (fase

exploratória), é preferível proceder poucas análises-chave num grande número de amostras do

que elaboradas e dispendiosas análises em um pequeno número das mesmas. Cita ainda, como

exemplo, análises totais de fenóis ou metais, mas recomenda cautela, pois nem todos os tipos,

congêneres ou formas podem ser detectados por métodos totais.

A amostragem visando a análise química do solo foi efetuada no depósito de lodo, no

- 71 -

campo de futebol e na margem do lago. As amostras de solo foram coletadas a cada metro a

partir da superfície, chegando até quatro metros em média, e totalizando quatro amostras para

cada furo. Cada uma delas foi extraída utilizando um amostrador de solo tipo Shelby,

contendo um tubo de PVC de 40 mm de diâmetro e 0,43 m de comprimento, sem circulação

de água. No depósito de lodo foram realizadas 5 sondagens verticais para extração de

amostras de solo. No campo de futebol foi realizada apenas uma vertical para amostragem do

solo, enquanto na margem do lago foram realizadas 02 verticais para amostragem do solo.

As amostras foram retiradas do amostrador, permanecendo dentro do tubo de PVC, e

colocadas dentro de sacos plásticos previamente etiquetados e identificados. Os sacos foram

fechados, após a retirada do ar, envoltos em outro do mesmo tipo e colocados em uma caixa

de isopor. O tubo de PVC dentro do amostrador foi substituído por outro após cada

amostragem. As Figuras 3.40 a, b e c mostram o sistema de amostragem de solo e o

amostrador após a coleta de amostra.

(a) Sistema de Cravação (b) Amostrador de Solo (c) Amostras de Solo

Figura 3.40 – Sistema de cravação, amostrador e amostras de solo.

No mesmo dia da coleta, as amostras eram encaminhadas a um laboratório de análise

de solos do DF para análise de macroelementos (Ca, Mg, K, Na, Valor S, Al, H+Al, C.T.C.),

Saturação de Alumínio, Saturação de bases, Carbono orgânico, Matéria orgânica, Fósforo, pH

em água e pH em KCl. Na identificação das amostras, a letra A significa análise química, o

segundo dígito indica o furo do qual foi coletada a amostra (A1 ou A2) e o terceiro valor

- 72 -

indica a profundidade de coleta. A Tabela 3.4 apresenta o resumo desses ensaios.

Tabela 3.3 – Resultados dos ensaios de análise química.

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 2,9 1,0 3,9 7,0 3567 6,6 0,48 0,20 4,58 0 2,2 6,8 0 68 11,1 19,1 1432 2,0 0,8 2,8 6,2 3453 6,4 0,22 0,06 3,08 0 2,2 5,3 0 58 7,3 12,6 193 1,7 0,7 2,4 5,9 3442 6,2 0,12 0,05 2,57 0 2,4 5,0 0 52 6,5 11,2 4,5

3,5 2,3 0,9 3,2 6,7 3519 6,5 0,44 0,18 4,32 0 2,0 6,5 0 65 10,7 18,2 1234 3,1 1,1 4,2 7,1 3578 6,7 0,51 0,23 4,65 0 2,3 6,9 0 72 11,4 19,6 157

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 2,4 0,6 3,0 6,4 3503 6,6 0,03 0,01 3,04 0 1,9 4,9 0 62 8,4 14,4 1,52 0,6 0,5 1,1 5,5 3012 5,6 0,08 0,1 1,28 0 2,5 3,8 0 34 8,6 14,8 1,53 0,7 0,6 1,3 5,4 3317 5,3 0,07 0,06 1,43 0 5,8 7,2 0 20 5,9 10,1 0,54 0,7 0,6 1,3 5,4 3559 5,2 0,15 0,1 1,55 0 2,7 4,3 0 36 5,8 10,0 0,5

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 2,4 1,7 4,1 6,3 3405 6,3 0,44 0,16 4,70 0 2,5 7,2 0 65 12,1 20,8 210,02 1,6 1,0 2,6 5,8 3266 6,0 0,35 0,10 3,05 0 2,5 5,6 0 55 9,6 16,5 20,03 2,3 1,2 3,5 6,2 3406 6,0 0,42 0,14 4,06 0 2,4 6,5 0 63 11,6 20,0 22,5

3,5 2,1 1,0 3,1 6,1 3507 6,1 0,43 0,18 4,00 0 2,3 7,9 0 61 11,3 22,2 24,34 1,8 0,8 2,6 5,9 3605 5,9 0,48 0,20 3,97 0 2,1 8,4 0 59 10,9 24,6 25,7

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 2,4 0,6 3,0 6,5 3055 6,4 0,21 0,13 3,34 0 1,9 5,2 0 64 7,3 12,6 1,52 2,3 0,8 3,1 6,2 3244 6,2 0,13 0,07 3,30 0 2,2 5,5 0 60 8,5 14,6 8,53 0,3 0,8 1,1 5,4 2801 5,9 0,07 0,04 1,21 0 2,2 3,4 0 35 6,5 11,2 4,5

3,5 0,3 0,8 1,1 5,3 2399 6,0 0,12 0,08 1,30 0 2,2 3,5 0 37 5,9 10,1 2,5

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 0,6 0,5 1,1 5,4 3393 5,4 0,14 0,04 1,28 0 2,0 3,3 0 39 6,5 11,2 0,52 2,1 1,0 3,1 6,0 862 6,0 0,33 0,18 3,61 0 2,4 6,0 0 60 8,8 15,1 2,53 0,3 0,2 0,5 5,1 773 5,1 0,10 0,11 0,71 0 2,4 3,1 0 23 6,4 11,0 1,5

3,5 0,6 0,5 1,1 5,5 2199 5,5 0,20 0,11 1,41 0 2,4 3,8 0 37 7,7 13,2 1,5

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 2,9 1,4 4,3 6,8 116 6,7 0,56 0,11 4,97 0 1,9 6,9 0 72 17,6 30,3 210,02 3,1 1,5 4,6 6,9 186 6,5 0,44 0,11 5,15 0 2,4 7,6 0 68 14,5 24,9 197,03 2,7 1,0 3,7 7,2 57 6,5 0,34 0,15 4,19 0 2,0 6,2 0 68 10,1 17,4 41,0

3,5 2,6 0,7 3,3 7,2 87 6,5 0,2 0,05 3,55 0 1,6 5,2 0 69 5,5 9,5 28,0

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 4,7 1,3 6,0 6,8 122 6,6 0,55 0,09 5,1 0 2,0 6,8 0 73 18,0 28,9 195,02 3,5 1,5 5,0 7,0 151 6,7 0,47 0,1 5,17 0 2,1 7,2 0 69 15,1 24,6 186,03 2,7 0,8 3,5 6,9 55 6,5 0,31 0,12 4,23 0 1,9 6,3 0 68 11,3 16,9 52,0

3,5 3,2 0,7 3,9 7,0 87 6,6 0,25 0,07 3,64 0 1,5 5,3 0 70 5,9 10,1 31,0

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO p

1 3,8 1,4 5,2 6,8 540 6,7 0,555 0,1 5,035 0 2,0 6,8 0 73 17,8 29,6 2032 3,3 1,5 4,8 7,0 204 6,6 0,455 0,105 5,16 0 2,3 7,4 0 69 14,8 24,8 1923 2,7 0,9 3,6 7,1 81 6,5 0,325 0,135 4,21 0 2,0 6,2 0 68 10,7 17,2 47

3,5 2,9 0,7 3,6 7,1 94 6,6 0,225 0,06 3,595 0 1,6 5,2 0 70 5,7 9,8 30

Prof. (m)

Ca Mg Ca+Mg pH (H2O)

Resist. Elétrica

pH (KCl 1N)

K Na Valor S Al Acidez total (H+Al)

C.T.C. %Al %V C MO P

1 1,8 0,2 2,0 5,9 5,9 0,13 0,06 2,19 0 2,4 4,6 0 48 5,6 9,6 0,52 0,7 0,2 0,9 5,6 5,3 0,07 0,01 0,98 0 2,4 3,4 0 29 4,7 8,1 1,03 1,3 0,3 1,6 5,7 5,6 0,02 0,01 1,63 0 1,9 3,5 0 46 5,1 8,8 1,5

3,5 0,9 0,7 1,2 5,6 5,5 0,05 0,01 1,2 0 1,9 3,1 0 38 4,5 8,0 1,0

Campo de Futebol

Sondagem A7

Sondagem A8

Sondagem A9

Margem do Lago

Sondagem A4

Sondagem A5

Sondagem A6

Depósito de LôdoSondagem A1

Sondagem A2

Sondagem A3

- 73 -

Também foi realizada a coleta de amostra de fluido, utilizando-se um amostrador tipo

BAT, pertencente ao Programa de Pós Graduação em Geotecnia da UnB, na margem do lago.

Só foi realizada coleta de amostra de fluido nessa área porque nas outras o nível d’água não

foi encontrado até a profundidade ensaiada. Foi coletada apenas uma amostra do fluido do

lençol subterrâneo, à profundidade de 3 m. Infelizmente, o equipamento não funcionou de

forma adequada para a região, entupindo os canais do amostrador durante a coleta da amostra.

Adicionalmente, foi feita a coleta de uma amostra da água do lago Paranoá para que tornasse

possível uma posterior comparação dos resultados das análises químicas dos fluidos extraídos

nos outros locais. Na Tabela 3.4 é mostrado um resumo das análises feitas pela CAESB na

amostra do lençol subterrâneo, enquanto que na Tabela 3.5 são apresentadas as análises feitas

na amostra coletada do lago. No próximo capítulo serão discutidos os resultados encontrados.

Nas Figuras 3.41 e 3.42 são apresentados o amostrador de fluido e o recipiente onde a amostra

de fluido era acondicionada.

Tabela 3.4 - Análises feitas na amostra de fluido do lençol subterrâneo.

Amostra de Fluido – Lençol Subterrâneo

PH 7,5

Alcalinidade (mg/l) 68,5

DQO (mg/l) 273

Condutividade Elétrica (μS) 607

Sólidos Totais (mg/l) 110,9

Fósforo Total (mg/l) 0,60

Tabela 3.5 - Análises feitas na amostra de fluido coletada do lago Paranoá.

Amostra de Fluido – Lago Paranoá

PH 7,0

Alcalinidade (mg/l) 62,5

DQO (mg/l) 280

Condutividade Elétrica (μS) 623

Sólidos Totais (mg/l) 92,35

Fósforo Total (mg/l) 0,017

- 74 -

Figura 3.41 – Amostrador de fluido.

Figura 3.42 – Amostra de fluido.

3.1.9

- 75 -

Capítulo 4 4

ANÁLISE DOS RESULTADOS

4.1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo são discutidos os resultados obtidos nesta pesquisa enfocando o cone

resistivo como ferramenta de investigação geoambiental. Foi feito um confronto entre os

resultados obtidos através do cone resistivo com os resultados obtidos das análises

químicas, com o perfil de umidade e com os resultados obtidos através da perfilagem

eletrorresistiva. O resultado destes confrontos foi utilizado para comprovar a validade do

uso do cone resistivo no delineamento da contaminação, zoneamento e identificação de

áreas prioritárias ou suspeitas que possam requerer investigação detalhada.

Devido ao atraso na entrega dos equipamentos os ensaios de cone resistivo e as

perfilagens eletrorresistivas foram realizados durante a época de estiagem e não foi

possível fazer uma comparação dos resultados obtidos com o cone resistivo durante o

período de chuvas.

Lunne et al. (1997) reportaram que o cone resistivo tem sido empregado com sucesso

em solos contaminados. Os autores apontam que é importante que seja obtida a condutividade

do perfil sem contaminação, ou seja, a condutividade referente ao “background” para fins de

comparação. Para solos relativamente uniformes, é possível desenvolver uma correlação local

entre a condutividade do solo e dos contaminantes selecionados. Os autores destacam que esta

comparação pode indicar pontos específicos nos quais devem ser realizadas as amostragens e

instalação de poços de monitoramento. É com essa abordagem que este capítulo foi delineado

em sua parte principal.

4.2 comparação entre os resultados do cone resistivo e os resultados de

umidade

Sabe-se, pela Lei de Archie (1942), que o grau de saturação tem grande influência nos

- 76 -

valores de resistividade elétrica (condutividade), especialmente para baixos graus de

saturação. Este aspecto foi discutido por Daniel et al. (2002), no último simpósio americano

de geofísica aplicada ao meio ambiente, destacando-se os resultados do ensaio RCPTU na

zona não saturada de um perfil de solo arenoso.

Analisou-se neste item a influência da umidade “in situ” do solo na resistividade

elétrica, comparando-se os resultados obtidos do cone resistivo com a umidade do solo tanto

no depósito de lodo quanto na margem do lago.

As Figuras 4.1 a e b mostram a variação da umidade de campo e da resistividade

elétrica com a profundidade (em metros), respectivamente, em sondagens verticais realizadas

no depósito de lodo, e a Figura 4.2 mostra a correlação existente entre esses dois parâmetros

do solo. Os valores de umidade utilizados foram os coletados no mesmo dia da realização das

sondagens verticais de cone resistivo. Na Figura 4.2, os valores ao lado dos pontos são as

profundidades de amostragem.

W(%) (21/10) - Depósito de Lodo

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 5 10 15 20 25

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)

Resistividade Elétrica x ProfundidadeDepósito de Lodo

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 1000 2000 3000 4000

Resistividade Elétrica (Ohm-m)

Prof

undi

dade

(m) CR1

CR2

CR3

CR4

(a) (b)

Figura 4.1 – Umidade de campo (a) e Resistividade Elétrica do Solo (b) medidas em

21/10/2003 no depósito de lodo.

- 77 -

Umidade de Campo x Resistividade Elétrica

1,0m

4,0m

2,0m

3,0m

y = -0,0447x + 173,79R2 = 0,3404

0

5

10

15

20

25

3400 3450 3500 3550 3600

Resistvidade Elétrica (Ohm-m)

Um

idad

e de

Cam

po (%

)

Figura 4.2 – Resistividade Elétrica x Umidade do Solo (21/10/2003 – depósito de lodo).

Na Figura 4.2 observa-se que os valores da resistividade elétrica do solo variaram

pouco, mantendo-se praticamente constantes com a profundidade, apesar da variação da

umidade, esse fato deve-se provavelmente ao fato de que a umidade do solo nesta área estava

muito baixa na época da realização do ensaio de cone resistivo, fazendo com que os valores

de resistividade elétrica medida com o cone resistivo fosse mascarado.

Na Figura 4.3 (a e b) são mostrados os valores de umidade de campo e de resistividade

elétrica do solo coletados na margem do lago Paranoá. Na Figura 4.4 é apresentada a

correlação entre esses parâmetros do solo nesta região.

- 78 -

W(%) (21/10) - Margem do Lago

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

35,00 40,00 45,00 50,00

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)

Resistividade Elétrica x Profundidade Margem do lago

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 100 200 300

Resistividade Elétrica (Ohm-m)

Prof

undi

dade

(m)

CR6

CR7

CR8

(a) (b)

Figura 4.3 – Umidade de campo (a) e Resistividade Elétrica do Solo (b) medidas em

28/10/2003 na margem do lago.

Umidade de Campo x Resistividade Elétrica

3,0m

2,0m

4,0m

1,0m

y = -0,0557x + 49,288R2 = 0,5265

30

35

40

45

50

0 50 100 150 200

Resistvidade Elétrica (Ohm-m)

Um

idad

e de

Cam

po (%

)

Figura 4.4 – Resistividade Elétrica x Umidade do Solo (28/10/2003 – margem do lago).

Pode-se observar na Figura 4.4 que existe uma correlação linear entre os parâmetros

de resistividade elétrica e umidade de campo. A correlação encontrada entre esses parâmetros

na margem do lago Paranoá foi um pouco melhor que a encontrada no depósito de lodo e isso

- 79 -

ocorreu devido a umidade do solo na área ser mais elevada, o que fez com que os valores de

resistividade elétrica obtidos com o cone resistivo fossem mais confiáveis.

Analisando os gráficos da resistividade elétrica versus umidade de campo no depósito

de lodo e na margem do lago, mostrados anteriormente, pode-se dizer que a resposta do cone

resistivo é melhor para solos com umidade maior que 30%, resultando em uma boa correlação

entre os parâmetros e essa resposta pode se tornar mais confiável com o aumento desta

umidade. Já para solos com umidade menor que 30% o equipamento se torna menos sensível

e pode mascarar os verdadeiros resultados.

Os elevados valores de resistividade obtidos para o depósito de lodo (muito superiores

que os da margem do lago) estão muito além dos valores esperados, sendo, sem dúvida, um

efeito do baixo grau de umidade nesta região. Desta forma, daqui para frente estes valores

serão desprezados.

4.3 COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS DO CONE RESISTIVO

E OS RESULTADOS DAS ANÁLISES QUÍMICAS

4.3.1 Resistividade Elétrica x Análises Químicas do Solo

Comparou-se os resultados das análises químicas do solo das três regiões estudadas a

cada metro de profundidade e observou-se que, no depósito de lodo (AS1) e na margem do

lago (AS6), as concentrações dos parâmetros analisados estavam acima dos valores esperados,

cuja referência eram os valores encontrados no campo de futebol (AS8), área livre de

contaminação pelo lodo biossólido. Este fato infere, portanto, que estes parâmetros servem

como indicadores de contaminação do solo. As Figuras 4.5 a 4.17 apresentam os gráficos com

essas comparações.

- 80 -

Cálcio (Ca) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4

Ca (cmolc/dm3)

Prof

undi

dade

(m) Ca -

AS8Ca -AS6Ca -AS1

Magnésio(Mg) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 0,5 1 1,5 2

Mg (cmolc/dm 3)

Prof

undi

dade

(m) Mg -

AS8Mg -AS6Mg -AS1

Figura 4.5 – Comparação da Concentração de

Cálcio nas áreas analisadas. Figura 4.6 – Comparação da Concentração de

Magnésio nas áreas analisadas.

pH (H2O) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

5 6 7 8

pH em água (1:2,5)

Prof

undi

dade

(m) pH

(H2O) -AS8pH(H2O) -AS6pH(H2O) -AS1

pH (KCl 1N) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

4 5 6 7

pH em KCl 1N (1:1)Pr

ofun

dida

de (m

)

pH (KCl1N) -AS8

pH (KCl1N) -AS6

pH (KCl1N) -AS1

Figura 4.7 – Comparação da Concentração de pH em água nas áreas analisadas.

Figura 4.8 – Comparação da Concentração de pH em KCl 1N nas áreas analisadas.

Potássio (K) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

K (cmolc/dm3)

Prof

undi

dade

(m) K - AS8

K - AS6

K - AS1

Sódio (Na) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Na (cmolc/dm3)

Prof

undi

dade

(m)

Na -AS8

Na -AS6

Na -AS1

Figura 4.9 – Comparação da Concentração de Potássio nas áreas analisadas.

Figura 4.10 – Comparação da Concentração de Sódio nas áreas analisadas.

- 81 -

Valor S x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6

Valor S (cmolc/dm3)

Prof

undi

dade

(m) Valor S

- AS8

Valor S- AS6

Valor S- AS1

Acidez total (H+Al) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

1 1,5 2 2,5 3

H+Al (cmolc/dm3)

Prof

undi

dade

(m)

Acideztotal(H+Al) -AS8Acideztotal(H+Al) -AS6Acideztotal(H+Al) -AS1

Figura 4.11 – Comparação da Concentração do Valor S nas áreas analisadas.

Figura 4.12 – Comparação da Concentração de Acidez total nas áreas analisadas.

Valor T ou C.T.C. x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8

C.T.C. (cmolc/m 3)

Prof

undi

dade

(m) C.T.C. -

AS8

C.T.C. -AS6

C.T.C. -AS1

Saturação de bases (%V) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80

%VPr

ofun

dida

de (m

)

%V -AS8

%V -AS6

%V -AS1

Figura 4.13 – Comparação da Concentração de C.T.C. nas áreas analisadas.

Figura 4.14 – Comparação da Saturação de Bases nas áreas analisadas.

Carbono Orgânico(C) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 4 8 12 16 20

C (g/kg)

Prof

undi

dade

(m) C - AS8

C - AS6

C - AS1

Matéria Orgânica(MO) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40

MO (g/kg)

Prof

undi

dade

(m)

MO -AS8

MO -AS6

MO -AS1

Figura 4.15 – Comparação da Concentração de

Carbono orgânico nas áreas analisadas. Figura 4.16 – Comparação da Concentração de

Matéria Orgânica nas áreas analisadas.

- 82 -

Fósforo (P) x Profundidade

0

1

2

3

4

5

6

0 40 80 120 160 200 240

P (mg/dm3)

Prof

undi

dade

(m) P - AS8

P - AS6

P - AS1

Figura 4.17 – Comparação da Concentração de Fósforo nas áreas analisadas.

Baseando-se nos resultados das análises químicas do solo, pode-se afirmar que o

mesmo, tanto no depósito de lodo quanto na margem do lago, sofreu alteração na sua

composição devido à deposição do lodo biossólido. Quando comparados aos resultados

obtidos no campo de futebol, os valores dos parâmetros estão elevados, podendo-se dizer que

o solo naquelas regiões encontra-se contaminado.

Posteriormente foram comparados os valores de resistividade elétrica do solo com

cada um dos parâmetros das análises químicas do mesmo, de forma a encontrar correlações

entre esses e a resistividade elétrica que pudessem ser utilizadas como indicativos de

contaminação do solo.

Como as amostras de solo para as análises químicas foram coletadas a cada metro de

profundidade, e os valores de resistividade elétrica foram coletados a cada 20 cm e 10 cm (no

depósito de lodo e na margem do lago, respectivamente), optou-se por fazer uma média entre

quatro valores subseqüentes de resistividade elétrica, correspondentes à profundidade na qual

a amostra de solo foi coletada. Por exemplo, a primeira amostra de solo da sondagem vertical

A1 foi coletada entre 0,5m e 1,0m, então foi feita a média dos valores de resistividade elétrica

com os dados da sondagem vertical CR1, coletados entre 0,6m e 1,2m, e tal procedimento foi

repetido a cada profundidade. Feito isso, pôde ser feita a comparação entre os valores de

resistividade elétrica e cada um dos parâmetros da análise química do solo, de modo a

encontrar a possível correlação existente entre eles.

As Figuras 4.18 a 4.30 apresentam as correlações entre os valores de resistividade

- 83 -

elétrica do solo e os parâmetros das análises químicas do mesmo, variando com a

profundidade, na margem do lago (AS6), lembrando-se que até à profundidade de 2,8m a

região foi considerada não saturada, e após os 3m de profundidade (abaixo do nível d’água) a

região foi considerada como saturada. As correlações lineares foram obtidas através do

método dos mínimos quadrados ajustadas por uma reta.

Nas figuras apresentadas, os valores ao lado de cada ponto representam a

profundidade de amostragem. Os valores em 1m e 2m são pontos na região não saturada,

enquanto que os valores em 3m e 3,5m são pontos na região saturada.

Resistividade Elétrica x CálcioAS6

3,0m3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,7997

0

50

100

150

200

250

2,4 2,6 2,8 3 3,2

Ca (cmolc/dm3)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.18 – Resistividade elétrica do solo x Cálcio (Ca).

Resistividade Elétrica x MagnésioAS6

3,0m1,0m

2,0m

3,5m

R2 = 0,5281

0

50

100

150

200

250

0 0,5 1 1,5 2

Mg (cmolc/dm3)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.19 – Resistividade Elétrica do Solo x Magnésio (Mg).

Resistividade Elétrica x pH em águaAS6

1,0m

2,0m

3,5m3,0mR2 = 0,377

0

50

100

150

200

250

6,7 6,8 6,9 7 7,1 7,2 7,3

pH em água

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.20 – Resistividade Elétrica do Solo x pH em água.

Resistividade Elétrica x Valor SAS6

1,0m

2,0m

3,5m

3,0m

R2 = 0,5055

0

50

100

150

200

250

2 3 4 5 6

Valor S (cmolc/dm3)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm*m

)

Figura 4.21 – Resistividade Elétrica do Solo x Valor S.

- 84 -

Resistividade Elétrica x Valor T(C.T.C.)AS6

1,0m

2,0m

3,5m3,0m

R2 = 0,5845

0

50

100

150

200

250

4 5 6 7 8

C.T.C. (cmolc/dm3)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm*m

)

Figura 4.22 – Resistividade Elétrica do Solo x Capacidade de Troca Catiônica (C.T.C.).

Resistividade Elétrica x FósforoAS6

1,0m

2,0m

3,5m

3,0m

R2 = 0,504

0

50

100

150

200

250

0 40 80 120 160 200 240

P (mg/dm3)R

esis

tivid

ade

Elét

rica

(Ohm

-m)

Figura 4.23 – Resistividade Elétrica do Solo x Fósforo.

Resistividade Elétrica x pH em KCl 1NAS6

3,0m3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,0071

0

50

100

150

200

250

6,45 6,5 6,55 6,6 6,65 6,7 6,75

pH em KCl 1N

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.24 – Resistividade Elétrica do Solo x pH em KCl 1N.

Resistividade Elétrica x PotássioAS6

3,0m

3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,1557

0

50

100

150

200

250

0 0,2 0,4 0,6

K (cmolc/dm3)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.25 – Resistividade Elétrica do Solo x Potássio.

- 85 -

Resistividade Elétrica x SódioAS6

3,0m3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,00220

50

100

150

200

250

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Na (cmolc/dm3)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.26 – Resistividade Elétrica do Solo x Sódio.

Resistividade Elétrica x Acidez Total (H + Al)AS6

3,0m3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,6068

0

50

100

150

200

250

1 1,5 2 2,5

H + Al (cmolc/dm3)R

esis

tivid

ade

Elét

rica

(Ohm

-m)

Figura 4.27 – Resistividade Elétrica do Solo x Acidez Total.

Resistividade Elétrica x Saturação de BasesAS6

3,0m3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,0292

0

50

100

150

200

250

60 65 70 75 80

%V

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.28 – Resistividade Elétrica do Solo x Saturação de Bases.

Resistividade Elétrica x Carbônico OrgânicoAS6

3,0m3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,2247

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20

C (g/kg)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.29 – Resistividade Elétrica do Solo x Carbono Orgânico.

- 86 -

Resistividade Elétrica x Matéria OrgânicaAS6

3,0m

3,5m

2,0m

1,0m

R2 = 0,2219

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40

MO (g/kg)

Res

istiv

idad

e El

étric

a (O

hm-m

)

Figura 4.30 – Resistividade Elétrica do Solo x Matéria Orgânica.

Dos gráficos, observa-se, que alguns parâmetros como o Cálcio (Ca), o Magnésio

(Mg), Valor S, a Capacidade de Troca Catiônica (C.T.C.), o Fósforo (P) e a Acidez Total

(H+Al) apresentaram as correlações mais significativas com a resistividade elétrica do solo,

sendo possível o uso desses parâmetros como bons indicadores de contaminação do mesmo.

Já os parâmetros como o Potássio (K), o pH em água, o Carbono Orgânico (C), a

Matéria Orgânica (MO), o pH em KCl 1N, o Sódio (Na) e a Saturação por Bases (%V) não

apresentaram boas correlações com a resistividade elétrica do solo, não podendo ser, em

princípio, utilizados como indicadores de contaminação. A Tabela 4.1 apresenta as equações

propostas a partir das correlações obtidas e o limite para o qual essas equações podem ser

utilizadas.

Tabela 4.1- Equações propostas para as correlações encontradas.

Parâmetro Local Equação Proposta R2 Limite da equação

Ca Margem do lago y = 286,87x – 691,43 R2 = 0,7997 x ≥ 2,5 (cmolc/dm3)

Mg Margem do lago y = 139,82x – 41,81 R2 = 0,5281 x ≥ 0,3 (cmolc/dm3)

Valor S Margem do lago y = 68,46x – 186,69 R2 = 0,5055 x ≥ 2,8 (cmolc/dm3)

H + Al Margem do lago y = 167,7x – 212,33 R2 = 0,6068 x ≥ 1,3 (cmolc/dm3)

C.T.C. Margem do lago y = 53,13x – 223,13 R2 = 0,5845 x ≥ 4,3 (cmolc/dm3)

P Margem do lago y = 0,516x + 57,58 R2 = 0,504

- 87 -

Sabendo-se que a umidade influencia os resultados de resistividade elétrica obtidos

com o cone resistivo e observando-se a comparação das concentrações dos diversos

parâmetros químicos entre o campo de futebol e o depósito de lodo e a margem do lago, pode-

se dizer que essas correlações poderiam ser melhores caso a umidade do solo fosse mais alta

nos metros iniciais.

4.3.2 Resistividade Elétrica x Análises Químicas do Fluido

A coleta de líquidos intersticiais é um dado experimental valioso para potencializar a

interpretação dos resultados medidos. Diversos autores (Brandl e Robertson, 1997; Watabe et

al., 2002; Lunne et al, 1997; Pacheco, 2004) enfatizam a necessidade de obter amostras dos

fluidos intersticiais e reportam a existência de diferentes equipamentos com essa finalidade. A

principal vantagem é a obtenção da condutividade elétrica do fluido.

Nas Figuras 4.31, 4.32 e 4.33 são apresentadas comparações entre os valores dos

parâmetros das análises químicas das amostras de fluido, coletadas na vertical AF1, e no lago

Paranoá (AF2), com os valores máximos admitidos pela resolução nº 20 do CONAMA.

Na Figura 4.34 é feita uma comparação entre a condutividade elétrica da amostra de

fluido coletada na sondagem vertical AF1, a uma profundidade de 3,0m, a condutividade

elétrica da amostra de fluido coletada no lago Paranoá (medida com um condutivímetro), a

condutividade elétrica citada por Lunne et al. (1997) para água doce e a condutividade elétrica

do solo (vertical CR6) na profundidade de 3,0m.

Valores de pH

6,7

6,8

6,9

7

7,1

7,2

7,3

7,4

7,5

7,6

Valo

res

de p

H

Amostra deFluidoIntersticial

Valor Padrãodo CONAMA20

Amostra deFluido do lagoParanoá

Figura 4.31 – Comparação entre o pH das amostras de fluido coletadas e o valor máximo

aceito pelo CONAMA 20.

- 88 -

Valores de Sólidos Totais

0

100

200

300

400

500

600

Sólid

os to

tais

(mg/

l)Amostra deFluidoIntersticial

Valor Padrãodo CONAMA20

Amostra deFluido do lagoParanoá

Figura 4.32 – Comparação entre os valores de sólidos totais encontrados nas amostras de

fluido e o valor máximo aceito pelo CONAMA 20.

Valores de Fósforo Total

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

Fósf

oro

Tota

l (m

g/l)

Amostra deFluidoIntersticial

Valor Padrãodo CONAMA20

Amostra deFluido dolago Paranoá

Figura 4.33 – Comparação entre os valores de fósforo total encontrados nas amostras de

fluido coletadas e o valor máximo aceito pelo CONAMA 20.

- 89 -

Condutividade Elétrica (Solo x Fluido)

0

100

200

300

400

500

600

700

Con

dutiv

idad

e El

étric

a (u

S/cm

) Cond. Elétrica daamostra de águado lago Paranoá

Cond. Elétrica daamostra de fluidointersticial (AF1)

Condutividadeelétrica do solo(CR6)

Cond. Elétricapara água doce(Lunne et al., 1997)

Figura 4.34 – Valores de condutividade elétrica do solo e fluido coletados a 3,0m de

profundidade na margem do lago e da amostra de fluido do lago Paranoá.

Os valores dos parâmetros encontrados nas amostras de fluido coletadas na sondagem

vertical AF1 e no lago Paranoá (AF2) estão dentro dos valores padrões estipulados pela

resolução nº 20 do CONAMA, com exceção do valor de fósforo total da amostra da

sondagem vertical AF1, que é muito superior ao permitido. Sem dúvida, o lençol freático

nesta região sofreu uma alteração devido a deposição do lodo, o que justificaria esse valor

elevado de fósforo total.

Segundo Lunne et al. (1997), o valor típico de condutividade da água doce é

665 cmS /μ . O valor encontrado na amostra de fluido intersticial (vertical AF1) foi de

607 cmS /μ , e na amostra colhida no lago Paranoá, foi de 623 cmS /μ , bem próximos do valor

de condutividade elétrica para a água doce. Portanto, os valores apresentados indicam que

nesta região o lençol não está contaminado. Apesar do valor de fósforo total encontrado na

amostra do fluido intersticial ser muito elevado, e do solo nesta região estar contaminado, tal

contaminação chega até o lençol freático em níveis aceitáveis, não comprometendo o curso

d’água.

- 90 -

4.4 comparação entre os resultados do cone resistivo e os resultados da

perfilagem eletroresistiva

Os dados de resistividade obtidos pela perfilagem foram processados produzindo seis

mapas de resistividade elétrica de diferentes níveis de profundidade que representam isolinhas

de resistividade. Optou-se, porém, por apresentar os mapas dos níveis 1, 3 e 5, sendo que

estes níveis correspondem aproximadamente às profundidades de 0,5m, 1,5m e 2,5m (Figura

4.35). A Figura 4.36 apresenta um perfil que representa uma pseudo-seção elétrica, que foi

construída utilizando-se os dados nos seis níveis de profundidade, correspondentes à posição

10 metros de cada linha. As Figuras 4.37 e 4.38 mostram a variação da resistividade elétrica

com a profundidade, obtidas através da perfilagem eletroresistiva no depósito de lodo e no

campo de futebol, respectivamente.

A Figura 4.39 mostra os valores de resistividade elétrica do solo do depósito de lodo,

em função da profundidade, nas sondagens verticais de cone resistivo CR1, CR2, CR3 e CR4.

Os dados da sondagem CR5 foram desprezados por apresentarem incoerências. Essas

sondagens verticais foram realizadas na região contida entre as linhas A3B3 e A1B1, como

mostrado no desenho esquemático do Capítulo 3, Figura 3.33.

Nas Figuras 4.40 e 4.41 pode-se observar os valores de resistividade elétrica do solo

obtidos pela perfilagem elétrica na margem do lago variando com a profundidade, enquanto

na Figura 4.42 são mostrados os valores de resistividade elétrica obtidos das sondagens

verticais de cone resistivo CR6, CR7 e CR8 realizadas na margem do lago, na área contida

entre 0 e 12m da seção resistiva, mostrada na Figura 4.40.

- 91 -

Figura 4.35 - Mapas correspondentes aos níveis 1, 3 e 5 (aproximadamente 0,5 metros, 1,5

metros e 2,5 metros de profundidade).

05

1015

2025

metro

s

05101520253035404550 metros

0500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Ohm.

m

A1

B1

A2

B2

A3

B3

A4

B4

A5

B5

A6

B6

CD

Resis

tivida

de el

étrica

apare

ntePr

ofund

idade

aprox

imad

a: 0,5

mDa

ta: 07

/11/20

03

05

1015

2025

metro

s

05101520253035404550 metros

0500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Ohm.

m

A5

B5

A6

B6

A4

B4

A3

B3

A2

B2

A1

B1

D C

Resis

tivida

de el

étrica

apare

ntePr

ofund

idade

aprox

imad

a: 1,5

mDa

ta: 07

/11/20

03

05

1015

2025

metro

s

05101520253035404550 metros

0500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Ohm.

m

A5

B5

A6

B6

A4

B4

A3

B3

A2

B2

A1

B1

D C

Resis

tivida

de el

étrica

apare

ntePr

ofund

idade

aprox

imad

a: 2,5

mDa

ta: 07

/11/20

03

- 92 -

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50metros

met

ros

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Ohm.m

1,0

2,0

3,0

Pseudo-seção de resistividade aparente na linha C-D. Data: 07/11/2003.

C D

Figura 4.36 - Perfil CD de resistividade elétrica na área de estudo.

Perfilagem Eletroresistiva x Profundidade - Depósito de Lodo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 500 1000 1500

Resistividade Elétrica (Ohm.m)

Prof

undi

dade

(m)

Perfilagem Eletroresistiva x Profundidade - Campo de futebol

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 1000 2000 3000

Resistividade Elétrica (Ohm.m)

Prof

undi

dade

(m)

Figura 4.37 – Perfilagem Eletrorresistiva no

Depósito de Lodo.

Figura 4.38 – Perfilagem Eletrorresistiva no

Campo de Futebol.

- 93 -

Resistividade Elétrica - Depósito de Lodo

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Rasistividade Elétrica (Ohm-m)Pr

ofun

dida

de (m

)

RESIST.(ohm-m) CR1

RESIST.(ohm-m) CR2

RESIST.(ohm-m) CR3

RESIST.(ohm-m) CR4

RESIST.(ohm-m)Perfilagem

Figura 4.39 – Resistividade elétrica do solo no depósito de lodo variando com a

profundidade, em metros.

Observou-se na Figura 4.35 que os mapas dos 3 níveis apresentam porções com baixos

valores (0 a 1500 Ohm-m), indicando um meio menos resistivo, enquanto outras porções

apresentam valores mais altos (1500 a 4000 Ohm.m) e, conseqüentemente, mais resistivos. A

pseudo-seção elétrica, mostrada na Figura 4.36, permitiu observar a variação da resistividade

em duas dimensões (distância e profundidade), indicando um meio menos resistivo no

depósito de lodo (próximo a C), enquanto no campo de futebol (próximo a D) os valores são

mais altos, sendo mais resistivos, havendo provavelmente uma relação entre as regiões menos

resistivas (nos mapas e perfil), com a contaminação por lodo.

Observou-se também que os resultados de resistividade elétrica obtidos no depósito de

lodo, através do cone resistivo, foram muito superiores aos resultados obtidos utilizando a

perfilagem eletroresistiva em todas as profundidades, reforçando o que foi dito anteriormente

quanto à sensibilidade do cone resistivo à umidade do solo.

- 94 -

Figura 4.40 - Perfil CD de resistividade elétrica na área de estudo.

Perfilagem Eletroresistiva x Profundidade - Margem do Lago

00,5

11,5

22,5

33,5

0 50 100 150 200

Resistividade Elétrica (Ohm.m)

Pro

fund

idad

e (m

)

Figura 4.41 – Variação da resistividade elétrica com a profundidade.

- 95 -

Resistividade Elétrica - Margem do Lago

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Resitividade Elétrica (Ohm-m)P

rofu

ndid

ade

(m)

RESIST.(ohm-m) CR6

RESIST.(ohm-m) CR7

RESIST.(ohm-m) CR8

RESIST.(ohm-m)Perfilagem

Figura 4.42 – Resistividade elétrica do solo na margem do lago variando com a profundidade, em metros.

Na margem do lago, os valores de resistividade elétrica obtidos, utilizando os dois

equipamentos, foram da mesma ordem em todas as profundidades, reforçando o que foi

colocado anteriormente quanto à umidade do solo, e ressaltando que os dados obtidos do cone

resistivo são mais representativos e têm valores mais próximos dos da perfilagem

eletroresistiva em regiões com umidade mais elevada. No presente estudo esta umidade foi da

ordem de 30%.

4.5 fator de forma na margem do lago

A razão entre a condutividade do fluido e a condutividade integral do solo é definida

como o fator de forma (Weemees, 1990; Jackson et al., 1978, citado por Pacheco, 2004), que

é uma propriedade de um determinado tipo de solo, a qual varia com o índice de vazios e é

dependente da forma dos grãos. A relação entre a condutividade do fluido e a condutividade

integral, é uma reta que passa na origem, pois por hipótese, a condutividade integral, tem que

ser nula quando a condutividade do fluido for igual a zero.

- 96 -

O termo Fator de Forma refere-se à forma dos grãos, pois se admite que a condução

elétrica varie exclusivamente em função da geometria dos canalículos formados entre os grãos

do esqueleto sólido (Weemees, 1990).

Calculou-se o fator de forma (FF) para cada sondagem vertical de cone resistivo,

realizada na margem do lago, pois só nesta região foi possível se determinar a resistividade

elétrica do fluido na profundidade em que sua amostra foi coletada, e em profundidade similar

à do local de realização da sondagem vertical do cone resistivo. O resultado é mostrado

adiante, na Figura 4.43.

Fator de Forma - Margem do lago

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

CR6 CR7 CR8

Verticais

Fato

r de

Form

a

FF

Figura 4.43 – Fator de Forma (FF) do solo na margem do lago.

Observa-se que os fatores de forma encontrados variam entre 3 e 5 e que estão dentro

da faixa de variação encontrada na literatura (3 a 6 para areias (Pacheco, 2004). Infelizmente,

não pôde ser feita a coleta de mais amostras de fluido, impossibilitando seu cálculo para o

todo o perfil do solo. Vale salientar que os valores do FF encontrados na literatura são de

solos arenosos, enquanto o solo aqui analisado é argiloso. Para obter valores mais

representativos deste parâmetro são necessários mais estudos com o solo local.

- 97 -

Capítulo 5 5

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

5.1. INTRODUÇÃO

Neste capítulo são apresentadas as principais conclusões desta pesquisa. Também são

feitas sugestões para a continuidade de temas propostos neste trabalho em pesquisas futuras.

A aplicação do cone resistivo em investigações geoambientais é apresentada, abordando-se a

umidade do solo, posição do nível d’água, resistividade elétrica e amostragens de água e solo.

5.2. CONCLUSÕES

A execução de sondagens verticais de cone resistivo na área não contaminada (campo

de futebol), que possui as mesmas características mineralógicas e geológicas das outras áreas

(depósito de lodo e margem do lago), para a determinação de valores de referência de

resistividade elétrica, não foi possível devido às limitações do equipamento, pois o mesmo

seria danificado com a cravação. O nível d’água no depósito de lodo não foi atingido devido

à limitação citada anteriormente e ao fato do equipamento atingir sua capacidade máxima de

ancoragem, não gerando reação suficiente para a cravação, inviabilizando, portanto, a

avaliação da concentração de contaminantes no lençol para essa área. Mesmo assim,

analisando-se os resultados obtidos através de todos os ensaios realizados concluiu-se que:

1. As coletas das amostras de solo e fluido com os amostradores nas regiões onde se

identificou contaminação e na área não contaminada permitiram a comparação entre as

características e parâmetros dessas áreas, possibilitando determinar a concentração dos vários

componentes químicos do mesmo e do seu pH. Com isso, pôde ser feita a confirmação dos

resultados obtidos com o cone resistivo como ferramenta de investigação geoambiental em

regiões saturadas;

2. Como já citado por Pacheco (2004), Nascimento (2003) e por outros autores, os

valores de resistividade são fortemente influenciados pela umidade do solo. A tentativa de

avaliar os resultados das sondagens verticais de cone resistivo no depósito de lodo foi difícil

- 98 -

devido à baixa umidade do solo nesta região, que mascarou esses resultados. Em regiões não

saturadas, o valor da condutividade dos grãos e da superfície das partículas de argila passa a

ter uma parcela de contribuição maior para a condutividade total, e se torna mais significativa.

3. Na margem do lago, onde a umidade do solo é maior, pôde-se confirmar através dos

valores de resistividade obtidos a partir das verticais CR6, CR7 e CR8 uma possível

contaminação na região, que foi também detectada pela perfilagem eletroresistiva superficial.

Com base nisto, foram definidos pontos de correlação entre a presença de contaminantes e a

resistividade medida pelo equipamento no solo e fluido.

4. Alguns dos parâmetros obtidos a partir das análises químicas do solo indicaram

haver alguma correlação entre eles e a resistividade elétrica do solo, podendo ser utilizados

como indicadores de contaminação que confirmam a indicação dos ensaios de resistividade.

No estudo aqui realizado, estes parâmetros químicos foram a concentração de Cálcio (Ca) e

de Magnésio (Mg), o valor S, a Capacidade de Troca Catiônica (C.T.C.), a concentração de

Fósforo (P) e a Acidez Total do solo. Já outros parâmetros, como a Saturação de Bases (%V),

o pH do solo em água, a concentração de Sódio (Na), as concentrações de Carbono Orgânico

e de Matéria Orgânica, o Potássio (K) e o pH em KCl, não mostraram ter alguma correlação

com a resistividade elétrica do solo, não podendo, portanto, ser utilizados para confirmar os

resultados de resistividade elétrica obtidos com o cone resistivo.

5. A interpretação de resultados das sondagens verticais de cone resistivo,

especialmente em solos tropicais, deve ser feita em conjunto com amostragem de solo e de

fluido, utilizando amostradores da tecnologia “direct-push”, para que os a influência da

umidade do solo e da composição química do mesmo possa ser avaliada com segurança,

especialmente quando o interesse da investigação for a identificação de contaminantes.

6. Os resultados das análises químicas realizadas nas amostras de água coletadas do

lençol com o amostrador de fluido, e da superfície do lago, indicam que apesar da alta

concentração de contaminantes e dos altos valores de condutividade elétrica no solo, o lençol

subterrâneo e o lago não sofreram danos relevantes, ou seja, não estão contaminados. Os

resultados das análises químicas do solo no depósito de lodo, em conjunto com os resultados

da perfilagem eletroresistiva foram utilizados para comprovar a contaminação do mesmo,

visto que os valores de resistividade obtidos nas verticais do cone resistivo foram alterados

pela baixa umidade da região.

- 99 -

7. No depósito de lodo foram utilizados os resultados das análises químicas do solo, os

valores de resistividade obtidos com a perfilagem eletrorresistiva e o histórico de uso do local

pela CAESB para confirmar a contaminação do terreno, visto que, em função da baixa

umidade do mesmo na região, haviam dúvidas em relação à confiabilidade dos dados obtidos

com o cone resistivo nesta área. Conclui-se, portanto, que o cone resistivo, isoladamente, não

é a ferramenta mais adequada para detectar a contaminação do solo em regiões não saturadas.

8. A análise conjunta de todos os ensaios realizados na ETE Norte, da CAESB, mostra

que a deposição do lodo afetou o solo da região e que o corpo d’água ainda não foi

comprometido, porém, com a continuação dessa prática tal comprometimento do lençol

freático poderá ocorrer.

5.3. SUGESTÕES

Sugere-se para pesquisas futuras as seguintes ações:

a) A instalação de poços de monitoramento no campo de futebol, no depósito de lodo e

na margem do lago, locados a partir dos resultados dos ensaios geofísicos, além do

monitoramento contínuo destes no sentido de determinar o possível agravamento da

contaminação. Além disso, um tratamento no solo da região, no intuito de evitar que o resíduo

do tratamento dos esgotos da estação de tratamento chegasse até o lençol freático, deveria ser

realizado;

b) A adaptação do amostrador de fluido para o solo da região, de forma a facilitar a

amostragem, e realização de coletas periódicas de amostras de fluido, acompanhando a

evolução da contaminação ao longo do tempo;

c) Avaliação de outras possíveis fontes de contaminação, utilizando o cone resistivo

em conjunto com outras técnicas de investigação geo-ambiental. Além disso, ensaios de

laboratório devem ser realizados para determinar os fatores que afetam a resistividade em

solos tropicais ou em solos predominantemente argilosos;

d) Realização de ensaios de cone resistivo em áreas contaminadas e não contaminadas

para obtenção direta de um possível contraste de resultados e aperfeiçoamento das correlações

aqui apresentadas.

- 100 -

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 6

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- 105 -

ANEXO 1 7

RESULTADOS DAS VERTICAIS DE CONE RESISTIVO

Vertical CR1 Vertical CR2Local Depósito de lodo Local Depósito de lodoData 21/10/2003 Data 21/10/2003

Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm) Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm)

0,2 2274,89 0,2 3427,23 0,4 3478,81 0,4 3496,34 0,6 3559,15 0,6 3505,18 0,8 3577,51 0,8 3496,34 1 3577,51 1 3514,06

1,2 3605,41 1,2 3505,18 1,4 3514,06 1,4 3496,34 1,6 3577,51 1,6 1982,28 1,8 3368,96 1,8 3496,34 2 3559,15 2 2569,95

2,2 3577,51 2,2 3505,18 2,4 3183,38 2,4 3505,18 2,6 3296,89 2,6 3505,18 2,8 3385,40 2,8 2742,73 3 3540,98 3 3496,34

3,2 3444,25 3,2 3505,18 3,4 3540,98 3,4 3336,54 3,6 3496,34 3,6 3183,38 3,8 3522,99 3,8 3227,83 4 3577,51 4 3559,15

Vertical CR3 Vertical CR4Local Depósito de lodo Local Depósito de lodoData 21/10/2003 Data 21/10/2003

Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm) Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm)

0,2 3803,13 0,2 1373,68 0,4 3393,69 0,4 1692,08 0,6 2934,21 0,6 2202,64 0,8 3505,18 0,8 3154,42 1 3461,44 1 3304,74

1,2 3643,29 1,2 3385,40 1,4 3478,81 1,4 3227,83 1,6 3304,74 1,6 3154,42 1,8 3385,40 1,8 3227,83 2 3304,74 2 3304,74

2,2 3559,15 2,2 3304,74 2,4 2775,67 2,4 3227,83 2,6 3050,36 2,6 2775,67 2,8 3385,40 2,8 3227,83 3 3406,19 3 2500,45

3,2 3427,23 3,2 3227,83 3,4 3427,23 3,4 2274,89 3,6 3586,76 3,6 2523,19 3,8 3614,80 3,8 3084,28 4 3605,41 4 3154,42

- 106 -

Vertical CR5 Vertical CR6Local Depósito de lodo Local Margem do lagoData 21/10/2003 Data 28/10/2003

Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm) Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm) 0,2 352,95 0,2 872,49 0,4 640,74 0,3 274,37 0,6 3470,10 0,4 519,53 0,8 3452,83 0,5 651,27 1 3496,34 0,6 872,49

1,2 3514,06 0,7 61,29 1,4 3030,37 0,8 70,70 1,6 3368,96 0,9 54,29 1,8 654,34 1 122,19 2 139,45 1,1 84,92

2,2 110,95 1,2 216,26 2,4 36,14 1,3 321,06 2,6 23,47 1,4 80,00 2,8 26,87 1,5 52,05 3 287,33 1,6 229,61

3,2 1760,82 1,7 101,47 3,4 1765,30 1,8 460,84 3,6 2633,38 1,9 195,12 3,8 2873,42 2 219,65 4 2897,43 2,1 121,89

2,2 108,57 2,3 40,48 2,4 31,30 2,5 31,86 2,6 30,10 2,7 24,93 2,8 32,03 2,9 56,34 3 59,61 3,1 72,55 3,2 76,38 3,3 82,30 3,4 83,29 3,5 85,63 3,6 88,89

- 107 -

Vertical CR7 Vertical CR8 Local Margem do lago Local Margem do lago Data 28/10/2003 Data 28/10/2003

Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm) Profundidade (m) Resistividade Elétrica (Ωm)

0,2 46,99 0,2 91,57 0,3 232,77 0,3 438,97 0,4 197,15 0,4 457,80 0,5 139,58 0,5 548,29 0,6 600,51 0,6 549,37 0,7 760,12 0,7 554,20 0,8 171,75 0,8 555,53 0,9 95,12 0,9 557,10 1 40,92 1 558,44

1,1 54,97 1,1 500,41 1,2 245,16 1,2 530,46 1,3 205,68 1,3 414,69 1,4 22,25 1,4 66,93 1,5 709,57 1,5 198,17 1,6 384,78 1,6 345,91 1,7 130,81 1,7 117,83 1,8 60,32 1,8 76,31 1,9 233,13 1,9 100,66 2 111,76 2 312,76

2,1 323,40 2,1 176,13 2,2 25,97 2,2 353,94 2,3 22,78 2,3 150,50 2,4 24,13 2,4 48,41 2,5 26,51 2,5 56,30 2,6 27,78 2,6 58,02 2,7 28,75 2,7 58,46 2,8 32,49 2,8 64,96 2,9 41,86 2,9 71,70 3 58,24 3 82,74

3,1 67,98 3,1 82,79 3,2 72,38 3,2 102,70 3,3 69,41 3,3 89,94 3,4 88,17 3,4 88,58 3,5 92,12 3,5 94,94 3,6 90,48 3,6 96,57 3,7 91,18 3,7 97,44 3,8 92,12 3,8 99,35 3,9 92,91 3,9 101,27 4 96,02 4 102,22

4,1 103,33

4,2 96,20 4,3 93,83

- 108 -

ANEXO 2 COMPOSIÇÃO DO LODO DE ESGOTO DA ETE NORTE – BRASÍLIA - DF

Componente

Faixa de Concentração (%)

pH 7,9 W 83

M.O. 52,5 N 5,5 P 3 K 0,35

Ca 4,5 Mg 0,35 Fe 3 Al 2 Na 0,15 Cu 0,015 Mn 0,015 Zn 0,065

- 109 -

ANEXO 3 RESULTADOS DA DIFRATOMETRIA DE RAIO - X

- 110 -

- 111 -