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XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental

ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

V-042 - O EMPREGO DA PROSPECÇÃO GEOFÍSICA NA AVALIAÇÃODE PLUMAS DE CONTAMINAÇÃO POR HIDROCARBONETOS

Eduardo Azambuja(1)

Engenheiro Civil. M.Sc. Azambuja Engenharia e Geotecnia Ltda. Pontifícia UniversidadeCatólica do Rio Grande do Sul. Doutorando pelo CPGEC/UFRGS.Antônio Flávio Uberti CostaGeólogo Geofísico. D.Sc. AFC Consultoria e Serviços Geofísicos. Universidade Federal doRio Grande do SulArthur Schmidt NanniGeólogo. Azambuja Engenharia e Geotecnia Ltda. Mestrando em Geoquímica Ambientalpelo IG/UFRGS.

Endereço(1): Rua Sarmento Leite, 1073 - Cidade Baixa - Porto Alegre - RS - CEP: 90050-170 - Brasil - Tel:+55 (51) 221-5966 - Fax: +55 (51) 221-5966 - e-mail: [email protected]

RESUMOAs sondagens indiretas têm sido utilizadas para identificar anomalias no subsolo, como forma de delinearuma envoltória preliminar das contaminações, esboçando a provável dinâmica da pluma e permitindoracionalizar e orientar as prospecções diretas, amostragens e análises geoquímicas. Entre as técnicas que têmsido adotadas para investigar problemas de contaminações com hidrocarbonetos, especialmente em postos deabastecimento de combustíveis, destaca-se o emprego da eletrorresistividade. O presente trabalho apresentauma revisão dos métodos geofísicos por resistividade elétrica, considerando a sua aplicabilidade naidentificação de plumas de contaminação por hidrocarbonetos no solo. São apresentados cinco casoshistóricos desta aplicação, descrevendo-se os arranjos adotados para a definição da pluma de contaminação,as sondagens diretas e as técnicas de amostragem e análise utilizadas para o diagnóstico. Conclui-se comuma avaliação da aplicabilidade das prospecções geofísicas na avaliação de plumas de contaminação porhidrocarbonetos, destacando-se suas vantagens e limitações.

PALAVRAS-CHAVE: Geofísica, Meio Ambiente, Solos, Água Subterrânea, Contaminação.

INTRODUÇÃOUm dos problemas de difícil solução nas atividades voltadas para a proteção ambiental consiste na detecçãoda extensão, em subsuperfície, da contaminação provocada por vazamentos em tanques de combustíveis(gasolina e óleo diesel).

Tipicamente as investigações têm sido conduzidas por métodos diretos de prospecção, ou seja, pela execuçãode uma malha de sondagens mecânicas e coleta de amostras para análise geoquímica. Os problemasrelacionados com esse método, em que pese a sua boa acurácia, estão relacionados com o seu custo emorosidade.

Os métodos geofísicos elétricos podem auxiliar consideravelmente na solução do problema, permitindo adelimitação rápida e contínua da distribuição lateral e em profundidade da pluma de contaminação. Ocontraste de resistividade elétrica entre as águas subterrâneas e os hidrocarbonetos é muito grande,normalmente 1 para 1011. As dificuldades que podem ocorrer, e que em certas situações podem resultar eminsucessos na aplicação dos métodos, resultam da forma como os contaminantes (gasolina e óleo diesel)comportam-se em subsuperfície e das características elétricas do meio em que se encontram (Mazác et ali.1994).

Na superfície do topo do nível freático, entre a zona normalmente mais resistiva subsaturada e a zona abaixosaturada, mais condutiva, forma-se uma fina camada com hidrocarbonetos livres, cuja detecção através dosmétodos elétricos depende basicamente da profundidade em que se encontra. Normalmente, utilizando-separâmetros adequados, as condições de detecção são favoráveis até profundidades da ordem de 3 metros, em



terrenos baixos, formados por sedimentos mais condutivos, com fração argilosa predominante. Em terrenosonde o nível freático é mais profundo e os solos menos argilosos e mais resistivos, a detecção doshidrocarbonetos livres pode tornar-se muito difícil ou mesmo impossível. Neste caso, a anomalia capaz de serdetectada refere-se normalmente aos hidrocarbonetos adsorvidos às superfícies das partículas do solo,situados na zona parcialmente saturada, acima do nível freático. Nesta zona, a capacidade dos métodoselétricos detectarem a contaminação depende fundamentalmente das características elétricas do meio. Quantomais resistivo for o material, maior a dificuldade de detecção.

Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados dos estudos realizados em cinco áreas distintas, osquais empregaram, além dos métodos elétricos, as técnicas de sondagens mecânicas, com coleta de amostrasde solo e água em diferentes níveis de profundidade, e análises.

GEOFÍSICA

Eletrorresistividade e suas aplicaçõesO método eletrorresistividade vem sendo empregado há muitos anos na solução de problemas ligados àprospecção mineral, de carvão, águas subterrâneas e engenharia (Zohdy, 1964; Keller & Frichknecht, 1966;Kumetz, 1966; Meidav & Ferguson, 1972; Telford et al., 1976; Rijo et al., 1977; Costa et al., 1978; Verma etal., 1982; Costa et al., 1982; Ward, 1983; Costa, 1985; Dobecki & Ronig, 1985; Mesk et al., 1986; Costa etal., 1996). Menos comumente, tem sido aplicado na prospecção de petróleo e gás (Keller, 1968; Eadie, 1981;Spies, 1983). Mais recentemente, vem sendo utilizado na detecção da contaminação do subsolo provocadapor resíduos orgânicos e/ou inorgânicos (Stollar & Roux, 1975; Kelly, 1976; Belan et al., 1984; Saksa et al.,1985; Asch et al., 1986; Fontain, 1986; Costa e Ferlin, 1992; Costa e Ferlin, 1994; Mazác et al., 1994; Costaet al., 1995, Costa et al., 1999, Azambuja et al., 1999.).

Nas aplicações voltadas para o meio ambiente, o método permite estimar a profundidade da rocha sã e donível freático; detectar falhas e fraturas, a estratigrafia das camadas, intrusões salinas e vazios subterrâneos; edelimitar depósitos de resíduos domésticos e/ou industriais, e suas plumas de contaminação.

A resistividade elétrica das rochas e dos solosO método eletrorresistividade envolve a medição da resistividade elétrica em subsuperfície. A resistividadeelétrica pode ser definida como a dificuldade à passagem de corrente elétrica em um determinado meio. Nocaso de solos e rochas, com algumas exceções – minerais metálicos, grafita e algumas argilas, a maioria dosmateriais são não condutores elétricos, e quaisquer fluxos de corrente significativos devem-se à presença deágua nos vazios (poros e fraturas) e do seu conteúdo iônico.

Técnicas de mediçãoA medição das resistividades elétricas dos materiais em subsuperfície é feita através de um arranjo de quatroeletrodos AMNB, sendo AB um circuito de emissão de corrente, através do qual uma corrente elétrica (I) éinjetada no terreno; e MN um circuito de potencial, onde uma diferença de potencial (∆V) é lida entre doiseletrodos. A razão entre ∆V e I corresponde à resistência elétrica (R) do terreno. A resistividade elétrica (ρ) éobtida multiplicando-se a resistência por uma constante (k), denominada constante geométrica, que dependeda geometria do arranjo de eletrodos adotado.

Diversos tipos de arranjo são empregados: schlumberger, wenner, dipolo-dipolo, polo-dipolo, gradiente,unipolo, três eletrodos, dois eletrodos, laterolog, etc. A escolha do arranjo depende principalmente dasfacilidades operacionais, em função do modo de operação adotado para o levantamento. Existem três modosbásicos de operação: sondagem, caminhamento, e sondagem-caminhamento. Na sondagem (conhecida comosondagem elétrica vertical ou SEV) mede-se a variação vertical de resistividade, fazendo-se sucessivasleituras com aumento do espaçamento entre os eletrodos de corrente AB. Essa técnica é adequada àquelassituações em que um modelo formado por uma seqüência de camadas aproximadamente horizontais poderepresentar a realidade. No caminhamento elétrico, a distância entre eletrodos permanece fixa, medindo-se avariação lateral de resistividade. Este modo de operação é ideal para estudar situações que podem ser



representadas por corpos condutores ou resistivos com alto mergulho, verticais a subverticais. A técnica maisapropriada, sobretudo em áreas complexas, consiste na combinação sondagem-caminhamento que permitedefinir tanto as variações verticais como horizontais de resistividade.

Os arranjos de eletrodosDiversos arranjos de eletrodos podem ser utilizados. Os mais comuns são descritos a seguir.

No arranjo wenner, os eletrodos são igualmente espaçados de uma distância a, sendo que os eletrodos decorrente AB são colocados nos extremos e os eletrodos de potencial MN na parte interna, em linha com osprimeiros. Se um dos eletrodos de corrente (por exemplo, o B) é deslocado para uma distância muito grandedos outros (pelo menos 10 x a), o arranjo é chamado três eletrodos. Se o eletrodo N deste arranjo é deslocadoa uma distância muito grande (> 10 x a) dos demais e do B no infinito, temos o arranjo dois eletrodos.

O arranjo schlumberger mede o gradiente do potencial elétrico através dos dois eletrodos MN, cuja distânciaentre si deve ser menor do que 1/5 da distância AB.

O arranjo gradiente é uma variação do schlumberger, adequado para caminhamento, em que os eletrodos ABsão mantidos na mesma posição, enquanto os MN se deslocam ao longo de um perfil, limitado ao terçocentral de AB.

No arranjo dipolo-dipolo os eletrodos AB de corrente de um lado são colocados em linha com os eletrodos depotencial MN do outro lado. A distância entre A e B é a, do mesmo modo que entre M e N. A distância entreB e M é n x a, sendo n múltiplo de a.

O arranjo polo-dipolo consiste no anterior com o eletrodo B de corrente colocado a uma distância infinita den x a (com n > 10 a).

A escolha do arranjoNos casos em que o alvo a ser detectado é de pequena dimensão ou apresenta contraste fraco de resistividadeem relação à encaixante, a escolha do arranjo depende de outros fatores, além das facilidades operacionais.Dentre estes, destacam-se a profundidade de penetração, a profundidade de detecção, a resolução vertical elateral obtida. Não são muitos os trabalhos publicados que tratam de analisar o desempenho dos diferentesarranjos. Apparao (1991) analisou diversos arranjos concluindo que, para alvos resistivos, nenhum arranjoapresenta comportamento claramente superior aos demais. De qualquer modo, considerando o fator resoluçãovertical, destaca os arranjos wenner e schlumberger. Costa (1997) apresentou nova técnica, denominada EGP– empilhamento do gradiente do potencial – a partir de medidas com arranjo polo-dipolo, capaz de apresentargrande resolução na detecção de vazios em superfície. Ward (1994) relacionou em uma tabela 14 fatoresimportantes na escolha do arranjo adequado, classificando-os por notas de 1 a 5, conforme o desempenho. Noque se refere aos dois mais importantes fatores relacionados ao problema da detecção do subsolo porhidrocarbonetos, resolução vertical (camadas horizontais) e lateral (estruturas verticais a subverticais) osarranjos considerados mais eficientes são o gradiente (variação do schlumberger para caminhamento) pararesolução lateral, e os schlumberger e wenner para resolução vertical.

A escolha do arranjo schlumberger em SEV’s próximas entre si, permitindo a combinação das informaçõesna forma de sondagem-caminhamento, com representação dos resultados em 2-D e 3-D, justifica-se para asolução dos problemas relativos ao presente trabalho.

FASES DE CONTAMINAÇÃOOs hidrocarbonetos que constituem os combustíveis como óleo diesel e gasolina são compostos de baixadensidade e a maioria dos seus componentes consistem de uma fase não solúvel em água, ou pelo menospossuem uma dificuldade de solubilizar seu componentes no aqüífero quando em seu estado original.Normalmente, um vazamento de combustível em um tanque de abastecimento promove diferentes fases de



contaminação, conforme relatam Mercer e Coheb (1990). Diante das evidências obtidas em vários trabalhosrealizados no sul do Brasil e apoiados em relativo consenso no meio técnico (Kierchheim et al, 1998),propomos a designação de cinco fases de contaminação que tipicamente se manifestam em vazamentos detanques de combustível. Embora com as idiossincrasias dos autores deste trabalho, essa classificação de fasesguarda semelhanças com a classificação proposta no excelente trabalho de Sauck (2000) a respeito docomportamento eletroquímico dos solos contaminados por hidrocarbonetos. Enfim, as fases podem ser assimdescritas:

a) Fase livreConstitui em um véu sobre o topo do freático livre e que pode ser mais ou menos espesso, dependendo daquantidade de produto derramado e da dinâmica do sistema freático. A fase livre não é compostaexclusivamente por hidrocarbonetos. Estudos experimentais referidos por Sauck (2000) demonstram queapenas 50% dos vazios do solo são ocupados por hidrocarbonetos, sendo que a outra metade é ocupada porágua e ar. Esse percentual de hidrocarbonetos presente nos vazios dos solos não é constante, admitindo-seque ele seja menor nas bordas superior e inferior dessa camada. Por essa razão, não existe um limite estritoentre a fase livre e as demais fases, mas uma banda de transição que pode ser mais ou menos espessa, deacordo com a viscosidade do hidrocarboneto, magnitude e freqüência das oscilações freáticas, quantidade deoxigênio disponível, porosidade do solo e ainda o tempo transcorrido desde o vazamento, entre outros fatoresintervenientes. Do ponto de vista geoelétrico, a fase livre não possui a mesma resistividade do produtooriginal. Via de regra ela apresenta-se mais condutiva que o produto original devido à ocorrência dabioconversão do hidrocarboneto, mas principalmente pela interposição de água e ar na fase, o que tende acurto-circuitar os fluxos elétricos induzidos pela geofísica. Entretanto, o seu contraste com o background, emespecial em solos argilosos, costuma ser significativamente mais resistivo.

b) Fase adsorvidaTambém denominada de fase residual, constitui no halo de dispersão entre a fonte e o nível freático ecaracteriza-se por uma fina película de hidrocarbonetos envolvendo grumos de solo ou descontinuidadesexistentes no saprólito ou rocha, sendo mais importante para os produtos mais viscosos como o diesel. Devidoàs variações freáticas inerentes, a fase adsorvida ocupa uma banda sobre o topo da fase livre. Essa banda podeser mais ou menos significativa, dependendo da viscosidade do produto, da porosidade do solo e dasoscilações do freático livre. Do ponto de vista geoelétrico, a fases adsorvida tende a aumentar a resistividadeelétrica dos solos naturais. Porém, essa tendência é mais clara em solos argilosos e para contaminaçõesrecentes, porque a bioconversão dos hidrocarbonetos em ambiente óxico é rápida e pode implicar naformação de ácidos orgânicos e na lixívia de sais, diminuindo o contraste elétrico. Convém destacar que, emsolos naturalmente resistivos (como areias puras, por exemplo) os processos de bioconversão podem resultarem um contraste paradoxalmente condutivo. Outro aspecto relevante diz respeito à histerese que o arraste dehidrocarboneto possui entre os ciclos de saturação e drenagem. Os hidrocarbonetos mais viscosos possuemmaior mobilidade no solo durante a drenagem do que durante a saturação, o que resulta em um abandono dehidrocarbonetos no solo durante as oscilações do freático. Em decorrência, existe uma fase adsorvida abaixodo lençol freático, ou mesmo abaixo da fase livre.

c) Fase dissolvidaConstitui em contaminações por dissolução de aditivos polares e por uma fração emulsionada dehidrocarbonetos que possui maior mobilidade e dissipa-se abaixo no nível freático livre, sendo maisimportante para fluidos menos viscosos como a gasolina. A quantidade de hidrocarbonetos dissolvidosdepende das condições de degradação (ou bioconversão) do produto, estando muito mais relacionada àparticipação da fase adsorvida e muito menos ligada à espessura da fase livre propriamente dita. Aliás, faseslivres menos espessas devem favorecer a dissolução de componentes, porque o ambiente ideal para aocorrência do fenômeno deve ser oxigenado e com pH mais baixo. Do ponto de vista geoelétrico, a fasedissolvida em si não altera significativamente a resistividade do solo. Entretanto, o mesmo ambiente quefavorece a dissolução de hidrocarbonetos, favorece também a lixívia de sais, o que associa-se a uma maiorcondutividade elétrica na área onde existe maior incidência de pluma de contaminação abaixo do nívelfreático. Convém destacar que, como o ambiente anóxico inibe a dissolução de hidrocarbonetos, a fasedissolvida ocupa apenas a parte superior dos aqüíferos e raramente ultrapassa 5 metros de espessura abaixodo freático.



d) Fase vaporizadaConstitui uma fase gasosa dos componentes voláteis dos combustíveis e que ocupa vazios do solo ou rocha,sendo mais importante para os hidrocarbonetos de menor ponto de vaporização, como aqueles que compõe agasolina. A bem da verdade, a fase gasosa dos hidrocarbonetos está presente em meio às demais fases, mas émais significativa na região vadosa do subsolo. Do ponto de vista geoelétrico é pouco participativa.

e) Fase condensadaAparece mais tipicamente em áreas urbanas onde a pavimentação do solo é intensa e pouco permeável,caracterizando-se pela acumulação de produtos condensados sob os pavimentos. Na verdade é semelhante àfase adsorvida, porém com composição diferente do produto original em virtude do fracionamento seletivo davaporização. É também uma fase com intensa bioconversão, manifestando-se degradada.

Na maioria dos casos de contaminação por combustíveis em postos de abastecimento, a preocupação dodiagnóstico consiste em delimitar as fases adsorvida e livre, pois estas são as mais importantes no queconcerne ao risco ambiental e, além disto, são as fases onde as ações de remediação podem ser mais efetivas.

MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE CONTAMINANTESA dinâmica dos contaminantes no solo pode ser modelada através de três mecanismos de transferência demassa, a saber: advecção, dispersão e atenuação.

a) AdvecçãoConsiste no mecanismo onde os contaminantes seguem coincidentemente com os vetores de fluxo e guardamuma relação direta com a velocidade de percolação no solo. É o mecanismo responsável pela formação e pelamobilização da fase livre de hidrocarbonetos.

b) DispersãoConsiste no mecanismo responsável pela diminuição da concentração de contaminantes no fluido depercolação e que pode se dar através de dois processos: dispersão hidrodinâmica e difusão molecular. Adispersão hidrodinâmica acontece pela restrição de fluxo nos poros do solo que gera redução de velocidade dapercolação dos componentes mais viscosos. A difusão molecular é, intrinsecamente, um fenômeno de diluiçãode componentes solúveis e é o principal processo formador da fase dissolvida, responsável pela maiormobilidade dos contaminantes. Quando se tratam de emulsões, como no caso dos hidrocarbonetos, adispersão pode se apresentar como um mecanismo complexo, em virtude dos fenômenos de histerese doarraste de contaminantes, em especial nas frentes de saturação e franjas capilares. Este processo estáassociado à formação da fase adsorvida e também pela produção de uma fração de emulsões que podemcompor a fase dissolvida.

c) AtenuaçãoConsiste na redução de contaminantes transportados pela advecção ou diluição através de reações químicasou físico-químicas. A atenuação química é mais intensa em solos com maior capacidade de troca catiônica eatua reduzindo componentes das fases livre e adsorvida. Também nesse elenco de reações estão as reações debioconversão, pela qual parcelas dos hidrocarbonetos são transformadas em ácidos orgânicos ou mesmototalmente oxidadas. A atenuação química é mais intensa na região com maior disponibilidade de oxigênio.A atenuação físico-química é a responsável pela formação da fase adsorvida e consiste no aprisionamento decontaminantes que se aderem aos grãos do solo, sobretudo aos grumos de argilas com maior atividade.Entretanto, associada com os mecanismos de atenuação química, é responsável pela formação da fasedissolvida (facilitada pela redução de pH).

Os mecanismos de dispersão e atenuação são complexos e sinergéticos entre si. Isso torna a modelagemnumérica dos processos de transferência de massa uma atividade difícil, devido à dificuldade de estabelecerparâmetros para os fenômenos de natureza bioquímica.



CASOS HISTÓRICOSForam estudados três locais em zonas baixas onde ocorrem depósitos flúvio-aluviais recentes, compredomínio de sedimentos argilo-arenosos e duas áreas altas formadas por rochas graníticas e granodioríticascom manto de intemperismo espesso e nível freático profundo.

O emprego da investigação geofísica teve como objetivo identificar o perfil geotécnico e proceder um delineamentopreliminar da extensão da pluma de contaminação. Esse delineamento permite racionalizar o número de sondagens,as profundidades alvo para a coleta de amostras e suas correspondentes análises. Em nenhum caso, portanto, ageofísica foi considerada um método auto-suficiente para o diagnóstico da contaminação.

O método eletrorresistividade (ER) foi empregado através das técnicas de sondagens elétricas verticais e decaminhamentos elétricos, através dos arranjos Schlumberger e parâmetros adaptados a cada caso. As SEV's,normalmente visaram a estimativa da profundidade do nível freático e a caracterização indireta do perfilgeológico em cada área. Os caminhamentos elétricos visaram a detecção da contaminação em vários níveisdefinidos. As técnicas de sondagem empregadas foram trado manual e em alguns casos sondagens rotativasaté 8 metros. Nas análises para determinação de gasolina e óleo diesel foram empregadas as técnicas decromatografia a gás e absorção em gel de sílica.

Uma síntese de cada caso, mostrando o perfil, arranjos utilizados e a correlação obtida com as amostragensdiretas pode ser vista no quadro 1.

Quadro 1 – Síntese dos casos históricos diagnosticados com o auxílio da eletrorresistividade.

Caso Perfil Modo deoperação Arranjo Correlação com as

análises geoquímicas

1 Sedimentos recentes muito argilosos,NF 1,50 m

sondagem-caminhamento Schlumberger Boa

2 Sedimentos recentes arenosos eargilosos, NF 1,60 m

sondagem-caminhamento Schlumberger Satisfatória

3 Sedimentos recentes arenosos eargilosos, NF 3,0 m

sondagem-caminhamento Schlumberger Regular

4 Manto de alteração de granodiorito,NF 7,00 m sondagem Schlumberger Satisfatória

5 Manto de alteração de sienogranito,NF não identificado

sondagem-caminhamento Schlumberger Ruim

Caso 1O posto localiza-se sobre sedimentos argilosos recentes dispostos em camadas e lentes. Na realização daprospecção geofísica foi utilizado o arranjo Schlumberger com espaçamento fixo de 5m entre eletrodos decorrente. Este espaçamento visou avaliar a variação da resistividade elétrica em subsuperfície a umaprofundidade entre 1,5 e 2,0, intervalo de oscilação do lençol freático e de desenvolvimento da franja capilar.As resistividades elétricas medidas em pontos mais afastados do posto, permitiram identificar valores debackground do terreno que compreendem ao intervalo entre 30 e 50 ohm.m.

O background sugeriu que valores acima de 50 ohm.m podem significar contaminação e que valoressuperiores a 100 ohm.m representam anomalias possivelmente associadas à acumulação de hidrocarbonetosou às fontes dos mesmos.

Esses dois valores foram adotados como filtros para a identificação da máxima envoltória de contaminação epara a avaliação das fontes de contaminação, respectivamente. A figura 1 mostra a espacialização das áreasde isorresistividade para os dois filtros escolhidos.

Na prospecção direta, foram executados cinco furos com trado manual e amostrados níveis de solo até doismetros de profundidade. Os teores de hidrocarbonetos encontrados variaram entre 160 e 390 mg/kg paraóleos e graxas e 0,08 e 87,7 mg/kg para gasolina. Foi verificada também a presença de óleo diesel, mas emconcentrações pouco expressivas.



POSTO

BOMBAS

POSTO

BOMBAS

Figura 1: envoltórias de isorresistividade com filtros em (A) 50 ohm.m e (B) 100 ohm.m.

Caso 2Este posto também situa-se em terreno baixo onde predominam sedimentos da calha fluvial de naturezaareno-argilosa e depósitos de várzea. O nível freático está a 1,6 m de profundidade, mas sofre variaçõesexpressivas mesmo com pequenas contribuições pluviais.

Na detecção de anomalias resistivas, as SEV’s revelaram zonas de escape de contaminantes na profundidadede 1,0m junto às instalações do posto. Em profundidades superiores a 1,5m, as linhas de isorresistividadeindicam a migração de contaminantes coincidente com as redes de esgoto pluvial e sanitário, uma vez queestas foram reaterradas com solos granulares.

As envoltórias de isorresistividade para os níveis 1.0m e 1.6m aparecem na figura 2.

Na prospecção direta, foram visados os locais onde as medições geofísicas mostraram resistividadesanômalas. Para as anomalias resistivas registradas a noroeste do posto nos níveis 0,6m e 1,0m (figuras 2a), asanálises químicas mostraram concentrações de 1.845mg/kg para gasolina e de 57,6mg/kg para óleo diesel.

Outra amostragem de solo foi realizada no ponto onde a resistividade se apresentou anômala, em uma porçãomais a noroeste, como pode ser visto na figura 2(b). As concentrações de gasolina e óleo diesel encontradasnesta amostra de solo foram 1.131 e 984mg/kg, respectivamente. Amostras coletadas fora da envoltória deanomalia de resistividade apresentaram teores inferiores a 10 mg/kg de hidrocarbonetos.

0

50

100

150

200

250

resis

tivida

de(o

hm.m

)

resis

tivid

ade

(ohm

.m)

POSTO

tanques

(A)

POSTO

tanques

(B)

Figura 2: envoltórias de isorresistividade para os níveis (A) 1,0 m e (B) 1,6 m.



Caso 3Este posto também encontra-se em terreno baixo onde os materiais que constituem o subsolo são de naturezaargilo-arenosa, associando sedimentos de calha fluvial e leques aluviais. O nível freático local encontra-se a3,0m de profundidade e apresenta oscilações apenas em situações de grande ou constante pluviosidade.

A campanha de prospecção indireta procurou determinar resistividades em intervalos de profundidade de 1,0a 2,0m e 2,5 a 4,5m. Em ambos os níveis, os resultados obtidos foram filtrados em 60 ohm.m, em função dasinterferências causadas por redes de serviço existentes no subsolo.

Foram detectadas anomalias resistivas nos dois níveis amostrados. As envoltórias de isorresistividade para onível mais profundo são apresentadas na figura 3.

A campanha de prospecção direta valeu-se de cinco análises químicas em amostras retiradas em pontoslindeiros ao posto. As concentrações de hidrocarbonetos encontradas foram correlacionadas com as possíveisfases de contaminação existentes em cada nível do subsolo. Cada nível amostrado parece caracterizar umafase de contaminação e, em especial, as amostras retiradas sob a base dos pavimentos sugerem a presença deuma fase condensada. O quadro 2 mostra os teores para cada fase de contaminação.

Quadro 2: Teores de hidrocarbonetos identificados emcada fase de contaminação.

Fase Teor (mg/kg)Livre 300 a 500

Adsorvida 30 a 150Condensada 100 a 300

60

65

70

75

80

85

90

POSTO

resis

tivida

de (o

hm.m

)

Figura 3: envoltórias de isorresistividade paraprofundidades entre 2,5 e 4,0 m.

Caso 4Este posto está disposto sobre o manto de alteração de rocha granodiorítica onde intercalam-se solos argilosos eníveis mais granulares. A hidrogeologia local é comandada pelos diferentes materiais que constituem o manto dealteração, sendo verificada a presença de dois aqüíferos: um suspenso a 1,7m e outro livre a 7m de profundidade.



Na campanha geofísica, identificou-se anomalias de resistividade superficiais e profundas que coincidiramcom os aqüíferos existentes.

Na prospecção direta foram coletadas 18 amostras na envoltória resistiva superficial e 9 amostras para apluma resistiva profunda. O quadro 3 mostra os resultados obtidos. As envoltórias resultantes de ambasprospecções podem ser apreciadas na figura 4.

15

20

25

30

35

40

conc

entra

ção

mg/

kg

15

25

35

45

55

65

75

85

95

105

115

125

135

conc

entra

ção

mg/

kg

65

115

165

215

265

315

365

415

conc

entra

ção

mg/

kg

resis

tivid

ade

ohm

.m

120

130

140

150

160

170

70

75

80

85

90

95

100

105

resis

tivid

ade

ohm

.mre

sistiv

idad

e oh

m.m

120

140

160

180

200

220

240

260

280

30,74 32,22

34,90

39,45

40.65

41,14

37,78

32,8

42,3

42,3

40,541,341,1

43,5

41,742,6

33,630,74 32,22

34,90

39,45

40.65

41,14

37,78

32,8

42,3

42,3

40,541,341,1

43,5

41,742,6

33,6

30,74 32,22

34,90

39,45

40.65

41,14

37,78

32,8

42,3

42,3

40,541,341,1

43,5

41,742,6

33,630,74 32,22

34,90

39,45

40.65

41,14

37,78

32,8

42,3

42,3

40,541,341,1

43,5

41,742,6

33,6

30,74 32,22

34,90

39,45

40.65

41,14

37,78

32,8

42,3

42,3

40,541,341,1

43,5

41,742,6

33,630,74 32,22

34,90

39,45

40.65

41,14

37,78

32,8

42,3

42,3

40,541,341,1

43,5

41,742,6

33,6

Prospecções Geofísicas Prospecções Geoquímicas

PROF. 0,5m PROF. 1,0m

PROF. 1,0 A 2,0mPROF. 1,0m

PROF. 7,0m PROF. 6,5m

Figura 4: Envoltórias de isorresistividades e de isoteores de hidrocarbonetos na alteração degranodiorito.



Quadro 3: Teores de hidrocarbonetos encontradas nas amostrasde solo.

Nível Fase Teor (mg/kg)Superficial Livre 0,01 a 150Profunda Livre/Adsorvida 0,01 a 497

Nesse local, foi conduzido um processo de remediação que consistiu na implantação de três poços deventilação com segmento poroso entre 6 e 8 metros de profundidade. O sistema propunha-se a melhorar adisponibilidade de oxigênio na área de contaminação profunda, acelerando os processos de oxidação ebioconversão dos hidrocarbonetos. Embora guardando diferenças substanciais com os processos maiscompletos e controlados de remediação, o sistema foi denominado de “bioventilação”. O processo foiimplantado após o encerramento das fontes de contaminação (substituição de tanques e linhas dedistribuição).

Após 8 meses de ventilação intermitente, foram realizadas prospecções geofísicas e geoquímicas paramonitorar o desempenho do processo. O resultado da prospecção geofísica é apresentado na figura 5,exibindo a involução da anomalia resistiva. Já a figura 6 apresenta uma comparação entre as análisesgeoquímicas antes e após a intervenção de bioventilação.

PROF. 7,0m

PV1

PV2PV3

PV4

POSTO

Ponteira de injeção de arPVnPROF. 7,0m

PV1

PV2PV3

PV4

POSTO

Ponteira de injeção de arPVn

Figura 5: Envoltórias de isorresistividades para pluma profunda.

P03

P01

P02

M1

M2M3

POSTO

P03 291 49,7 -M3 13,3 13,7 30,7

P01 385 378 -M1 3,58 25,4 27,2

P02 497 17 -M2 6,49 14,6 21,5

TPH

TPH

TPHFuro

Furo

Furo

LEGENDA:Pn Campanha de diagnóstico Mn 2º Campanha de monitoramento

Figura 6: Envoltórias de isoteores de hidrocarbonetospara pluma em profundidade de 7m.



Embora não exista certeza se o processo de remediação foi responsável por uma bioconversão ou sesimplesmente intensificou a adevecção, gerando um espraiamento da pluma, o certo é que houve consistênciaentre as observações geofísicas e geoquímicas após a remediação.

Caso 5Este posto encontra-se disposto sobre manto de alteração de rocha granítica, onde os materiais que compõemo regolito são de natureza areno-argilosa.

A campanha de prospecção geofísica executou três SEV’s de calibragem em profundidade e posteriormentemais 44 em 6 diferentes níveis de profundidade.

Os resultados obtidos forneceram informações sobre a espessura do manto de alteração e possíveis locais desaturação em água. Devido às características do substrato, o tênue contraste resistivo gerado peloshidrocarbonetos não foi detectado claramente pelas investigações geofísicas.

Na prospecção direta, foram realizados 11 furos e coletadas 14 amostras. Os teores encontrados nas amostraspossibilitaram a geração de uma envoltória de contaminação com filtro em 15 mg/kg.

Uma comparação entre as envoltórias de isorresistividade e de isoteores de gasolina e diesel paraprofundidades de 1,6m e 2,8m é apresentada na figura 7, na qual fica evidente o insucesso da prospecçãogeofísica.

Prospecções Geofísicas Prospecções Geoquímicas

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

resis

tivid

ade

(ohm

.m)

curso d’água

POSTO

(A)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

resis

tivid

ade

(ohm

.m)

curso d’água

POSTO

(B)

F11

F9

F2

F10

F1F3

F4

F5

F6

F7

F8

15100200300400500600700800900100011001200130014001500

conc

entra

ção

(mg/

kg)

curso d’água

POSTO

(C)

F11

F9

F2

F10

F1F3

F4

F5

F6

F7

F8

15

100

200

300

400

500

600

700

800

conc

entra

ção

(mg/

kg)curso d’água

POSTO

(D)

Figura 7: resultados das investigações direta e indireta para profundidade de 1,6m e 2,8m – (a) e (b)envoltórias de isorresistividade, (c) isoteores de gasolina e (d) isoteores de diesel.



DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕESO método de prospecção geofísica por eletrorresistividade apresentou-se como uma ferramenta útil nodiagnóstico de plumas de contaminação por hidrocarbonetos e combustíveis correlatos. Entretanto, a técnicamostra-se mais acurada quando associada a determinados perfis de subsolo, especialmente aqueles quefavorecem o contraste de resistividade a partir da presença do próprio hidrocarboneto.

Em ambientes de depósitos recentes, especialmente nas várzeas com freático próximo à superfície, a geofísicapode determinar com relativa acurácia a fase livre de contaminantes, ou seja, aquelas ocorrências com maiorparticipação de hidrocarbonetos nas imediações da superfície freática livre. Para freáticos com profundidadessuperiores a 4 metros, a determinação indireta da fase livre é virtualmente impossível com arranjos deeletrodos em superfície. Entretanto, as técnicas de diagnóstico com sondas verticais permanentes ouacopladas em equipamentos CPT (cone penetration test) podem proporcionar resoluções mais promissoras.

Em ambientes com menor saturação, a geofísica pode determinar a fase adsorvida dos contaminantes, ouseja, aquela que corresponde ao halo de dispersão de hidrocarbonetos, especialmente se esses produtos foremmais viscosos como o diesel. Essa determinação, todavia, só possui boa correlação com a pluma decontaminação quando essa fase desenvolve-se em solos mais argilosos, onde o contraste de condutividadeelétrica é maior.

De modo geral, pode-se dizer que, quanto maior a disponibilidade de eletrólitos no background, maior aparticipação dos hidrocarbonetos no contraste geoelétrico.

Por outro lado, sabe-se que os processos de bioconversão podem ser rápidos, sendo responsáveis pela reduçãodo pH, pelo arraste de sólidos (em especial cátions livres) e, portanto, pelo aumento da condutividade dasfases adsorvida e dissolvida. Este fenômeno pode implicar em um contraste paradoxalmente condutivo emsolos que são fortemente resistivos em seu nível de background. Assim, existe um componente tempo-dependente na acurácia da técnica de eletrorresistividade, pois quanto mais antiga é a contaminação, menosresistiva ela deve se apresentar no solo.

O comportamento geoelétrico das contaminações com hidrocarbonetos no solo depende do estágio dedegradação do hidrocarboneto. Isto significa que contaminações recentes, ou aquelas de purga contínua ousemi-permanente, devem salientar melhor esse contraste resistivo no solo. Contrário senso, os derramesinstantâneos ou muito antigos, podem apresentar-se tão condutivos que os métodos geofísicos poreletrorresistividade podem ser inócuos como ferramenta de diagnóstico.

Os estudos de caso abordados sugerem que a ferramenta da eletrorresistividade pode ser muito útil nodiagnóstico das plumas de contaminação, mas cabe ao seu usuário reconhecer suas limitações, o que pode sercontemplado conhecendo-se a natureza geoelétrica do local, o seu comportamento hidrogeológico e,sobretudo, do histórico dos incidentes de contaminação.

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