Tranporte de Contaminantes

Prévia do material em texto

TRANSPORTES DE 
CONTAMINANTES 
Com o crescimento da demanda de água no Planeta e com a 
deterioração crescente do meio ambiente, como resultado 
da poluição, a qualidade da ÁGUA tem se tornado um fator 
limitante para o aproveitamento dos recursos hídricos. 
• As águas superficiais são menos protegidas da 
poluição 
• Entretanto os aqüíferos têm maior dificuldade 
de retornar ao seu estado original: 
– Dada baixa velocidade de fluxo 
– Detecção do impacto é mais difícil - são muito 
heterogêneos. 
– Contaminação só é detectada quando afeta algum 
poço de abastecimento de água. 
 
Contaminação das ÁGUAS 
das ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
• Contaminação dos SOLOS  Contaminação 
CAUSA 
• Contaminação direta: 
– Aplicação de fertilizantes, lodo de ETE, esterco... 
• Contaminação indireta: 
– Emissão de gases por automóveis e indústrias, 
combustão do carvão, disposição de resíduos 
(principais fontes) e por incineração do lixo. 
Contaminação dos SOLOS e das 
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
prazo podem ter efeitos muito sérios. 
pouco impermeáveis é muito lento a 
demorar de alguns anos à alguns séculos. 
utilização uma camada IMPERMEÁVEL de base 
nível freático. E uma cobertura sobre a massa de 
• A contaminação dos solos é lenta, mas a logo 
• O movimento dos poluentes em solos ou rochas 
contaminação da água subterrânea pode 
• MEDIDAS PREVENTIVAS: Em Aterros, p. e., 
para reduzir a percolação do Chorume para o 
resíduos. 
Contaminação dos SOLOS e das 
• Água subterrânea é toda a água que ocorre abaixo da 
superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios 
intergranulares das rochas sedimentares, ou as fraturas, falhas 
e fissuras das rochas compactas 
• Após a PRECIPITAÇÃO, parte das águas que atinge o solo se 
INFILTRA E PERCOLA no interior do subsolo, durante períodos 
de tempo extremamente variáveis, decorrentes de muitos 
fatores: 
– POROSIDADE DO SUBSOLO 
– COBERTURA VEGETAL 
– INCLINAÇÃO DO TERRENO 
– TIPO E INTENSIDADE DE CHUVAS 
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
• Durante a infiltração, uma parcela da água sob a AÇÃO DA FORÇA DE ADESÃO ou 
de CAPILARIDADE fica retida nas regiões mais próximas da SUPERFÍCIE DO SOLO, 
constituindo A ZONA NÃO SATURADA. 
• Outra parcela, sob a AÇÃO DA GRAVIDADE, atinge as zonas mais PROFUNDAS do 
subsolo, constituindo A ZONA SATURADA 
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 
• Durante o percurso no qual a água percola entre 
os poros do subsolo e das rochas, ocorre a 
depuração da mesma, por processos físico- 
químicos: 
– troca iônica, decaimento radioativo, remoção de 
sólidos em suspensão, neutralização de pH em meio 
poroso etc. 
• E bacteriológicos: 
– eliminação de microorganismos (devido à ausência de 
nutrientes e oxigênio que os viabilizem) 
 
QUALIDADE das Águas Subterrâneas 
• A composição química da água subterrânea é 
o resultado combinado da composição da 
água que adentra o solo e da evolução 
química influenciada diretamente pelas 
litologias atravessadas. 
• Além disso, o teor de substâncias dissolvidas 
nas águas subterrâneas vai aumentando à 
medida que prossegue no seu movimento 
(SMA, 2003). 
 
QUALIDADE das Águas Subterrâneas 
percolação; 
superficial; 
poluidores 
• São filtradas e purificadas naturalmente através da 
• não ocupam espaço em superfície; 
• sofrem menor influência nas variações climáticas; 
• são passíveis de extração perto do local de uso; 
• possuem temperatura constante; 
• têm maior quantidade de reservas; 
• necessitam de custos menores como fonte de água; 
• as suas reservas e captações não ocupam área 
• apresentam grande proteção contra agentes 
Vantagens do uso das águas 
subterrâneas 
• O transporte de solutos na água é estudado 
como transporte de massa em meios porosos. 
• A massa considerada é de algum soluto 
(poluente) que se move com o solvente (água) 
nos interstícios de um meio poroso (solo). 
• Os principais mecanismos de transporte de um 
soluto em meio poroso são: ADVECÇÃO, 
DISPERSÃO MECÂNICA, DIFUSÃO e Reações 
químicas no próprio Soluto. 
Mecanismos de Transporte de 
Poluentes em SOLOS 
• O soluto é carregado pela água em 
movimento, mantendo-se constante a 
concentração na solução 
• Os solutos Não-Reativos são transportados a 
uma velocidade média = velocidade específica 
ou de fluxo da água 
u = v/n 
Onde: v= velocidade de percolação (ou 
velocidade de Darcy) e n= porosidade do solo 
 
ADVECÇÃO 
 
ADVECÇÃO 
 
ADVECÇÃO 
Substância não se espalha, apenas percorre uma distância 
na mesma velocidade (média) da água 
 
ADVECÇÃO 
• Transporte que ocorreria mesmo que a água 
estivesse parada (ausente qualquer 
movimento hidráulico). 
• Substância se espalha de regiões de mais alta 
concentração para regiões de mais baixa 
concentração 
 
DIFUSÃO 
 
DIFUSÃO 
 
DIFUSÃO 
Substância se espalha pelo movimento aleatório das 
moléculas mesmo que a velocidade média seja zero. 
 
DIFUSÃO 
• É a mistura mecânica que ocorre durante a 
advecção; é causada inteiramente 
do fluido. 
pelo movimento 
• Espalhamento resultante tanto da DISPERSÃO 
MECÂNICA COMO DA DIFUSÃO 
• Pode 
ocorre 
igual à 
ser considerada uma espécie de difusão que 
porque 
média. 
a velocidade da água não é sempre 
 
DISPERSÃO HIDRODINÂMICA 
 
DISPERSÃO MECÂNICA OU HIDRÁULICA 
 
DISPERSÃO HIDRODINÂMICA 
 
DISPERSÃO HIDRODINÂMICA 
Substância percorre uma 
além 
distância com a velocidade 
média da água e disso se espalha, 
à média 
porque a 
velocidade da água não é sempre igual 
 
DISPERSÃO HIDRODINÂMICA 
 Velocidades 
semelhante 
concentração) 
diferentes e turbulência criam 
um 
um efeito 
ao da difusão (pq é criado gradiente de 
 Em rios o efeito da dispersão é mais importante do que o da 
difusão, embora os dois ocorram juntos e contribuam para o 
espalhamento. 
 
DISPERSÃO HIDRODINÂMICA 
unicamente 
gasosa). 
na fase líquida, ou por causa da 
contaminantes são: 
• Mudanças de concentração podem ocorrer 
transferência do soluto para outras fases (sólida ou 
• As reações que podem alterar a concentração de 
– Adsorção-desadsorção (mais estudada em relação a disposição de resíduos) 
– Ácido-base 
– Dissolução-precipitação 
– Oxidação-redução 
– Complexação 
– Degradação ou síntese microbiana 
– Decaimento radioativo etc. 
 
REAÇÕES QUÍMICAS 
substância é acumulada na interface entre fases. 
gás-sólido, solução-sólido, solução-gás, solução 
acumulam na interface sólido-líquido: 
fase líquida. (subst. Adsorvida) 
(que adsorve) 
• É um processo físico-químico no qual uma 
• Ocorre com todos os tipos de interface, como 
α -solução β 
• Quando substâncias contidas num líquido se 
– Adsorvato = material que está sendo concentrado da 
– Adsorvente= fase sólida na qual a acumulação ocorre 
 
ADSORÇÃO 
moléculas em sua superfície e esta propriedade 
MATERIAIS POROSOS ou FINAMENTE 
natureza puramente física (adsorção física – em 
natureza química (adsorção química – ligação 
compostos). 
• Os sólidos apresentam a propriedade de reter 
pode ser bastante acentuada no caso de 
DIVIDIDOS. 
• AS FORÇAS envolvidas podem variar desde as de 
razão das forças eletrostáticas) até as de 
química, geralmente covalente, formando novos 
 
ADSORÇÃO 
• É a liberação de espécies químicas 
previamente adsorvidasDESADSORÇÃO OU DESSORÇÃO 
por adsorção está geralmente associada aos 
formada por pacotes de folhas ou camadas 
NEGATIVA, atraindo íons positivos e moléculas polares 
argila + os íons ao redor + as moléculas de água 
• A capacidade dos solos em atenuar a poluição 
argilominerais: 
– Minerais aluminossilicatos com estrutura cristalina 
sobrepostas. 
– São os principais colóides presentes no solo. 
– As superfícies da partícula de argilomineral tem carga 
(como a água) – formando uma camada dupla difusa 
– Camada dupla difusa = superfície da partícula de 
orientadas e atraídas pela superfície negativa. 
 
ADSORÇÃO EM SOLOS 
• ADSORÇÃO: Processo pelo qual o soluto adere à 
superfície sólida da partícula de solo 
• ABSORÇÃO: Se refere a entrada do soluto nas 
partículas do aqüífero, quando essas são porosas. 
• SORÇÃO QUÍMICA: Ocorre quando o soluto é 
incorporado ao solo, sedimento ou superfície de 
rocha por uma reação química 
• DESSORÇÃO: É a liberação de um soluto das 
partículas de solo para o fluido intersticial. 
Termos relacionados utilizados de 
aqüíferos 
• Quando a água atravessa uma camada de 
solo, é fácil verificar quanto poluente ficou 
retido no solo – pela comparação entre a 
qualidade da água que entra e da que sai. 
• A forma como se processa essa retenção que 
é difícil de avaliar, necessitando de ensaios 
complementares e mais complexos. 
 
CONTAMINAÇÃO DE AQÜÍFEROS 
• A percolação de uma solução pelo solo pode alterar suas 
características e propriedades: 
–  ou  sua plasticidade, permeabilidade, compressibilidade ou 
resistência. 
• A compatibilidade entre o SOLO e o POLUENTE engloba as 
reações químicas. 
• Os produtos químicos podem atacar os minerais do solo ou 
mudar a estrutura do solo. 
• Entretanto, os minerais do solo só são dissolvidos por ataque 
de poluentes se houver acentuada modificação do pH 
• Já a ESTRUTURA DO SOLO está bastante sujeita a alterações 
causadas pela solução percolante. 
 
COMPATIBILIDADE 
Alterações na PERMEABLIDADE 
• Está fortemente influenciada pelas forças de 
repulsão entre as partículas de argila. 
• As forças repulsivas controlam os comportamentos 
de floculação, dispersão, contração e expansão. 
• Se a camada dupla é menos espessa, as forças de 
repulsão são menores e aí as argilas apresentarão 
maior permeabilidade. 
• Exemplo: Líquidos orgânicos puros podem causar 
contração e trincamento das argilas, AUMENTANDO 
A PERMEABILIDADE. 
 
COMPATIBILIDADE 
• PORÉM A PREVISÃO DA COMPATIBILIDADE É 
MUITO COMPLEXA 
– Pois os solos são constituídos de muitos minerais 
– E os percolados e efluentes são constituídos de 
muitas espécies químicas 
 
COMPATIBILIDADE 
Manuseio inadequado 
de fertilizantes e 
inseticidas 
Deposição na superfície de 
aerossóis de automóveis 
indústrias 
Dissolução 
de gases das 
chuvas 
Vazamento de 
substâncias tóxicas 
armazenadas ou sendo 
transportadas, como 
combustíveis. 
Disposição 
inadequada de 
efluentes e resíduos 
sólidos 
 
Poluição de subsolo e águas subterrâneas 
• Quando em contato com o 
fluxo subterrâneo, os 
contaminantes podem se 
DISSOLVER na água. 
• Por causa do efeito da 
dispersão hidrodinâmica, os 
poluentes vão se espalhando 
à medida que se movem pelo 
subsolo e volumes maiores 
vão sendo atingidos a jusante 
da fonte. 
• Pluma de contaminação: é a 
região contaminada por um 
ou mais poluentes a partir da 
fonte 
 
PLUMAS DE CONTAMINAÇÃO 
• A definição da pluma é o primeiro passo no 
processo de remediação de áreas 
contaminadas. 
• Tb é feita a previsão para possíveis acidentes 
para avaliar o risco da implementação de 
empreendimentos que produzam ou utilizem 
poluentes. 
• Feito por modelagem matemática por meio 
de um número limitado de dados. 
 
PLUMAS DE CONTAMINAÇÃO 
• O conhecimento sobre os mecanismos de 
transporte de poluentes torna-se cada vez 
mais importante para o aperfeiçoamento do 
projeto de disposição de resíduos, do 
diagnóstico de contaminação, do projeto de 
remediação de áreas contaminadas e da 
avaliação do monitoramento das obras 
realizadas.