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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.
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