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ESTUDO DA CONTAMINAÇÃO DO SUBSOLO DA REGIÃO DO ATERRO DE
RESÍDUOS SÓLIDOS DE MURIBECA - PE
F. J. S. Oliveira
Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco.
José F. T Jucá
Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco.
RESUMO: Estudos sobre a contaminação e de mecanismos de contaminação de solos vem sendo
cada vez mais explorados devido a necessidade de segurança a longo prazo exigida para sistemas
de contenção de resíduos em geral. Neste sentido, o Grupo de Resíduos Sólidos da UFPE realizou
uma investigação da contaminação do solo imediatamente abaixo de uma célula do Aterro da
Muribeca, Recife - PE, Brasil, para verificar a impermeabilização da camada de fundo. A pesquisa
foi desenvolvida em duas etapas: obtenção das características físico-químicas do solo e do chorume
do aterro em questão, e confecção de perfis da contaminação vertical no solo imediatamente abaixo
de uma célula de lixo promovida pela infiltração de chorume.
1. INTRODUÇÃO
O Aterro de Resíduos Sólidos (ARS) da
Muribeca, maior da região metropolitana do
Recife - PE, recebe diariamente 2.800
toneladas de resíduos urbanos, hospitalares e
industriais. Desde 1986, Muribeca funcionava
de forma inadequada como depósito de lixo a
céu aberto desde 1986. Em 1994, foi iniciado o
processo de tratamento dos resíduos e de
recuperação ambiental, visando transformação
do lixão em um aterro celular controlado.
Neste projeto, a área do aterro foi dividida em
nove células de aproximadamente 4 hectares
cada, de forma a se proceder o tratamento
isolado de cada célula, Jucá et al., (1996).
Este trabalho apresenta dados físico-
químicos do chorume do referido aterro, dados
estes que são utilizados no acompanhamento
do processo de decomposição dos resíduos
confinados e na verificação do potencial
poluente do líquido. Apresenta-se também, a
investigação da contaminação química da
camada de solo de fundo da Célula 2, através
da determinação da profundidade da frente de
contaminação, verificando desta forma, o
avanço de cada contaminante no subsolo da
região.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
A primeira fase da investigação consistiu
em obter amostras de líquido durante
perfuração do lixo da Célula 2, bem como
obter também, amostras em piezômetros pré-
instalados nas células, verificando assim as
características físico-químicas do contaminante
em questão. A amostragem se deu com
amostradores tipo caneca de aproximadamente
0,8 m de altura por 0,05 m de diâmetro. As
amostras de líquidos foram acondicionadas em
recipientes plásticos e encaminhadas aos
Laboratórios de Engenharia Ambiental e de
Controle da Qualidade do Departamento de
Engenharia Química da Universidade Federal
de Pernambuco – UFPE, para as análises de
rotina de parâmetros de qualidade de efluentes.
Os ensaios de determinação de concentração
de elementos químicos foram executados no
476
Laboratório de ICP, Departamento de Geologia
da UFPE. Todos os ensaios físico-químicos
foram executados de acordo com as
recomendações do Standard Methods, (1992).
A partir de sondagem realizada no ponto mais
profundo da Célula 2, foi coletada uma
amostra (1,5 m de altura por aproximados 0,06
m de diâmetro) do solo imediatamente abaixo
do lixo confinado nesta célula. A amostra
então, foi subseqüentemente dividida em
pequenos corpos de prova de aproximados
0,05 m de altura, que foram transferidos para
sacos plásticos providos de vedação, os quais
foram acondicionados em recipiente térmico a
aproximados 130C. Foram determinados para
cada amostra, após secagem e redução a pó em
um Shatter box revestido com carbeto de
tungstênio, os teores de elementos químicos
adsorvidos, Tessier et al., (1979), via extração
seletiva, e análise em ICP/AES (mod Iris/AP-
TJA) com detetor de estado sólido (CID).
Determinou-se também os teores de sólidos
voláteis, umidade e pH WHO, (1978). Os
resultados destes ensaios permitiram definir
perfis da frente de contaminação em função da
profundidade de solo. A caracterização física
se deu no Laborat´rorio de Solos e
Instrumentação da UFPE e constou da
determinação da granulométrica com
peneiramento seguido de sedimentação,
executada de acordo com a ABNT NBR 7182.
A umidade em campo da amostra foram
executadas seguindo a ASTM D-422. Os
limites de liquidez e plasticidade segundo
ABNT NBR 6459 e ABNT NBR 7180,
respectivamente. A massa específica dos grãos
foi performada de acordo com a ABNT NBR
6508. A determinação da superfície específica
foi executada de acordo com Pejon, (1992),
Pejon e Zuquette (1994).
3. RESULTADOS E DICUSSÃO
3.1 Características do chorume e do subsolo
da região
O chorume de aterros de resíduos urbanos
são em geral líquidos de composição variada e
complexa, apresentando vários compostos
orgânicos, Yasuhara et al., (1997), íons
orgânicos, Manning e Bewsher, (1997),
elementos químicos diversos, Jucá et al.,
(1998). O chorume do Aterro da Muribeca é
um líquido escuro de composição química e
microbiológica variada.
Durante a pesquisa, observou-se clara
estratificação de cor no líquido nos
piezômetros, isto esta relacionado com a
infiltração de águas de chuva pela camada de
cobertura, pois ela possui elevado coeficiente
de permeabilidade in situ, cerca de 4 x 10-5
m/s, determinada com auxílio de permeâmetro
Guelph.
O pH do líquido em questão, variou entre 7
a 8,3 e a alcalinidade, de 6.000 a 16.000 mg/l
de CaCO3, revelando que o líquido é
predominantemente alcalino, sendo esta uma
das principais características de chorumes em
metanogênesis. O elevado teor de cloretos, de
2.000 a 4.000 mg/l de Cl, indica que este é um
dos ânions mais abundantes no chorume. Esta
acentuada presença é devida pela notada
solubilidade que os cloretos em geral possuem,
(Leprevost, 1975), podendo ser lixiviados mais
facilmente que alguns outros sais.
Investigações qualitativas para os ânions nitrito
e nitrato quase sempre apresentam resultado
como traços leves indicando a presença em
menor quantidade. A DBO de 200 a 6.000 mg/l
de O2, indica a potencial carga orgânica que o
líquido em questão apresenta. A DQO de 500 a
16.000 mg/l de O2 é elevada indicando a
presença de materiais orgânicos e inorgânicos
passíveis de oxidação. Estas elevadas faixas de
variação indicam a complexidade deste
líquido.
Observa-se que os elementos químicos mais
concentrados no chorume são os oriundos de
lixiviação de materiais que constituem a
camada de cobertura, de materiais aterrados
passíveis de corrosão, como peças metálicas,
dentre outros.
A Tabela 1 apresenta a faixa de variação
dos teores de elementos químicos no chorume,
como segue:
A presença de metais pesados como cobre,
chumbo, níquel, zinco, entre outros, em
concentrações preocupantes confirmam a
disposição de materiais provenientes das
industrias aumentando o caráter poluente do
líquido em questão.
Em geral, os maiores valores de
concentração dos elementos químicos são
477
encontrados nas maiores profundidades, que é
uma preocupação adicional devido a promoção
de um elevado gradiente de concentração
elevado na interface solo chorume. Uma outra
observação obtida nas sondagens na células é a
da existência de uma manta líquida de altura
variada, ou seja, desde não existente para
células de lixo velho, como a Célula 2 por
exemplo, a cerca de 25 m para células de lixo
com idade inferior a cinco anos.
Tabela 1: Faixa de variação da concentração de
elementos químicos no chorume
Elemento Faixa de variação a
Alumínio 50 - 1800
Cálcio 30 – 1700
Cádmio < 0,01
Chumbo < 0,01 – 1,8
Cobalto < 0,01 – 0,6
Cobre 0,2 – 4,40
Cromo < 0,01 – 6,9
Ferro 30 – 770
Fósforo 10 –20
Magnésio 10 – 220
Manganês < 0,01 – 19
Níquel < 0,01 – 2,70
Potássio 500 - 1500
Sódio 1000 – 3000
Zinco 1 – 90
a Valores em mg/l do elemento
A textura do solo de fundo da Célula 2 é de
solo fino, classificado, segundoa USC, como
CL, argila arenosa. A granulometria consta de
32% de argila, 26% de silte, 27% de areia fina
e 15% de areia média. A coloração é amarelo
pardo 2.5Y5/4. O limite de liquidez encontrado
foi de 37,8% e o índice de plasticidade de
18,6%. A sondagem indicou que a
compacidade do material varia entre baixa e
medianamente compacta. A superfície
específica do solo em questão é 64 m2/g.
Abaixo da camada de solo, de profundidade
variando desde afloramento de rocha a 6 m,
encontra-se uma rocha calcárea. Esta rocha se
estende por toda área do aterro em associações
com rochas gnaisses formando um
embasamento cristalino, Jucá et al., (1996).
As elevadas concentrações de elementos
químicos no chorume associadas as elevadas
pressões hidrostáticas , levam a um transporte
difusivo-dispersivo-advectivo, contaminando o
subsolo da área.
Como o transporte de contaminantes em
rochas é muito lento, em relação a meio mais
poroso, como alguns solos, um deslocamento
longitudinal pode ser preferido, ao a frente de
contaminação encontrar o embasamento
cristalino. Ocorrendo este deslocamento
longitudinal, o sentido do gradiente da região
será preferido. Na região do Aterro da
Muribeca o gradiente é em direção ao solo
aluvionar que circunda toda a área do aterro,
podendo assim a pluma alcançar o leito Rio
Muribequinha e a água do subsolo da região,
que é residencial e agrícola.
3.2 Perfis verticais da contaminação
Todos os perfis apresentam clara frente de
contaminação em direção ao fundo, sendo o
formato das curvas obtidas para alguns
parâmetros semelhantes as formas de curvas
apresentadas por Quigley et al., (1987) em
uma argila siltosa abaixo de um aterro de
resíduos sólidos urbanos em Sarnia - Canadá.
Para investigar de forma simplificada ou
melhor, indicativa, o alcance da frente
contaminação orgânica no subsolo do Aterro
da Muribeca, o perfil de sólidos voláteis foi
traçado. O método usado baseia-se na ignição
da amostra, e é recomendado tanto para solos
quanto para resíduos ou húmus, WHO, (1979),
no entanto, para execução deste ensaio, deve-
se partir de amostras secas em estufa até peso
constante. A partir desta necessidade, os dados
de umidade também foram obtidos. O perfil de
umidade em conjunto com o de teor de sólidos
voláteis dão indicação da infiltração do
chorume no solo, Figura 1. Nota-se um teor de
sólidos voláteis não inferior a 5% até
profundidade de 1,5 m após interface lixo solo
onde se encontra a rocha neste local. Os
valores de teor de voláteis em solos da região,
em áreas não contaminadas, não são superiores
a 2% indicando contaminação orgânica até esta
profundidade.
O perfil de pH, em água, é apresentado na
Figura 2, e indica clara contaminação até
aproximados 1,5 m após interface lixo solo
478
visto que o pH de solos da região, apresentam
valores em torno de 4,5. Estes dados reforçam
a tese de contaminação orgânica até pelo
menos a profundidade citada.
Nota-se, ver Figura 3, que o teor de cálcio
adsorvido, 500 mg/l, é maior que o sódio
adsorvido, 300 mg/l, mesmo sendo a
concentração do segundo elemento muito
maior que a do primeiro no chorume, ver
Tabela 1. Este fato deve-se a adsorção
preferencial de elementos de maior carga
eletrônica em relação aos de menor carga,
Mitchell, (1993).
0 5 10 15 20 25 30
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Umidade (%)
0 5 10 15 20 25 30
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Solidos Volateis (%)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 1: Perfis do teor de sólidos voláteis e de
umidade
3 4 5 6 7 8 9 10
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
pH
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 2:Perfil de pH
Observa-se também, um maior
deslocamento de ambos elementos acima
citados, em relação aos elementos de transição,
ver Figura 4 e 6. Isto se deve ao fato destes
elementos poderem, em geral, possuir carga
trivalente sendo portanto adsorvidos mais
fortemente. Adicionado a este fato, têm-se
também a propriedade de complexação e
precipitação do elementos de transição,
principalmente em meios com pH alcalino,
como na faixa superior do subsolo
contaminado pela frente orgânica do chorume,
ver Figura 2, tendendo nestas condições, a
formar hidróxidos e/ou complexos de baixo
produto de solubilidade, Yong et al., (1992).
0 200 400 600 800
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Sódio (mg/l Na)
0 500 10001500200025003000
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Calcio (mg/l Ca)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 3: Perfil de sódio e cálcio
0 1 2 3 4 5
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Aluminio (g/l Al)
0 1 2 3 4 5
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Ferro (g/l Fe)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 4:Perfil de alumínio e ferro
479
0 20 40 60 80100120140160
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Cobalto (mg/l de Co)
0 1 2 3 4 5
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Cromo (mg/l de Cr)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 5: Perfil de cobalto e cromo
0 5 10 15 20 25
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Cobre (mg/l de cu)
0 20 40 60 80
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Manganês (mg/l de Mn)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 6: Perfil de cobre e manganês
Teores de fósforo adsorvido, Figura 7, em
concentrações superiores a máxima
apresentada no chorume revela o acúmulo
deste elemento com a infiltração do chorume.
Partindo das espécies com transporte mais e
menos amortecidos, estipulou-se a velocidade
de infiltração das espécie químicas,
relacionando o comprimento de alcance de
fronte com o tempo médio. Obteve-se 0,06
m/ano para as mais sorvidas e 0,125 m/ano
(duas vezes maior que a anterior) para as
menos sorvidas, sendo ambas velocidades altas
indicando que o transporte das não é
predominantemente difusivo (velocidade de
infiltração abaixo de 0,005 m/ano, Shackelfor,
(1993)), concordando com a textura de areia
argilosa verificada na sondagem.
O alcance de algumas espécies à rocha
(profundidade em torno de 1,5 a partir da
interface lixo solo) aponta para possibilidade
de transporte longitudinal, como exposto
anteriormente.
0 50 100 150 200 250
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Fósforo (mg/l P)
0 20 40 60 80
-24
-23,5
-23
-22,5
-22
Manganésio (mg/l Mn)
P
ro
fu
n
d
id
a
d
e
 (
m
)
Figura 7:Perfil de magnésio e fósforo
5 CONCLUSÕES
O chorume do Aterro da Muribeca
apresenta elevados teores de DBO, DQO,
Cloretos, elementos químicos variados, e
revelam que o líquido é um potencial poluente
para o solo e recursos hídricos.
A alteração do pH adicionado a elevação do
teor de voláteis no solo dá clara indicação de
infiltração de chorume e por conseguinte,
contaminação do solo.
A frente de contaminação de alguns
elementos químicos alcançaram o
embasamento cristalino da região.
Metais de transição tem transporte mais
amortecidos que os alcalinos por possuírem
capacidade de precipitação e complexação
adicionada a carga eletrônica tri e/ou
bivalentes que facilita a adsorção no solo e em
pólos de algumas moléculas orgânicas.
A notada sorção do solo em questão à
alguns elementos químicos é devido a alta
superfície especifica deste, fato que está de
acordo com a finura do material associada à
compactação mediana.
Altas velocidades de infiltração de
contaminantes são observadas, indicando que
ou o transporte das espécies não é
predominantemente difusivo.
480
6. REFERÊNCIAS
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