Investigacao_de_areas_degradadas_24-11-10

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INVESTIGAÇÃO E 
MONITORAMENTO DE ÁREAS 
CONTAMINADAS 
 
 
 
Márcio S. S. Almeida 
Prof. Titular, COPPE-UFRJ 
marciossal@globo.com 
 
 
Geotecnia Ambiental 
TÓPICOS 
• Introdução 
• O Processo de Investigação Geoambiental 
• Fases da Investigação Geoambiental 
– Investigação Preliminar 
– Investigação Principal 
– Investigação do Meio Hídrico 
• Procedimentos Analíticos 
• Métodos Indiretos de Investigação 
• Considerações Finais 
• Exemplos de Casos 
Introdução 
• Objetivo da investigação geoambiental: 
– determinar o grau de contaminação do solo e sua 
distribuição em subsuperfície visando a remediação 
da área afetada. 
• Novo enfoque: 
– considera a investigação em função do risco 
apresentado, tendo em vista tempo e recursos 
escassos para a remediação 
Valores Orientadores - Conceito 
• São concentrações limites de espécies químicas e 
bacteriológicas no meio (solo, água, ar) definidas 
pelos órgãos governamentais, que caracterizam a 
contaminação. 
 
• Os valores são definidos, em geral, com base no 
risco à saúde humana. 
Conceitos Relacionados 
• PERIGO 
– é uma ameaça às pessoas ou ao que elas valorizam (propriedades, meio ambiente, futuras 
gerações etc). 
– Quando existe o potencial de causar danos em virtude das propriedades da substância e das 
circunstâncias em que ela ocorre. 
• RISCO 
– é a quantificação do perigo; 
– é a probabilidade de dano (pessoal, ambiental ou material), doença ou morte sob 
circunstâncias específicas. 
• AVALIAÇÃO DE RISCO 
– processo para identificar e analisar o risco (qualitativo ou quantitativo). 
• SEGURANÇA 
– Quando há garantia de que não há risco inaceitável da ocorrência de danos. 
• MAL 
– dano à saúde, meio ambiente, estruturas físicas, patrimônio ou à economia. 
• A CADEIA FONTE-CAMINHO-ALVO 
– para algum mal acontecer (risco) a cadeia deve estar completa. 
 
A cadeia fonte-caminho-alvo 
MODELO FONTE-CAMINHO-ALVO 
E
HOMEM
ATMOSFERA
ÁGUA
SOLO
ATERRO DE
RESÍDUOS
ABSORÇÃO
INGESTÃO INALAÇÃO
EXCREÇÃO
INGESTÃO
INGESTÃO
CONTATO
INGESTÃO
EVAPORAÇÃO
DEPOSIÇÃO
LIXIVIAÇÃO
VOLATILIZAÇÃO
GASES E
DEPOSIÇÃO
ADSORÇÃO
LIXIVIAÇÃOSEDIMEN-
TAÇÃO
POEIRA 
FLORA 
FAUNA
CONTATO
OU
OU
• Introdução 
• O Processo de Investigação Geoambiental 
• Fases da Investigação Geoambiental 
– Investigação Preliminar 
– Investigação Principal 
– Investigação do Meio Hídrico 
• Procedimentos Analíticos 
• Métodos Indiretos de Investigação 
• Considerações Finais 
• Exemplos de Casos 
TÓPICOS 
O processo de investigação 
geoambiental 
• Deve ser realizada no contexto da análise de risco. 
• Objetivo principal: prover informações sobre a fonte, 
os caminhos e os alvos para permitir uma avaliação 
de risco e delinear ações de remediação, ou dispensá-
las. 
• Verificar se a cadeia fonte-caminho-alvo está 
completa. 
• Basta uma amostra para provar a contaminação, mas 
o objetivo deve ser determinar a natureza e a 
extensão da contaminação 
ASPECTOS PRINCIPAIS DA 
 INVESTIGAÇÃO GEOAMBIENTAL 
• Contaminação: 
– natureza, extensão e distribuição dos contaminantes. 
• Geologia: 
– dados sobre o meio físico, que possam afetar o 
comportamento e a localização dos contaminantes ou o tipo 
de remediação. 
• Hidrologia: 
– dados sobre corpos hídricos e mecanismos de transporte dos 
contaminantes. 
• Caminhos e Alvos: 
– cenários de risco plausíveis em face da cadeia fonte-
caminho-alvo. 
• Abordagem por fases. 
• Introdução 
• O Processo de Investigação Geoambiental 
• Fases da Investigação Geoambiental 
– Investigação Preliminar 
– Investigação Principal 
– Investigação do Meio Hídrico 
• Procedimentos Analíticos 
• Métodos Indiretos de Investigação 
• Considerações Finais 
• Exemplos de Casos 
TÓPICOS 
Fases da investigação geoambiental 
• Fase preliminar: 
– desenvolver o modelo fonte-caminho-alvo, identificação do perigo e 
planejamento das fases subseqüentes. 
• Fase exploratória: 
– limitadas intrusões destinadas a testar/confirmar a presença de substâncias 
e levantar dados para o planejamento da fase posterior. 
• Fase principal: 
– dominada por técnicas intrusivas para avaliar o perigo, estimar o risco e 
apontar modalidades preferenciais de remediação. 
• Fases suplementar (para dados específicos) e de pós-remediação 
(avaliação de desempenho). 
Investigação preliminar 
• Estudo de gabinete: 
– entendimento qualitativo do risco, identificar as fontes a 
serem detalhadas ou dispensadas. 
• Reconhecimento de campo: 
– identificar o local, obter evidências, planejar as atividades 
futuras (seleção do método de amostragem, geofísica, etc). 
• Diagnóstico preliminar: 
– geológico, hidrológico, perigos potenciais identificados e 
contaminantes potencialmente presentes na área. 
A investigação principal envolve: 
• Atividades no campo 
• Coleta de amostras 
• Uso de técnicas de perfuração e selagem 
• Acondicionamento das amostras 
• Investigação do meio hídrico 
A amostragem deve considerar 
• Tipo de amostras: 
– solo, 
– água, 
– resíduos, 
– gases 
• Quantidades, distribuição, freqüência, método de coleta 
• Acondicionamento, preservação e transporte 
• Tipos de análises e de técnicas empregadas, níveis de detecção 
requeridos. 
• Urgência do caso 
• O modo: 
– Direcionado (quando a fonte está localizada); 
– Não-direcionado (para localizar fontes) 
Atividades no campo 
• RECONHECIMENTO 
– etapa da fase preliminar 
• PESQUISA GEOFÍSICA 
– eletrorresistividade, 
– GPR 
• MEDIÇÕES 
– pluviosidade, 
– nível d’água, 
– pH, 
– temperatura, etc 
• ENSAIOS DE CAMPO 
– condutividade hidráulica 
• COLETA DE AMOSTRAS 
– de solo, 
– água, 
– gases ou 
– resíduos 
Métodos de investigação 
 geoambiental 
• Geofísica de superfície: 
– Tradicionais (produzem resíduos) 
• perfuração (drilling/augering) 
• poços de monitoramento 
– Penetrômetros 
• Sondas e cones ambientais 
• amostras de líquido, gás ou solo 
Amostrador de cravação direta 
MONTAGEM DO AMOSTRADOR 
MONTAGEM DO LINER NO AMOSTRADOR 
RETIRADA DO LINER COM AMOSTRA DE SOLO 
RETIRADA DO LINER COM AMOSTRA DE SOLO 
Aspectos da coleta de amostras 
• Representatividade física e química 
• Escolha do equipamento adequado 
• Contaminação cruzada 
• Descontaminação das ferramentas 
• Selagem dos furos de amostragem 
• Disposição dos resíduos e amostras 
• Cuidados no acondicionamento, 
preservação e transporte 
• Registro e locação dos pontos de coleta 
Investigação do meio hídrico 
• Dinâmica das águas (direção do fluxo, 
sazonalidades) exige acompanhamento no tempo; 
• Amostra que represente as piores condição do 
meio e amostras fora da área investigada; 
• Depende do tipo de contaminante (miscível, não-
miscível, leve, denso); 
Determinação da direção do fluxo 
h = 10 m
1
h = 12,5 m
2
h = 8,5 m
3
ÁREA 
11,5 m 10,5 m 8,5 m9,5 m12,5 m
DIREÇÃO DO FLUXO
Piezômetros
Equipotencial
CONTAMINADA
Direção do fluxo vertical 
SUPERFÍCIE FREÁTICA
SUPERFÍCIE PIEZOMÉTRICA
FONTE
Camada impermeável
DIREÇÃO DO FLUXO
DIREÇÃO DO FLUXO
DO AQÜÍFERO CONFINADO
DO AQÜÍFERO LIVRE
Métodos de investigação 
 geoambiental 
• Geofísica de superfície: 
– Tradicionais (produzem resíduos) 
• perfuração (drilling/augering) 
• poços de monitoramento 
– Penetrômetros 
• Sondas e cones ambientais 
• amostras de líquido, gás ou solo 
Piezômetro 
(usado para determinar a carga hidráulica) 
Poço de monitoramento permanente 
(usado para coleta de amostras) 
Cuidados em poços de monitoramento 
• Usar revestimento apropriado 
• Selar o topo e os níveis intermediários 
• Proteger contra o ingresso de corpos estranhos 
• Coletar amostras em condições estáveis (pH, OD, 
temperatura) do aqüífero, descartando o material 
estagnado presente no poço. 
• coleta, tratamento e descarte do material excedente 
• Posição adequada do filtro no poço• Poço A – concentração menor; amostra líquidos contaminado e não 
contaminado 
• Poço B – OK 
• Poços C e D – não amostram líquido contaminado; indicam que a pluma 
está mais profunda 
Locação de poços de monitoramento 
DISTRIBUIÇÃO DE UM 
VAZAMENTO DE LNAPL 
Franja capilar
óleo
diesel
FLUXO DA ÁGUA SUBTERRÂNEA
FASE RESIDUAL
Vazamento
FASE DISSOLVIDA
FASE LIVRE
DISTRIBUIÇÃO DE UM 
VAZAMENTO DE DNAPL 
TCE
FLUXO DO AQÜÍFERO
FASE RESIDUAL
FASE LIVRE
FASE DISSOLVIDA
FASE GASOSA
FLUXO DO DNAPL
AQUITARDO
• Introdução 
• O Processo de Investigação Geoambiental 
• Fases da Investigação Geoambiental 
– Investigação Preliminar 
– Investigação Principal 
– Investigação do Meio Hídrico 
• Procedimentos Analíticos 
• Métodos Indiretos de Investigação 
• Considerações Finais 
• Exemplos de Casos 
TÓPICOS 
Procedimentos analíticos envolvem 
• Limites de detecção do método empregado. 
• Valores de referência ou valores-limites. 
• Valores de background. 
• Qualidade da amostra (evitar perdas por oxidação, 
volatilização ou biodegradação). 
• Quantidades, preservação e prazo para análise. 
• Métodos de preparação da amostra e extração. 
• O pessoal técnico e os custos envolvidos. 
• As lacunas normativas e peculiaridades locais. 
Análises usuais 
• Dependem do tipo de contaminante. Na dúvida usar 
métodos totais para orgânicos (PAH, alifáticos, fenóis) 
e um conjunto de metais pesados e inorgânicos. 
• Sólidos em suspensão, cor, turbidez, temperatura. 
• Oxigênio dissolvido, DBO, DQO. 
• Teor de carbono orgânico, nitrogênio. 
• Condutividade elétrica, pH, Eh, CTC. 
• Cepas e população de microorganismos. 
• Introdução 
• O Processo de Investigação Geoambiental 
• Fases da Investigação Geoambiental 
– Investigação Preliminar 
– Investigação Principal 
– Investigação do Meio Hídrico 
• Procedimentos Analíticos 
• Métodos Indiretos de Investigação 
• Considerações Finais 
• Exemplos de Casos 
TÓPICOS 
• Técnicas Não-Invasivas X Invasivas 
 – Não Invasivas: Com penetração no solo; 
 – Invasivas: Sem penetração no solo; 
 
• Métodos Diretos X Indiretos 
 – Diretos: quando medem diretamente a propriedade ou parâmetro 
desejado 
 – Indiretos: quando medem um parâmetro correlacionado à 
propriedade ou parâmetro desejado. 
Técnicas de investigação 
Métodos indiretos de investigação 
• Técnicas mais usuais: 
– GPR (Ground Penetration Radar); 
– EM (Método Eletromagnético); 
– ER (Eletroresistividade); 
– SEV (Sondagem Elétrica Vertical). 
 
• Baseados na variação de uma ou mais propriedades do solo 
(contraste); 
• Podem ser intrusivos ou não-intrusivos; 
• Os métodos eletro-resistivo e GPR utilizam propriedades 
elétricas do solo; 
 
Eletrorresistividade 
• Imposição de um campo elétrico pelos eletrodos de corrente e a 
medição da queda de potencial pelos eletrodos receptores 
• Aplicação da Lei de Ohm ao circuito elétrico que se completa no 
solo: R = V / I 
• A resistência não é uma propriedade do solo, depende da 
quantidade de solo medida (dimensões): R = ρ L / S 
• A resistividade (ρ) é uma propriedade do solo, depende da 
porosidade, grau de saturação, concentração eletrolítica, 
temperatura, mineralogia, capacidade de troca catiônica, pH, etc. 
 
I
V
Arranjo Wenner
M N BA
 2 a V 
eletrodo de
corrente
eletrodo de
potencial
Profundidade de investigação
eletrodo de
corrente
a a a
I
=
Equipotencial
Linha 
de fluxo
Método eletrorresistivo. Configiração dos eletrodos no arranjo Wenner. 
Eletrorresistividade 
Planta de isorresistividade para as profundidades de 1 e 2 metros (valores em ohm.m).
1 metro 2 metros
N
2
3
4
3
5
3
5
5
5
5
5
5
5
8
3
3
4
4
3
3
2
3
54
6
4 5
6 1
2
8
5
6
4
6
Escala (m)
0 50
3 4
5
4
2
4 8
6
6
4
1
5
2
4
6
8
1
6
4
5
5
6
2
3
3
2
4
5 7
5
5
8
2
3
3
Eletrorresistividade 
Zoneamento do aterro com base na planta de isorresistividade para as profundidades de 1 e 2 m.
N
5
5
5
8
8
5
Escala (m)
0 50
2
8
2
5
2
7
8
2
Q-1
Q-2
Noroeste
Setor Norte
Setor 
5
Setor Centro-Leste
Sudeste
Setor 
Zonas provavelmente dominadas por 
Zonas provavelmente dominadas por 
materiais condutores (metais, sais)
resíduos da produção de borracha
Eletrorresistividade 
Geofísica de Superfície: 
Conclusões 
• Ensaios não-pontuais, visão contínua e amplificada 
do subsolo 
• Ensaios não invasivos, importantes no caso de 
rejeitos perigosos ou quando a um furo afeta 
indesejavelmente a situação 
• Ensaios rápidos e econômicos 
• fornecem dados qualitativos, a serem confirmados 
com amostragem de solo e de líquido 
Cone resistivo 
• Método invasivo 
• Proprociona medições contínuas 
• As medições efetuadas envolvem uma pequena 
porção do solo 
• Minimiza o problema da falta de homogeneidade do 
solo 
• Limitada a solos friáveis 
• Emprego no monitoramento e na avaliação de 
desempenho de ações de remediação 
 
Esquema do cone resistivo de um eletrodo 
Detalhe
Região 
amolgada
Região da
medição
eletrodo
Detalhe
Equipotencial
Corrente
Cone resistivo 
 
 
Cone resistivo 
Exemplo de resultado 
medida de resistividade 
• Condutividade (mS/cm) = 10.000 
÷ Resistividade (W-m) 
• Hidrocarbonetos são não 
condutivos => alta resistividade 
• Figura ao lado: 
• linha tracejada => medida do 
background; 
• linha contínua => medida em área 
contaminada por creosoto. 
• Medidas de resistividade orientam 
programa de amostragem ou de 
poço de monitoramento 
 
• Introdução 
• O Processo de Investigação Geoambiental 
• Fases da Investigação Geoambiental 
– Investigação Preliminar 
– Investigação Principal 
– Investigação do Meio Hídrico 
• Procedimentos Analíticos 
• Métodos Indiretos de Investigação 
• Considerações Finais 
• Exemplos de Casos 
TÓPICOS 
Considerações finais 
• A Investigação Geoambiental deve se situar no contexto 
da análise de risco e considerar o modelo fonte-
caminho-alvo nos objetivos. 
• A abordagem deve ser por fases: 
– fase preliminar: determina a qualidade e o custo das 
investigações . 
– fase principal: visa subsidiar o projeto de 
remediação. 
• Métodos diretos visam a representatividade da amostra 
e acurácia da investigação. 
• Devem ser conhecidos ou estabelecidos valores de 
fundo (background) e de concentrações-limite para os 
contaminantes presentes. 
• Os métodos indiretos de investigação podem ser 
instrumentos confiáveis, de baixo custo e seguros em 
relação ao perigo de exposição. 
• Na investigação do meio hídrico a natureza dinâmica 
do regime requer amostragem no tempo. 
Considerações finais