Um dos problemas ambientais da nossa atualidade é a contaminação do subsolo e de águas subterrâneas.
Neste texto, iremos abordar os principais aspectos do comportamento de contaminantes orgânicos em subsuperfície. Leia o texto até o final e saiba mais sobre esse importante tema! Lembre-se, a Hidroplan é especialista nesse tema, tem algum problema? Entre em contato conosco!
Contaminantes orgânicos
Contaminantes orgânicos podem ser definidos como produtos químicos à base de carbono, hidrogênio e potencialmente outros elementos. Incluem solventes orgânicos, herbicidas, pesticidas, resíduos à base de petróleo, madeira, tecidos vegetais e animais, compostos voláteis de fase gasosa ou líquida.
Tais compostos geralmente são as causas de impactos adversos no meio ambiente. Praticamente todos os processos industriais produzem águas residuais, as quais podem conter uma variedade de poluentes orgânicos.
É, portanto, crucial compreender o comportamento desses contaminantes e promover o tratamento adequado de efluentes industriais.
Contaminação em subsuperfície
Ao atingirem o subsolo, os contaminantes orgânicos irão se distribuir em diferentes fases químicas. A compreensão destas fases são essenciais para as medidas de remediação e monitoramento das áreas contaminadas.
Os contaminantes podem ser transportados entre os diferentes compartimentos ambientais, podendo permanecer sorvidos no solo, dissolvidos nas águas subterrâneas e superficiais, ou presentes na fase vapor.
Os contaminantes orgânicos tóxicos podem entrar em subsuperfície como líquidos de fase não aquosa (NAPLs, do inglês “Non-Aqueous Phase Liquid”) imiscível com água, composto por um ou mais constituintes químicos orgânicos, ou podem entrar como solutos dissolvidos, resultando em plumas de contaminantes que emanam da zona de origem.
Contaminantes orgânicos líquidos - NAPLs
Os NAPLs representam a fase oleosa, formada por compostos orgânicos com baixa solubilidade em água - contaminantes líquidos e imiscíveis com a água. Os compostos NAPLs são classificados como "imiscíveis", devido a sua miscibilidade muito baixa, podendo ser dissolvidos em água em concentrações da ordem de microgramas por litro até poucos gramas por litro.
As diferenças físicas e químicas entre um NAPL e a água resultam em uma interface física entre os componentes da mistura, uma superfície divisória física entre as fases, devido à imiscibilidade.
Os contaminantes NAPLs menos densos do que a água são denominados LNAPL (“Light Non-Aqueous Phase Liquid”) e os mais densos ou mais “pesados” por DNAPL (“Dense Non-Aqueous Phase Liquid”)
Quanto maior e profundidade da contaminação, maior serão os custos para a investigação e tratamento. Dessa forma, é essencial conhecer os tipos de contaminantes orgânicos e com base em sua densidade, compreender o seu comportamento em subsuperfície.
Os principais compostos LNAPLs (menos densos que a água) são:
- Hidrocarbonetos de petróleo presentes na gasolina - grupo BTEX:
- Benzeno
- Tolueno
- Etilbenzeno
- Isômeros do xileno
Os principais compostos DNAPLs (mais densos que a água) são:
- Solventes clorados percloroetileno (PCE)
- Tricoloroetileno (TCE)
- Isômeros do dicloroetileno (DCE)
- Cloreto de vinila (CV).
Migração dos contaminantes orgânicos em subsuperfície
Após a liberação na superfície, o NAPL migrará vertical e lateralmente na subsuperfície, governado pela gravidade, flutuabilidade e forças capilares. Os contaminantes vão se dissolvendo e sendo carreados pelo fluxo de água subterrânea por entre os poros do material sólido que forma o aquífero (sedimentos, tais como areia e argila).
No caso do LNAPL, o espalhamento ocorre até atingir uma camada de condutividade hidráulica muito baixa (pouco permeável) ou o nível do lençol freático.
Enquanto para o DNAPL, o espalhamento ocorre por longas profundidades até atingir uma camada com condutividade hidráulica muito baixa ou impermeável, sendo capaz de ultrapassar o lençol freático.
Esquema do comportamento de contaminantes orgânicos NAPLs em subsuperfície.
Fases dos contaminantes NAPLs em subsuperfície
Os NAPLs podem aparecer no meio subterrâneo em até cinco fases distintas:
- Fase Livre: produto em fase separada (imiscível ou parcialmente miscível) que apresenta mobilidade no meio poroso (pode ser bombeado por fluir para o interior de um poço). Representa fonte de contaminação para águas subterrâneas e apresenta riscos de explosões e incêndios.
- Fase Residual: produto em fase separada (imiscível ou parcialmente miscível) que não apresenta mobilidade no meio poroso (não pode ser bombeado por não fluir para o interior de um poço). Representa fonte de contaminação para águas subterrâneas e apresenta riscos de explosões e incêndios.
- Fase vapor: o produto se volatiliza e vai preenchendo os espaços porosos da zona não saturada. Apresenta alta mobilidade podendo acumular-se em espaços confinados como garagens subterrâneas, porões, etc. e causar explosões e incêndios.
- Fase dissolvida: presente na zona saturada do aquífero, é responsável pelo transporte do contaminante para grandes distâncias da fonte de contaminação. À medida que a água subterrânea se desloca, ela contata a fase livre e residual e leva consigo concentrações do composto. É uma pluma de contaminação. São compostos dissolvidos em água.
- Fase adsorvida: por forças elétricas os compostos que estavam dissolvidos em água ou que estavam em fase livre ou residual eles podem aderir às superfícies dos minerais formadores do solo. Não apresenta mobilidade e é fonte de contaminação de água subterrânea.
A distribuição dos contaminantes entre as fases é determinada por suas propriedades físico-químicas, tais como solubilidade, densidade, viscosidade e pressão de vapor; pelas características de adsorção do solo; e pela degradação dos contaminantes.
Contaminantes orgânicos e meio ambiente
A ocorrência global e os efeitos adversos dos poluentes orgânicos ocasionaram uma crescente preocupação, pois são considerados tóxicos, persistentes e bioacumuláveis, podendo ser transportados por longas distâncias.
A remoção ou tratamento de áreas contaminadas por poluentes orgânicos é especialmente urgente, devido à elevada toxicidade e persistência no meio desses compostos.
Para isso, é de grande importante que haja um entendimento prévio das características e propriedades do meio e dos contaminantes para uma melhor compreensão da distribuição nas diferentes fases, considerando ainda que tais particionamentos variam com o tempo devido à dinâmica do processo e a necessidade em restabelecer o equilíbrio.
A HIDROPLAN é uma empresa de consultoria ambiental, pioneira em hidrogeologia de contaminação e em avaliação de risco toxicológico para locais contaminados no país, utiliza o estado da arte em contaminação de solos e águas subterrâneas, incluindo investigação de áreas impactadas, avaliação de risco sócio-ambiental, definição de metas de remediação, projeto e execução de sistema de remediação, monitoramento e reabilitação de áreas degradadas.
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Referências
https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/organic-contaminant
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015WR017121
https://sistema.atenaeditora.com.br/index.php/admin/api/artigoPDF/33749
