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Disertación de Maestría
DOI
10.11606/D.44.1990.tde-02092013-105804
Documento
Autor
Nombre completo
Ricardo Cesar Aoki Hirata
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 1990
Director
Tribunal
Cleary, Robert William (Presidente)
Branco, Samuel Murgel
Pacheco, Alberto
Título en portugués
Amostradores de vapores do solo (avs) |b desenvolvimento de uma técnica para a detecção de águas subterraneas contaminadas por solventes orgânicos voláteis. Estudo de caso de Porto Feliz - São Paulo
Palabras clave en portugués
Água
Águas Subterrâneas
Hidrogeologia
Poluição da Água
Resumen en portugués
A Amostragem de Vapores do Solo (AVS) é uma técnica introduzida recentemente usada para a detecção, de forma indireta, da contaminação das águas subterrâneas por solventes orgânicos-voláteis, incluindo entre estes, os chamados DNAPL.O rápido desenvolvimento desta técnica foi motivado pela dificuldade e elevados custos que estão envolvidos os métodos tradicionais na avaliação do impacto de um acidente com substâncias organo-sintéticas. Tais métodos implicam na perfuração de numerosos poços de monitoração associados a um programa de coleta de água e análise. Dadas as características destes produtos químicos de não apresentarem contrastes elétricos e possuírem baixa solubilidade em água, métodos geofísicos comumente usados (eletroresistividade e eletromagnéticos) não têm se mostrado eficazes. A técnica AVS envolve a extração de uma pequena quantidade de gases succionado do solo a pouca profundidade e sua análise em campo ou laboratório, identificando os compostos presentes e correlacionando as composições dos vapores e das águas subterrâneas. O principio de detecção relaciona-se com o estabelecimento de um gradiente de concentração química na zona não-saturada, resultando um fluxo difusivo ascendente do contaminante nas áreas onde as águas subterrâneas se acham poluídas. O presente trabalho desenvolve a técnica AVS inovando na forma de aprisionamento de vapores quando se sugere o uso de colunas adsorventes duplas de carvão ativado, e adapta procedimentos de laboratório com uso de cromatografia gasosa para análise de colunas e identificação dos poluentes. Esta dissertação apresenta os resultados do uso da técnica AVS desenvolvida neste estudo, quando da aplicação pioneira no Brasil, acidente ambiental ocorrido no em Porto Feliz - (SP), onde o vazamento de um tanque de solventes orgânicos causou a contaminação de expressiva porção do aquífero. O AVS permitiu avaliar com sucesso a extensão do acidente de poluição no aquífero e em subsuperfície e o formato da pluma contaminante. O mapeamento com AVS definiu três zonas com diferentes concentrações de vapores: altas, médias e baixas e mostrou que a pluma está se deslocando no sentido SE para NW atingindo, no momento, uma área de 113.000 m². A coleta de vapores do solo a diferentes profundidades possibilitou o estabelecimento das taxas de volatilização, quantificando o fluxo vertical de tetracloreto de carbono em 1,0 x 1'0 POT.-5' '+ OU -' 6,9 x 1'0 POT.-7'µ/m²/s e clorofórmio em 6,4 x 1'0 POT. -5' '+ OU -' 1,7 x 1'0 POT. -5 µ/m²/s. Os resultados das amostras de água subterrânea e vapores do solo permitiram estabelecer correlações bastante expressivas de 0,9 e 0,8 para o clorofórmio e tetracloreto de carbono. Com intuito de medir o tempo de trânsito e volatilização dos compostos halogenados de interesse em meio não saturado, foram preparados experimentos envolvendo colunas de areia em laboratório. Os testes permitiram avaliar as perdas por volatilização do clorofórmio e tetracloreto de carbono numa razão de 20 e 30%, após 30 horas de experimento. Esta dissertação analisa também, de forma crítica, trabalhos publicados por outros pesquisadores, permitindo avaliar a técnica aqui proposta comparativamente a outras. estabelecer alcances e restrições do método, dando ênfase na influência do meio e dos compostos no sucesso do uso do AVS, tema ainda pouco explorado por pesquisadores desta técnica. Este estudo sugere ainda uma classificação em 6 grupos do método AVS, segundo sua configuração e forma de aprisionamento e análise dos contaminantes.
Palabras clave en inglés
Not available.
Resumen en inglés
Soil-gas sampling is a recently introduced technique for the indirect detection of groundwater contamination by volatile organics, including dense non-aqueous phase Iiquids (DNAPLs), such as those involved in the Porto Feliz accident. The rapid development of this technique was prompted by the difficulties and high costs that are involved in the evaluation of the impact of an accident with synthetic organic substances using traditional methods. The traditional approach involves the drilling of many monitoring wells to be used subsequently in a groundwater sampling and laboratory analysis program. In the Porto Feliz case, the chemical compounds involved showed negligible electrical contrast and low solubility in water, making commonly used geophysical methods, such as electrical resistivity and electromagnetic induction logging, inapplicable. The soil gas sampling technique involves the extraction of a small amount of soil gas from a shallow depth with subsequent analysis in the field or laboratory, identiying the compounds present and correlating the vapor composition with the composition of the underlying groundwater. The principle behind the technique is related to the establishment of a chemical concentration gradient in the unsaturated zone which causes an upward diffusive flux of contaminants in areas where the underlying groundwater is contaminated with volatile organics. The present research developed a soil gas sampling technique which is innovative in both the manner gases are captured, through the use of a double activated carbon column apparatus, and in the laboratory procedures used to analyze the columns and identify the pollutants with gas chromatography. The dissertation presents the results of the application of the soil gas sampling technique developed in this study to the environmental accident which occured in Porto Feliz when a large solvent tank leaked and contaminated a significant portion of the underlying aquifer. It is the first application of the soil gas sampling technique in Brasil. The technique allowed the successful evaluation of the extent of aquifer contamination and the shape of the groundwater plume. Plume mapping using soil gas concentrations defined three zones with different vapor concentration levels: high, medium and low. It also showed the plume moving in a SE to NW direction, contaminating 113,000 m² at the present time. The extraction of vapors at different depths allowed the calculation of soil gas emission flux rates of 1,0 x 1'0 POT. -5' '+ OU - ' a 6,9 x 1'0 POT. -7' and 6,4 x 1'0 POT. -5' '+ OU -'1,7 x 1'0 POT. -5' µg/m²/s for chloroform and carbon tetrachloride respectively. The results of groundwater and vapor sampling showed excellent correlation coefficients of 0,9 and 0,8 for chloroform and carbon tetrachloride respectively. With the idea of measuring the travel time and volatilization of halogenated organics of interest in the unsaturated zone, experiments involving sand columns were prepared in the laboratory. The tests allowed the evaluation of volatilization losses of chloroform and carbon tetrachloride on the order of 20 and 30% hours of flow. The dissertation constructively analyzes studies published by other researchers, allowing a comparative evaluation of their techniques with the technique developed in this study. A review of more than 100 published documents on the subject allowed the establishment of restrictive limits on the method, highlighting the influence of the medium and the physico-chemical properties of the chemical compounds on the success of the soil gas sampling technique. The literature review also resulted in classiffing soil gas sampling into 6 groups according to the physical method used, the manner of gas capturing and the method of analyzing the gases.
 
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Hirata_mestrado.pdf (5.61 Mbytes)
Fecha de Publicación
2013-09-03
 
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