62ª Reunião Anual da SBPC |
B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil |
MODELAGEM HIDROLÓGICA DO TRANSPORTE DE CHUMBO EM ÁREA DE DESTRUIÇÃO |
Simone Zappe Fernandes 1 Marcos Albuquerque Zappa 2 Julia de Carvalho Gimenes 1 Kary de Paiva 3 Marthinus Th. van Genuchten 4 Otto Corrêa Rotunno Filho 5 |
1. (1) Aluno de Graduação - Engenharia Civil / Escola Politécnica / UFRJ-PET CIVIL 2. (2)Aluno de Graduação-Engenharia Ambiental / Escola Politécnica / UFRJ-PET CIVIL 3. (3) Doutorando pela COPPE / UFRJ 4. (4) Professor Visitante da COPPE / UFRJ 5. (5) Professor da Escola Politécnica / UFRJ e da COPPE / UFRJ |
INTRODUÇÃO: |
A destinação final de material inservível ou obsoleto é uma atividade rotineira em áreas agrícolas, industriais e urbanas. A disposição e destruição a céu aberto é uma alternativa utilizada quando afastado o risco de contaminação do solo, do lençol freático e dos córregos do entorno. Nas últimas décadas, registra-se um progresso considerável na compreensão conceitual e na descrição matemática do fluxo de água e processos de transporte de solutos na zona não saturada. Uma variedade de modelos analíticos e numéricos encontra-se disponível para prever o fluxo de água e/ou processos de transferência de soluto entre a superfície do solo e do lençol freático. A contaminação do solo envolve o conhecimento de vários fatores como: as características ambientais e a configuração geométrica da área, as propriedades hidráulicas do meio e os fatores intervenientes no transporte do contaminante. O comportamento do soluto, por sua vez, é de difícil previsão devido à heterogeneidade do solo e à complexidade dos processos físicos, químicos e biológicos envolvidos. Tal investigação demanda, portanto, o uso de modelos computacionais e investigações de campo. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar o risco de contaminação por chumbo de um córrego à jusante de um sítio de destruição a céu aberto. Desse modo, foram levantadas as condições físicas e ambientais da área de estudo e realizadas simulações do transporte do contaminante com o programa HYDRUS 2/3D. Como referência, adotou-se o parâmetro de contaminação preconizado pela Organização Mundial da Saúde. |
METODOLOGIA: |
Os modelos mais populares de transporte na zona vadosa utilizam a equação de Richards para fluxo variavelmente saturado e modelos com base na equação de convecção-dispersão (Fickianos) para transporte de solutos. O programa HYDRUS resolve numericamente a equação de Richards para o fluxo de água em meio saturado ou não-saturado e a equação de convecção-dispersão de transporte de calor e solutos. Os dados de entrada do programa são: chuva, características físicas e químicas do solo, topografia e o condicionamento hidrogeológico da região. Os dados de chuva foram obtidos do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), estação: 83741, localizada em Seropédica, Lat. 22º48'00"S, Long. 43º41'00"W, Alt. 33,0 m. Os dados de solo foram determinados em ensaios laboratoriais assim como a partir de informações do projeto Radam (1983). A topografia foi obtida com o programa Google Earth, tendo sido selecionada o transecto de maior gradiente hidráulico. Uma vez visitado o local de estudo, determinadas as condições de contorno e feita a revisão bibliográfica sobre a área, passou-se à definição do modelo computacional. Com a geometria e a definição do perfil dos solos no transecto, foram testadas várias configurações de malha até a obtenção da condição de equilíbrio hidráulico no perfil. Determinado o fluxo subterrâneo, passou-se à simulação do transporte do chumbo. A investigação considerou um período de cinqüenta anos, sob várias hipóteses de pulsos de contaminação e parâmetros de transporte (Kd). |
RESULTADOS: |
O refinamento da malha foi fator relevante no tempo de processamento do programa, no entanto, tanto o refinamento excessivo quanto a malha homogênea dificultam sua execução, seja por tempo excessivo de processamento seja por interrupções do programa. Foram realizadas várias alternativas de refinamento de malha para o uso da opção de absorção de água pelas raízes sem sucesso. Atribui-se este fato à não consideração do processo de escoamento superficial. Como alternativa para simulação do efeito do escoamento superficial, foi utilizada uma camada superficial de areia com 15 cm de espessura. Para a verificação da contaminação do córrego e do aqüífero, adotou-se, como limite de tolerância, o valor de 10 mg dl-1 de chumbo em um período de análise de 50 anos. Acompanhou-se o avanço da pluma para quatro opções de coeficiente de absorção 0, 3, 5 e 7 m3/kg. Obteve-se que, para um Kd abaixo de 5 m3/kg, o contaminaste oferece risco considerável de contaminação do lençol freático. Para o caso do contaminante ser transportado com o fluxo d'água, com Kd = 0, este risco é ainda maior, pois há a possibilidade de afloramento da pluma de contaminação à jusante da área de disposição de resíduos, podendo o contaminante ser transportado até o córrego com a chuva via escoamento superficial. Constata-se, também, que o acúmulo de água na cava de disposição acelera demasiadamente o processo de contaminação do solo. |
CONCLUSÃO: |
A migração de contaminantes em meios porosos é governada por diversos processos. Os processos físicos envolvem os fenômenos da advecção e dispersão hidrodinâmica, enquanto os processos químicos englobam as diversas reações químicas que podem ocorrer entre a solução contaminada e o solo. Na previsão dos impactos em uma área de disposição de resíduos, faz-se necessário o conhecimento dos mecanismos e parâmetros de transporte do contaminante envolvido. O programa HYDRUS mostrou-se uma ferramenta poderosa nesses tipos de investigação. Mesmo com uma quantidade reduzida de informações, foi possível realizar predições sobre o transporte de contaminantes na área de estudo. Previsões mais precisas demandam uma melhor investigação hidrogeológica da área. No caso em estudo, observa-se um risco considerável de afloramento da pluma de contaminação à jusante da área de destruição para valores de Kd abaixo de 5 m3/kg. O mesmo risco aplica-se à contaminação do lençol freático tendo em vista sua pouca profundidade. Verifica-se, também, que a investigação, seleção e o manejo adequado da área de disposição podem reduzir significativamente o risco de contaminação do solo e da água. |
Instituição de Fomento: SESu/MEC,CNPq, CAPES, IME, FINEP |
Palavras-chave: hidrologia subterrânea, escoamento em meios porosos, contaminação e remediação . |