Plumas de contaminação e chorume com eletrorresistividade

Por que o chorume é condutivo

O chorume tem alta concentração de íons dissolvidos. Quando ele chega ao aquífero, a água dos poros fica mais condutiva, e a resistividade do terreno cai em relação ao entorno não contaminado.

O chorume se forma quando a água da chuva percola o resíduo e se soma aos líquidos da decomposição. Ele carrega sais, amônio, ácidos orgânicos e metais. Num sedimento sem argila, a corrente elétrica passa quase só pela água dos poros, e a lei de Archie diz que a resistividade do terreno é proporcional à da água. Mais íons, menos resistividade.

Em Rio Claro (SP), o monitoramento de Bortolin e Malagutti (2012) associou a pluma a resistividades de 50 Ω·m ou menos, e o resíduo com chorume a 20 Ω·m ou menos. São valores de um caso. Outro aterro, sobre outra geologia, terá outros números, e é por isso que a interpretação se apoia no contraste com o terreno natural, não num valor fixo.

Combustíveis: anomalia resistiva ou condutiva

Um vazamento recente de gasolina ou diesel tende a aumentar a resistividade. Um vazamento antigo, biodegradado, pode diminuir. A idade da contaminação muda o sinal.

Hidrocarbonetos leves que flutuam no nível d'água (LNAPL, do inglês light non-aqueous phase liquid) são isolantes. Logo após o vazamento, eles ocupam parte dos poros e expulsam a água, e a zona afetada fica mais resistiva. Com o tempo, bactérias degradam o combustível. Os ácidos orgânicos e o gás carbônico gerados atacam os minerais e aumentam os sólidos dissolvidos na água. Sauck (2000) descreveu esse modelo condutivo em sedimentos arenosos: a zona mais condutiva fica na base da zona não saturada e no topo do aquífero, onde o nível d'água oscila e espalha o combustível residual.

Na prática, a anomalia de um posto em operação há décadas pode ser condutiva, resistiva ou mista, com um núcleo resistivo de produto livre cercado por uma auréola condutiva. Saber a história do posto, a data de trocas de tanques e os resultados de sondagens anteriores é parte do planejamento.

O que a resistividade pode e não pode dizer

A eletrorresistividade localiza zonas anômalas e estima sua geometria. Ela não identifica o contaminante, não mede concentração e não diz se um valor orientador foi ultrapassado.

Planejamento do levantamento

O desenho clássico combina uma linha de referência a montante, linhas perpendiculares ao fluxo a jusante da fonte e uma linha longitudinal no sentido do fluxo, em geral com o arranjo dipolo-dipolo.

• Sentido do fluxo: estime antes de ir a campo, pela topografia, pelas drenagens e por cargas hidráulicas medidas em poços. A pluma segue o fluxo da água subterrânea.
• Linha de referência (background): a montante ou lateral à fonte, na mesma geologia. Ela define o que é resistividade normal na área.
• Linhas transversais: perpendiculares ao fluxo, a distâncias crescentes da fonte. Devem ser longas o bastante para começar e terminar em terreno sem anomalia.
• Linha longitudinal: no sentido do fluxo, cruzando as transversais, para acompanhar a pluma desde a fonte e conferir a consistência nos cruzamentos.
• Arranjo: o dipolo-dipolo resolve bem a forma lateral da pluma. Em áreas urbanas ruidosas, o Wenner-Schlumberger tem mais sinal.
• Profundidade: a investigação precisa passar do nível d'água e alcançar a base do aquífero raso ou o topo da camada de baixa permeabilidade, onde a pluma tende a se acumular.

Em postos, o espaço é curto e o pátio é pavimentado. As linhas costumam passar por canteiros, calçadas e terrenos vizinhos, com autorização. Em asfalto ou concreto, os eletrodos entram por furos de pequeno diâmetro preenchidos com água ou bentonita. Em aterros, as linhas devem passar fora do maciço, nas bordas e a jusante, porque o resíduo é heterogêneo e pode conter metal, gás e drenos. O guia de caminhamento elétrico e tomografia detalha a geometria e a pseudoseção.

Fluxo de interpretação

A interpretação vai do controle de qualidade à hipótese de pluma, e da hipótese aos poços. A geofísica propõe, a amostragem confirma.

1. Controle de qualidade: descarte leituras com corrente baixa, erro de empilhamento alto ou valores fora do padrão dos vizinhos, e registre o motivo.
2. Inversão: inverta todas as linhas com os mesmos parâmetros, incluindo a topografia. Confira o RMS e a profundidade de investigação de cada seção.
3. Comparação com a referência: leia cada seção contra a linha de background. Uma razão ou uma diferença em porcentagem destaca o que é anômalo.
4. Mapa de interferências: sobreponha tanques, tubulações, cercas, redes e drenos às seções. Anomalias alinhadas a estruturas enterradas são suspeitas.
5. Hipóteses: descreva cada anomalia por posição, profundidade, forma e relação com a fonte e com o fluxo.
6. Pontos de verificação: proponha sondagens e poços de monitoramento dentro da anomalia, na borda e fora dela.
7. Calibração e revisão: com as análises químicas e os perfis dos poços, revise o modelo e decida se vale repetir as linhas para monitorar.

Para ver esse fluxo aplicado a um caso, com dados sintéticos e a inversão 2D, leia o exemplo de caminhamento 2D em posto de combustível. No Rhoa, o módulo de caminhamento 2D trabalha com dipolo-dipolo, Wenner e Wenner-Schlumberger, importa arquivos .DAT do RES2DINV ou tabelas CSV/TXT, desenha a pseudoseção e faz a inversão 2D. As faixas de sugestão litológica do app chamam de “pluma condutiva” os valores abaixo de 10 Ω·m apenas como possibilidade, ao lado de argila marinha e água salobra.

Onde a geofísica entra no gerenciamento de áreas contaminadas

No Brasil, a geofísica é uma ferramenta de apoio da investigação ambiental. Ela ajuda a planejar onde amostrar e a ampliar a cobertura entre os poços, mas as decisões regulatórias se baseiam em análises químicas.

A Resolução CONAMA nº 420/2009 estabelece valores orientadores de qualidade do solo e diretrizes para o gerenciamento de áreas contaminadas, organizado em etapas que vão da identificação de áreas suspeitas ao diagnóstico e à intervenção. Em São Paulo, a CETESB detalha os procedimentos no seu manual de gerenciamento de áreas contaminadas, que inclui capítulos sobre técnicas de investigação. A norma ABNT NBR 15935 (2011) trata da aplicação de métodos geofísicos em investigações ambientais. Para postos, a Resolução CONAMA nº 273/2000 estabelece as diretrizes de licenciamento. Cada estado tem seu órgão ambiental e pode ter regras próprias, então confira o que vale no local do projeto.

Interferências e armadilhas

Em áreas contaminadas, o terreno é quase sempre urbano ou industrial. Metal enterrado e ruído elétrico geram anomalias mais fortes que a própria pluma.

1. Metal enterrado: tanques, tubulações, armaduras de concreto e malhas de aterramento aparecem como anomalias condutivas fortes e localizadas.
2. Cercas e trilhos: uma cerca de arame paralela à linha distorce a seção inteira. Afaste as linhas ou cruze a cerca em ângulo reto.
3. Ruído elétrico: redes de energia, proteção catódica de tubulações e tanques e equipamentos ligados geram correntes parasitas. Aumente o empilhamento e verifique a repetibilidade.
4. Aterros e pavimentos: entulho, brita e concreto mudam a resistividade rasa e o contato dos eletrodos.
5. Estruturas do aterro sanitário: geomembranas são isolantes; drenos e lagoas de chorume são condutivos. Mapeie as duas antes de interpretar.
6. Efeitos 3D: uma linha 2D ao lado de um aterro ou de um tanque recebe a influência de estruturas fora dela.
7. Variação natural: chuvas recentes e a oscilação do nível d'água mudam a resistividade rasa. Registre as condições de cada campanha.
8. Ponto de verificação só dentro da anomalia: sem um poço de controle fora dela, a calibração fica pela metade.

Referências

• ABNT. NBR 15935: Investigações ambientais: aplicação de métodos geofísicos. Rio de Janeiro: ABNT, 2011.
• BORTOLIN, J. R. M.; MALAGUTTI FILHO, W. Monitoramento temporal da pluma de contaminação no aterro de resíduos urbanos de Rio Claro (SP) por meio do método geofísico da eletrorresistividade. Geologia USP, Série Científica, v. 12, n. 3, 2012.
• BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução CONAMA nº 273, de 29 de novembro de 2000 (licenciamento de postos de combustíveis).
• BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução CONAMA nº 420, de 28 de dezembro de 2009 (valores orientadores e gerenciamento de áreas contaminadas).
• CETESB. Manual de gerenciamento de áreas contaminadas. São Paulo: CETESB (versão eletrônica, capítulos revisados).
• LOKE, M. H. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. Notas de curso (várias revisões).
• REYNOLDS, J. M. An introduction to applied and environmental geophysics. 2. ed. Chichester: Wiley-Blackwell, 2011.
• SAUCK, W. A. A model for the resistivity structure of LNAPL plumes and their environs in sandy sediments. Journal of Applied Geophysics, v. 44, n. 2–3, p. 151–165, 2000.
• TELFORD, W. M.; GELDART, L. P.; SHERIFF, R. E. Applied geophysics. 2. ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.