Aplicação do método electromagnético de prospecção ao estudo de plumas de contaminação (Lixeira de Tábua-Midões-Portugal)

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1 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física Aplicação do método electromagnético de prospecção ao estudo de plumas de contaminação (Lixeira de Tábua-Midões-Portugal) Ana I. M. S. SOUSA Geógrafa, Centro de Geociências da Universidade de Coimbra, Largo Marquês de Pombal, COIMBRA; ; Lídia M. G. CATARINO Professora Auxiliar, Centro de Geociências da Universidade de Coimbra, Largo Marquês de Pombal, COIMBRA; ; Fernando P. O. FIGUEIREDO Professor Auxiliar, Centro de Geociências da Universidade de Coimbra, Largo Marquês de Pombal, COIMBRA; ; INTRODUÇÃO À semelhança de outros países da Europa, Portugal assistiu a partir da década de 70 (século XX) a um aumento na produção de resíduos cujo destino final não foi o mais adequado, verificando-se por todo o país uma deposição mais ou menos indiscriminada dos mesmos em lixeiras a céu aberto, gerando estas um vasto conjunto de problemas ambientais. Tal como em muitos outros concelhos, Tábua teve em funcionamento uma lixeira que serviu uma população de aproximadamente habitantes, durante um período superior a vinte anos e onde se depositou todo o lixo do concelho sem qualquer tratamento prévio. Acabou por ser selada em 1998, no cumprimento dos normativos legais e das orientações da política ambiental, passando os resíduos a ser depositados num aterro sanitário, localizado no concelho de Tondela, criado pela Associação de Municípios do Planalto Beirão. O presente trabalho foi realizado na área envolvente da lixeira selada de Tábua e teve como objectivos a avaliação da contaminação gerada pelos lixiviados resultantes do volume de resíduos depositados, bem como a determinação da extensão e direcção da pluma de contaminação induzida pela antiga lixeira, recorrendo-se às técnicas de prospecção geofísica com o método electromagnético. Na área em estudo foram, também, determinados vários parâmetros físico-químicos da água, recolhidos em sete pontos de água existentes nas proximidades da lixeira (Sousa, 2008). 1

2 Tema 3 - Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA E ASPECTOS GERAIS DA ÁREA EM ESTUDO A lixeira selada de Tábua, localizada numa área com características marcadamente rurais, situa-se na freguesia da Póvoa de Midões, a pouco mais de 4km de distância da sede de concelho estando localizada na bacia de drenagem do rio Mondego, onde as linhas de água presentes confluem para a albufeira da barragem da Aguieira. A área estudada situa-se na zona envolvente próxima da lixeira selada (Figura 1). Figura 1 - Localização geográfica da área estudada (extracto da Carta Militar de Portugal, folhas nº 210 e 221, na escala 1/25000 e mapa adaptado de A observação das fotografias aéreas do Instituto Cartográfico do Exército, datadas de 1958, permite enquadrar a actual lixeira selada num espaço onde se desenhavam socalcos de terreno agrícola com topos aplanados, sendo visível uma área nitidamente marcada pela prática da agricultura, com um espaço agricultável bem definido. O topo aplanado, onde mais tarde se fixou a lixeira, parecia estar nessa época ocupado com árvores. De acordo com o Plano da Bacia Hidrográfica do Rio Mondego (1999), a área estudada insere-se na Unidade Hidromorfológica do Alto Mondego, com valores médios anuais de precipitação entre os 300 e os 1000/1200mm e uma temperatura média anual entre os 11 e os 13⁰C. A área envolvente à lixeira selada, apesar de mostrar actualmente alguns terrenos com uma ocupação agrícola, permite também a observação de um espaço florestal, 2

3 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física sendo o pinheiro bravo (Pinus pinaster), o eucalipto (Eucalyptus globulus) e o medronheiro (Arbustus unedo) as espécies dominantes. A criação de gado ovino e caprino em regime extensivo é outro aspecto a destacar, visível sobretudo nas áreas de menor altitude. Do ponto de vista geológico o espaço correspondente à área de estudo insere-se no Maciço Antigo da Península Ibérica, com o predomínio do granito que se apresenta alterado à superfície e com uma cobertura de solo pouco expressiva. Sob a designação genérica de granitos porfiróides biotíticos, existem na região três fácies graníticas passíveis de individualização cartográfica (Figura 2). A fácies designada por Granito de Tábua, por ser esta a povoação mais próxima do seu ponto central, é volumetricamente a mais importante e de granulometria mais grosseira. Aflora numa área com aproximadamente 300km 2, passando gradualmente a uma fácies interna mais fina (Pereira, 1991). Figura 2 Carta geológica da área estudada e sua envolvente (adaptado de Pereira, 1991). 3

4 Tema 3 - Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais CARACTERIZAÇÃO DA LIXEIRA DE TÁBUA A lixeira de Tábua terá na sua fase final de funcionamento recebido diariamente cerca de sete toneladas de resíduos, segundo informação da Associação de Municípios do Planalto Beirão, entidade responsável pela selagem da lixeira em A área ocupada pela lixeira era de aproximadamente 10000m 2. Apesar do espaço se encontrar vedado, este não estava dotado de quaisquer infra-estruturas respeitantes ao acondicionamento dos resíduos ou recolha de lixiviados, não se procedendo de um modo sistemático à cobertura total dos resíduos aí depositados. Na caracterização feita pela Associação de Municípios do Planalto Beirão antes da selagem, destacava-se: a existência de uma vedação; a deposição de resíduos por cima de outros que já lá se encontravam, estando os mesmos parcialmente cobertos com terras; a não existência de drenagem, nem tratamento de lixiviados, admitindo que estes quando se formavam se infiltrariam no terreno ou formavam escorrências poluindo as águas superficiais, subterrâneas e os solos; a não cobertura diária e total dos resíduos que originaria a emissão de cheiros desagradáveis sentidos a alguma distância e a inexistência de qualquer sistema de libertação de gases (AMPB, 1997) e ocasionalmente os resíduos entravam em combustão espontânea. O projecto para a selagem contemplou um trabalho de movimentação e modelação de resíduos, que à data se apresentavam numa massa instável e numa vertente com um declive acentuado, estando os resíduos, dos mais variados tipos, espalhados por toda a área. Contou também com a instalação de sistemas de drenagem ficando assegurada o escoamento das águas pluviais através de uma valeta periférica à área dos resíduos. A drenagem dos lixiviados ocorre através de valas periféricas que os conduzem a um tanque localizado na base do aterro. Foram instalados três piezómetros para monitorização da qualidade das águas subterrâneas e três colectores de biogás que foram ligados a um queimador. A massa de resíduos foi coberta com uma tela impermeável, de modo a minimizar a percolação de águas pluviais através dos resíduos e deste modo diminuir o volume de lixiviados (AMPB, 1997). PROSPECÇÃO GEOFÍSICA MÉTODO ELECTROMAGNÉTICO A natureza não invasiva dos métodos utilizados na prospecção geofísica, aliada ao baixo custo, comparativamente a outras metodologias, bem como a rapidez e a facilidade de aplicação dos ensaios, torna-os particularmente adequados em investigações de carácter ambiental (Reynolds, 1997). O recurso a estes métodos 4

5 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física permite uma avaliação de problemas ambientais específicos, particularmente a determinação de plumas contaminantes e a direcção do respectivo fluxo, em antigas lixeiras ou em aterros sanitários (Busquet e Casas, 1994). Nos trabalhos de prospecção geofísica efectuados recorreu-se ao método electromagnético no domínio da frequência, com a utilização dos condutivímetros Geonics EM31 e EM34 para a medição da condutividade eléctrica do terreno. O equipamento EM31, transportado ao ombro por um operador (Figura 3a), permite que se efectuem leituras em modo contínuo ou pontualmente, estando as bobines inseridas num varão, distanciadas a 3,66m em posição complanar (Geonics, 1984). O condutivímetro opera com uma frequência de trabalho de 9800 Hz, permitindo atingir duas profundidades aparentes de investigação, respectivamente 2,2 e 4,6m função da orientação horizontal ou vertical dos dipolos, HD e VD respectivamente (Figura 3a). O condutivímetro EM34 é constituído por um transmissor, um receptor e duas bobines, uma emissora e outra receptora, ligadas entre si por um cabo de referência que pode ter os comprimentos de 10, 20 e 40m. As bobines são transportadas individualmente por dois operadores (Figura 3b e c) e o equipamento permite a recolha de dados com profundidades aparentes de investigação entre os 5,9 e os 50,6m para as frequências de funcionamento de 6400, 1600 e 400 Hz e da orientação horizontal ou vertical dos dipolos HD e VD (Geonics, 1990). (a) (b) (c) Figura 3 - Procedimento utilizado na recolha dos dados com os condutivímetros Geonics EM31 e EM34 (Figueiredo, 2006). TRABALHO DE CAMPO O trabalho consistiu na medição da condutividade eléctrica do terreno em diferentes alinhamentos, no espaço envolvente da lixeira selada de Tábua, numa área de aproximadamente 11 hectares. As medições efectuaram-se recorrendo-se à 5

6 Tema 3 - Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais utilização dos condutivímetros Geonics EM31 e EM34, com a recolha de dados ao longo de caminhos aí existentes, sendo cada ponto de leitura referida à posição da bobine transmissora (Tx) (Figura 3). Foram realizados seis perfis - PTEM1 a PTEM6, quatro a norte (jusante) e dois a sul da lixeira (montante), perfazendo os mesmos um total de 1380 metros, com um espaçamento entre os pontos de leituras de 10 metros (Figura 4). Figura 4 Localização dos perfis e dos pontos de água onde foram efectuadas as recolhas. O tratamento dos dados da condutividade eléctrica do terreno, para cada um dos perfis, foi efectuado recorrendo à metodologia descrita por Figueiredo (2006). A análise dos seis perfis permite estabelecer uma relação estreita entre os valores de condutividade registados com a topografia, com as características geológicas do terreno e com a maior ou menor presença de água (Sousa et al., 2008; Sousa, 2008). Genericamente o solo apresenta-se mais condutivo à superfície, com uma porosidade dos materiais mais elevada e onde a presença de água se faz notar. Em profundidade, a condutividade é mais baixa, porque a rocha apresenta menor conteúdo de água, devido ao facto de se apresentar menos alterada. No entanto, em 6

7 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física alguns locais foi possível o registo de maiores valores de condutividade, o que poderá relacionar-se com a presença de fluidos. Os valores de condutividade observados reflectem também a geologia da área em estudo. Com efeito, a presença de falhas na área poderá constituir o caminho preferencial para a circulação de água subterrânea, correspondendo esses locais a valores de condutividade mais elevados. Para uma interpretação espacial mais evidente da área em estudo, particularmente para uma análise mais detalhada da contaminação existente e direcção da pluma de contaminação, utilizaram-se os dados dos seis perfis na construção de um modelo tridimensional da distribuição das condutividades aparentes, com o recurso ao suporte informático Rockworks2006 (Figura 5). (a) (b) Figura 5 Vista conjunta dos seis perfis realizados, (a) e alinhamentos inferidos a partir do bloco diagrama com a direcção N-S. Regista-se neste espaço, correspondente à área envolvente à lixeira, a presença de duas áreas distintas: uma para NE onde a contaminação está marcadamente presente, visível na continuidade nos perfis elaborados e outra para SE onde a continuidade demonstra uma área isenta de contaminação. O trabalho de campo consistiu ainda na recolha de amostras em alguns pontos de água localizados na área em estudo com a medição de alguns parâmetros físicoquímicos, nomeadamente o ph, a condutividade e a salinidade. A variação do valor do ph nas recolhas efectuadas nos diferentes pontos de água, poderá estar relacionada com o maior ou menor volume de água presente, bem como com a maior ou menor diluição da mesma. Por outro lado, os valores registados em 7

8 ph Tema 3 - Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais alguns pontos, designadamente no tanque de lixiviados e no piezómetro próximo deste (piezómetro jusante) estarão relacionados com a fase de degradação em que os resíduos se encontram (Figura 6) J a n e iro O u tu b ro J u lh o T a n q u e lix iv ia d o s (1 ) 0 P ie z ó m e tr o ju s a n te (2 ) P ie z ó m e tr o m o n ta n te (3 ) M ina d e água (4) P o ça d e água (5) L in h a d e á g u a (6 ) P o ç o (7 ) Figura 6 Distribuição dos valores do ph, nos sete pontos de água localizados na envolvente da lixeira. Os valores da condutividade da água são muito distintos nos vários pontos medidos. A maioria dos pontos apresenta condutividade baixa e sempre inferior a 200 S/cm. Os maiores valores de condutividade ocorrem no tanque de lixiviados e no piezómetro a jusante apesar de neste último os valores serem genericamente inferiores aos registados no tanque. Estes valores podem relacionar-se com a contaminação gerada pelos resíduos acumulados, que afecta mais directamente estes dois locais de recolha. No entanto, a contaminação estende-se à linha de água, que se localiza no alinhamento do tanque de lixiviados (Figura 7). A relação dos valores da condutividade com a maior ou menor quantidade de sais dissolvidos na água é visível nos resultados obtidos, dado que os maiores registos para este parâmetro correspondem aos pontos onde à partida a concentração de lixiviados é maior e consequentemente onde há uma maior concentração de sais. A salinidade apresenta valores entre os 0 e os 0,4 mg/l, tendo este parâmetro sempre o valor de 0 mg/l no piezómetro a montante, na poça de água e na linha de água. A salinidade é mais elevada quer no tanque de lixiviados, quer no piezómetro a jusante. Na mina de água, a última medição efectuada apresentou um valor elevado, eventualmente relacionado com uma contaminação momentânea de outra origem. Os 8

9 S a lin id a d e (m g /l) C o n d u tiv id a d e ( S /c m ) VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física valores mais elevados de salinidade correspondem aos pontos onde a condutividade também é elevada (Figura 8) J a n e iro O u tu b ro J u lh o T a n q u e lix iv ia d o s (1 ) 0 P ie z ó m e tr o ju s a n te (2 ) P iezómetro m o n tante (3) M ina d e á g u a (4) P o ç a d e á g u a (5) L inha d e á g u a (6) P o ç o (7 ) Figura 7 Valores da condutividade eléctrica medida nos sete pontos de água localizados na envolvente da lixeira J a n e iro O u tu b ro J u lh o T a n q u e lix iv ia d o s (1 ) P ie z ó m e tr o ju s a n te (2 ) P iezómetro m o n tante (3) M ina d e á g u a (4) P o ç a d e á g u a (5) L inha d e á g u a (6) P o ç o (7 ) Figura 8 Valores da salinidade medida nos sete pontos de água localizados na envolvente da lixeira. 9

10 Tema 3 - Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais CONSIDERAÇÕES FINAIS A análise dos seis perfis de condutividade eléctrica permite concluir que existe uma relação estreita entre os valores de condutividade registados e as características geológicas do terreno. A condutividade apresenta valores mais elevados à superfície e mais baixos em profundidade. Os maiores valores de condutividade estão associados à presença de água, à maior porosidade e permeabilidade do solo e da rocha alterada. No entanto, em alguns locais a condutividade elevada prolonga-se em profundidade, situação que se deverá justificar com a presença de falhas geológicas, onde ocorrerá a circulação de fluidos. Os valores da condutividade do terreno registados na área em estudo comprovam a existência de contaminação, gerada pelos lixiviados resultantes da acumulação de resíduos. Essa contaminação ocorre essencialmente à superfície, tendo em determinados locais continuidade em profundidade. Nesta situação, a contaminação estende-se a uma profundidade que varia entre os 20 e os 30m. A contaminação da área e a direcção da pluma de contaminação estarão também relacionadas com as características geológicas descritas. A presença de falhas geológicas na área em estudo pode constituir caminho preferencial para a circulação da água subterrânea/lixiviados. A informação obtida na área em estudo permite localizar a pluma de contaminação a NNE da antiga lixeira, podendo essa contaminação afectar de forma mais intensa a água superficial e os terrenos da área envolvente. Estando a lixeira inserida na bacia de drenagem do rio Mondego e confluindo as linhas de água para a barragem da Aguieira, será de esperar que estes lixiviados constituam um foco de contaminação dessa água, contribuindo para a sua degradação. No entanto, não foi possível determinar na totalidade os limites da pluma de contaminação a jusante, pelo facto de o estudo realizado não ter abrangido a totalidade da bacia de drenagem das linhas de água existentes na área estudada. Os registos feitos nos diferentes pontos de recolha de água permitiram definir como pontos de referência de água não contaminada a água da mina (ponto 4) e a água do poço (ponto 7). A condutividade e a salinidade são os parâmetros medidos onde mais se destaca a contaminação apresentando os valores mais elevados no tanque de lixiviados e no piezómetro a jusante. 10

11 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física De acordo com as medições efectuadas, pode aferir-se acerca da potencial contaminação da água gerada a partir do volume de resíduos acumulado no espaço da antiga lixeira. Com efeito, a água existente nos diferentes locais a jusante pode estar afectada pela pluma de contaminação gerada pelos lixiviados produzidos. Na área envolvente da lixeira selada os terrenos são aproveitados para a prática agrícola e pastoreio, onde a água assume um papel preponderante, sendo conveniente limitar a sua utilização. O trabalho realizado permite concluir que a área em estudo se apresenta contaminada, afectando quer os solos, quer a água. Apesar de ser essencialmente superficial, a contaminação estender-se-á em profundidade em alguns locais. De acordo com o estudo efectuado, considera-se que a área em estudo deverá ser sujeita a um trabalho contínuo de monitorização. Para este espaço, propõem-se as seguintes acções minimizadoras: A realização na lixeira selada e sua envolvente de uma monitorização mais intensa e rigorosa devendo a recolha de água ser efectuada não apenas nos piezómetros e tanque de lixiviados, mas também na água superficial, uma vez que esta é utilizada na actividade agro pastoril. Maior área de amostragem dos pontos de água da região. Verificação do eventual alargamento da contaminação à albufeira da barragem da Aguieira, através da principal linha de água existente na área. Futura campanha de prospecção geofísica para determinação da evolução da pluma de contaminação, designadamente a sua extensão e sentido. Realização de análises químicas da água dos diferentes pontos, para determinação e quantificação dos contaminantes. Prevê-se que a pluma de contaminação gerada pelos lixiviados se continue a movimentar, continuando a afectar os solos e a água, tornando essa área mais vulnerável, no que concerne à degradação ambiental. 11

12 Tema 3 - Geodinâmicas: entre os processos naturais e socioambientais BIBLIOGRAFIA ARH Centro (1999), "Plano da Bacia Hidrográfica do Rio Mondego - Síntese da Análise e Diagnóstico da Situação Actual: Sumário Executivo". ARH Centro, Coimbra Associação de Municípios do Planalto Beirão (AMPB) (1997), Projecto de Recuperação Ambiental e Selagem das Lixeiras de Carregal do Sal, Oliveira do Hospital, Seia e Tábua Busquet, E.; Casas, A. (1994), "Deteccion de Resíduos Enterrados Y Delimitacion de La Extension de La Contaminacion Mediante Métodos Geofísicos", in Actas del Congresso Celebrado en Alcalá de Henares (Madrid, España). Tomo I, pp Figueiredo, F. P. O. (2006), "Estudo de uma Pluma de Contaminação pelo Método de Prospecção Electromagnético no domínio Frequência Geria, Coimbra", in Actas do 8º Congresso da Água. Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos, Figueira da Foz, Comunicação 171 em CD-ROM, 13p. GEONICS (1984), "Operating Manual for EM 31 non contacting terrain conductivity meter". Geonics Limited, Ontário. GEONICS (1990), "EM34 e EM34-3XL Operating Instructions". Geonics Limited, Ontário, Canadá. Instituto Cartográfico do Exército (1958) Fotografias Aéreas nº 9924, 10434, 10435, e 10437, voos datados de 29 de Julho e de 5 de Agosto. Instituto Cartográfico do Exército, Lisboa. Pereira, A. J. S. C. (1991), "Transferências de Calor e Ascensão Crustal no Segmento Tondela-Oliveira do Hospital (Portugal Central), após a Implantação dos Granitos Hercínicos Sin a Tardi-Orogénicos". Museu e Laboratório Mineralógico e Geológico da Universidade de Coimbra, 182 p. Reynolds, J. M. (1997), "An Introduction to Applied and Environmental Geophysics". JohnWiley & Sons Ltd., 794 p. Serviços Cartográficos do Exército (1984), "Carta Militar de Portugal" Folhas nº s 210 e 221, na escala 1/ Serviços Cartográficos do Exército, Lisboa. 12

13 VI Seminário Latino-Americano de Geografia Física Sousa, A.I. M.S. (2008), "O método electromagnético de prospecção aplicado ao estudo da pluma de contaminação da lixeira de Tábua". Dissertação de Tese de Mestrado, Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Coimbra, 111p. Sousa, A.I. M.S.; Catarino, L. M.G.; Figueiredo, F.P.O. (2008), "O método electromagnético de prospecção aplicado ao estudo da lixeira de Tábua" Comunicação 94, 9º. Congresso da Água, Associação Portuguesa dos Recursos Hídricos, Cascais, 2 a 4 de Abril 2008, CD-ROM, 10p. consultado em 26/03/