ANÁLISE CRÍTICA DOS SISTEMAS DE MONITORAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS DE ATERROS PARA RESÍDUOS SÓLIDOS

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1 ANÁLISE CRÍTICA DOS SISTEMAS DE MONITORAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS DE ATERROS PARA RESÍDUOS SÓLIDOS Jorge Hamada* Faculdade de Engenharia de Bauru - UNESP. Engenheiro civil, mestrado e doutorado em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP, pesquisador e consultor na área ambiental especialmente para manejo de resíduos sólidos. Coordenador do Grupo de Estudos de Resíduos Sólidos da Unesp - Bauru. Heraldo Luiz Giacheti Faculdade de Engenharia de Bauru - UNESP Vagner Roberto Elis Instituto de Astronomia e Geofísica da USP Cristiano Kenji Iwai Faculdade de Engenharia de Bauru, UNESP Endereço (*) : R. Martinha Dal Médico, 1-35 Pq. Res. Samambaia - Bauru - SP - CEP Brasil - Tel: (14) joha@feb.unesp.br RESUMO O presente trabalho tem por finalidade analisar de forma crítica a metodologia usualmente empregada no monitoramento de águas subterrâneas e as ferramentas atualmente disponíveis para investigação preliminar do subsolo fundamentandose em avaliar as limitações das diretrizes normativas e recomendações na implantação de sistemas de monitoramento, determinar a relevância das investigações geofísicas e avaliar o uso potencial do emprego de novas tecnologias, tais como a do piezocone. Como forma de demonstrar a limitação das metodologias usualmente empregadas na definição das estratégias de monitoramento considerou-se dois casos no interior do Estado de São Paulo, Brasil, em que foram realizadas investigações geofísicas através de caminhamento elétrico e sondagens com piezocone de resistividade. Esses dois casos foram selecionados por representarem situações críticas quanto à formação geológica, que é a presença de camada de solo altamente permeável sobre dois tipos de arenitos que compõem importantes aqüíferos subterrâneos no interior do Estado. Este estudo traz à tona evidências quanto às limitações dos sistemas atualmente exigidos pelos órgãos ambientais, que são poços de monitoramento instalados à montante (background) e outros à jusante com o intuito de monitorar o lençol freático com base na superfície potenciométrica. Desta forma os poços de monitoramento que atingem o lençol freático superficialmente, satisfazem as condições legais, mas podem ser inconsistentes quanto à sua real função. O emprego de técnicas de investigação tradicionais, tais como sondagem SPT e modernas como a do piezocone, são limitadas quanto às características do subsolo e à profundidade, porém permitem um detalhamento maior de informações. A geofísica, em especial o caminhamento elétrico, tem mostrado grande potencial fornecendo uma avaliação das áreas de disposição de resíduos quanto às características do meio físico (nível d água, fluxo subterrâneo, espessura da cobertura inconsolidada, presença de fraturas) e quanto às relações entre os resíduos e local de disposição. Palavras-chave: Monitoramento; Análise Crítica; Aterro de Resíduos; Aqüífero Guarani INTRODUÇÃO Nos aterros para resíduos sólidos urbanos, o monitoramento da água do subsolo pode ser feito nas camadas não saturadas e no lençol freático, e neste caso ocorre a diluição dos contaminantes. No lençol freático são comumente instalados os poços de monitoramento, cuja estrutura, no Brasil, deve seguir os padrões normativos da NBR Outros dispositivos como os piezômetros, têm sido empregados com a mesma finalidade. Contudo, a instalação de tais dispositivos sem um estudo preliminar minucioso, acerca das características hidrogeológicas da área de disposição e

2 adjacências, pode levar a conclusões errôneas quanto à qualidade das águas do lençol freático, caso estes não interceptem o fluxo preferencial de contaminantes. Isto significa que o simples conhecimento da superfície potenciométrica, não é suficiente para definir a localização de poços de monitoramento. Com a evolução de técnicas geofísicas para investigação geoambiental, verifica-se que tais ferramentas têm-se tornado essenciais no estudo preliminar não somente de áreas contaminadas como aquelas destinadas à disposição de resíduos. Por outro lado, sabe-se que em áreas que receberam resíduos, a geofísica não permite a identificação efetiva do contaminante e se de fato representa uma contaminação em potencial. Para tanto, necessitam-se investigações invasivas, que permitam amostragens de solo e água. Atualmente, além da geofísica outras técnicas de investigação do subsolo têm sido desenvolvidas e aplicadas para avaliação de suas características qualitativas, dentre as quais destaca-se a tecnologia do piezocone. Para investigação ambiental do solo, têm sido utilizados com maior freqüência, os piezocones de resistividade e os amostradores de água e de solo (Giacheti et al, 2001). A este sistema de cravação podem, ainda, ser acoplados diferentes dispositivos que permitem desde a coleta de gases e a identificação de contaminantes específicos até a instalação de piezômetros. O potencial de uso da tecnologia do piezocone é muito grande, e suas aplicações têm-se ampliado significativamente nos últimos anos, ressaltando-se a versatilidade e velocidade com que se obtém as informações, principalmente quando acoplado a bons sistemas de aquisição de dados. OBJETIVOS O presente trabalho tem por finalidade analisar de forma crítica a metodologia usualmente empregada no monitoramento de águas subterrâneas e as ferramentas atualmente disponíveis para investigação preliminar do subsolo. Essa análise fundamenta-se em: avaliar as limitações das diretrizes normativas e recomendações na implantação de sistemas de monitoramento; determinar a relevância das investigações geofísicas; e uso potencial do emprego da tecnologia do piezocone METODOLOGIA O presente estudo baseia-se no levantamento das diretrizes normativas e das práticas usualmente empregadas para implantação de sistemas de monitoramento em diferentes locais utilizados para disposição de resíduos sólidos urbanos. Como forma de demonstrar a limitação das metodologias usualmente empregadas na definição das estratégias de monitoramento considerou-se dois casos no interior do Estado de São Paulo, Brasil, em que foram realizadas investigações geofísicas através de caminhamento elétrico e sondagens com piezocone de resistividade. Esses dois casos foram selecionados por representarem situações críticas quanto à formação geológica, que é a presença de camada de solo altamente permeável sobre dois tipos de arenitos que compõem importantes aqüíferos subterrâneos no interior do Estado, o Bauru e o Guarani. Na avaliação dessas investigações, para o Caso 1, foram incluídas amostragens de solo e água, com ensaios solubilização para o sólido e determinação dos parâmetros: condutividade elétrica, ph, alcalinidade, nitrogênio amoniacal e nitrato. Para o Caso 2, foram utilizados parâmetros citados previamente por Giacheti et al (1999). A partir das investigações e levantamentos e efetuados apresenta-se uma discussão quanto às limitações das metodologias aplicadas e recomendações para se efetuar de forma representativa o monitoramento do subsolo de aterros para resíduos sólidos urbanos. RESULTADOS Os resultados são apresentados efetuando-se análises locais individuais e comparativas, para dois casos estudados:

3 caso 1 cujo o sub-solo é constituído por camada de solo arenoso fino de espessura variável até 10 m, sobre o arenito Bauru. caso 2 cujo o sub-solo é constituído por uma camada de solo arenoso fino com espessura média de 20 m sobre o arenito Botucatu. No Caso 1, foram realizados ensaios geofísicos de resistividade elétrica na área do aterro sanitário. Para uma visualização do comportamento da resistividade foram elaborados mapas de resistividade aparente para cada nível teórico investigado. Dois desses mapas são apresentados na Figura 1. O mapa do nível teórico 10 metros caracteriza, em sua maior parte, a zona não saturada. Nesse mapa pode ser observada a anomalia de baixa resistividade na área ocupada pelos resíduos e os materiais naturais, de maior resistividade. O mapa de nível 30 metros possivelmente caracteriza os materiais abaixo da zona saturada e permitem observar o sentido preferencial de fluxo do local. N N (a) (b) Figura 1: Mapa de resistividade aparente dos níveis teóricos 10 (a) e 30 metros (b), respectivamente, no aterro sanitário citado no Caso 1. Para esta área, poços de monitoramento instalados na camada de solo, que atinjam o lençol freático, podem não ser representativos do fluxo de contaminantes, uma vez que se observa uma tendência para o deslocamento vertical, representado pela redução da resistividade em profundidades superiores a 20 m, já dentro do arenito Bauru. Por outro lado, o mapa de resistividade da Figura 1(a) demonstra uma tendência discreta de deslocamento de uma pluma mais superficial (até 10 m de profundidade), que se desloca em direção a jusante da área e através da estrada de acesso. Nessa área de jusante, localizam-se algumas ravinas e nascentes, que recebem, provavelmente, contribuição das águas subterrâneas mais superficiais do aterro. Ao lado da rodovia e sobre a pluma detectada, foi instalado um poço de monitoramento raso. Como background foram considerados uma nascente e um pequeno açude, localizado a montante da área. Os resultados das análises químicas iniciais são apresentados na Tabela 1. A água do Poço 1 apresentou uma grande alteração principalmente nos parâmetros alcalinidade e condutividade, pois este foi instalado em uma posição para interceptação da possível pluma de contaminação, segundo o estudo de investigação de sub-solos elaborado por (Ellis, 2001). A água da Erosão 1, localizada imediatamente à jusante do Poço 1, apresentou um valor significativo para o parâmetro condutividade elétrica. Esta, por sua vez, apresenta-se a pequena profundidade e está em uma posição que recebe a contribuição de águas pluviais do aterro em períodos de chuvas mais intensas, podendo receber outros contaminantes superficiais por localizar-se em área de pastagem de gado. Estes fatores podem ter influenciado também os resultados para os parâmetros N-NH3, N-NO 3 e N-NO 2. Por outro lado, para os parâmetros condutividade, DQO e alcalinidade, pode-se inferir uma significativa atenuação natural, em relação ao Poço 1, e, principalmente, em relação ao percolado

4 bruto gerado pelo aterro controlado. Esse julgamento é coerente pelo fato da provável pluma de contaminação caminhar nas proximidades do eixo formado pelo aterro - Poço 1 Erosão 1. Tabela 1: Valores médios dos parâmetros analisados no Caso 1. Parâmetros Montante Jusante Nasc. Açude Poço 1 Erosão 1 Erosão 2 ph 6,07 5,83 6,54 6,14 5,98 Alcalinidade (mg/l) 25,33 32,33 201,83 30,67 28,67 Condutividade elétr. (µs/cm) 54,87 68,97 331,17 166,67 119,50 DQO mg/l 6,00 27,67 34,42 15,00 3,67 Cloretos mg/l 0,00 0,50 10,50-20,00 N-NH 3 0,80 0,40 0,70 4,10 0,20 N-NO 3 1,20 0,00 1,40 21,40 4,10 N-NO 2 0,00 0,00 0,04 0,83 0,06 No Caso 2 o local, hoje abandonado, foi empregado por muitos anos para a disposição de resíduos sólidos urbanos e trata-se de área de recarga direta do aqüífero Guarani, intensamente utilizado para o abastecimento público. Neste local foram construídos poços de monitoramento sem o suporte da geofísica, dentre os quais 2 mostraram-se posicionados totalmente fora da pluma de contaminação (Giacheti et al, 1999). Como indicado na Figura 2, observa-se, ainda, um fluxo de contaminantes em profundidades que os poços de monitoramento não alcançariam. Além disso, a pluma de contaminação torna-se mais evidente em profundidades maiores que 20 m, inviabilizando a investigação do solo com perfuratrizes convencionais ou por sondagens SPT e por piezocone, em função da estrutura de arenito existente. (ohm.m) P6 P P4 P3 P P1 N Poços de Monitoramento Figura 2: Mapa de resistividade aparente do nível 20 metros do antigo depósito de resíduos do Caso 2. O aterro sanitário do Caso 1 permanece em operação e pode ser considerado novo, quando comparado ao antigo local de disposição de resíduos sólidos urbanos do Caso 2. Portanto, a pluma de contaminação do primeiro ainda não se evidencia claramente para fora da área, o que pode ocorrer ao longo dos próximos anos. Tal tendência pode ser avaliada através de investigações geofísicas freqüentes e pela instalação adequada de poços de monitoramento, incluindo-se neste

5 caso poços em profundidades variáveis para avaliação qualitativa da água e a corresponde capacidade de atenuação natural do solo e do arenito. Além disso, os parâmetros físico-químicos da água são fundamentais para se avaliar a contaminação efetiva, uma vez que a geofísica, pelo caminhamento elétrico, indica somente a existência de maior ou menor resistividade do solo, que pode estar associada ou não a contaminantes de fato. Em função das boas características do aqüífero que permeia o arenito Bauru, o mesmo é muito explorado na área rural e mesmo dentro de áreas urbanas. Cabe salientar que existem anomalias na região estudada, que podem permitir a migração de contaminantes para o aqüífero Guarani, utilizado por diversos municípios para abastecimento de água. Especificamente para a área do Caso 1, outras limitações foram encontradas, pois o fluxo de água e de contaminantes ocorre não somente no solo, mas também através do embasamento rochoso permeável, que é o caso do arenito Bauru. Neste caso o piezocone não consegue penetração no embasamento, restringindo seu alcance, tanto do ponto de vista de investigação do solo como na cravação de piezômetros para monitoramento. Para o piezocone, outro limitante identificado nas investigações do solo foi presença do solo residual bastante compacto em profundidades superiores a 15 m, que não permitiram atingir o lençol freático no Caso 2. Tabela 2: Parâmetros analisados nas águas do Caso 2 (Giacheti et al, 1999). Parâmetros Poço n o 1 Poço n o 2 Poço n o 3 Poço n o 4 Background Condutividade (µs/cm) ph 5,87 5,14 6,87 6,44 7,05 Ca 2+ 1,66 3,49 5,76 1,48 2,88 Mg 2+ 1,10 5,56 6,06 1,78 1,26 Na + 2,00 70,00 3,00 5,00 1,00 K + 1,40 2,75 2,50 1,50 2,75 Zn 2+ mg/l 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Cu 2+ 0,00 0,586 0,00 0,00 0,00 Cd ++ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Mn ++ 0,48 12,5 0,00 0,40 0,01 Pb ++ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Cr +6 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 CONCLUSÕES Este estudo traz a tona evidências quanto às limitações dos sistemas atualmente exigidos pelos órgãos ambientais, que são poços de monitoramento instalados à montante (referencial) e outros à jusante com o intuito de monitorar o lençol freático com base na superfície potenciométrica. Desta forma os poços de monitoramento que atingem o lençol freático superficialmente, satisfazem as condições legais, mas podem ser inconsistentes quanto à sua real função. Deve ser lembrado que a NBR (ABNT, 1987), por exemplo, não especifica condicionantes geológicos e o potencial uso dos aqüíferos. Como descrito nessa norma, existe uma preocupação somente com a qualidade da água existente no aqüífero mais alto (superficial). Os resultados aqui apresentados mostram, também, o grande potencial da aplicação dos métodos elétricos no estudo da contaminação gerada por áreas de disposição de resíduos. A metodologia utilizada forneceu uma grande quantidade de dados e informações que permitiram uma avaliação das áreas de disposição de resíduos quanto às características do meio físico (nível d água, fluxo subterrâneo, espessura da cobertura inconsolidada, presença de fraturas) e quanto às relações entre os resíduos e local de disposição (detecção e delimitação da zona de influência e avaliação do nível de contaminação). Permite, ainda, que se orientem ensaios intrusivos necessários para a adequada caracterização geoambiental da área assim como locar novos poços de monitoramento. Na realidade, os resultados obtidos até o momento demonstram a necessidade de estudos mais detalhados nessas áreas, em que as tecnologias de investigação e monitoramento poderão ser avaliadas quanto ao real desempenho na

6 identificação de eventual contaminação. Outros estudos devem ser encaminhados, tais como a execução de poços que permitam a amostragem de água em diferentes profundidades. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Giacheti, H.L., Elis, V.R.; Zuquette, L.Z.; Esquivel, E.R. & Hamada, J. (1999), Perspectivas de aplicação de técnicas combinadas para investigação e caracterização geoambiental, 9o. Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia, São Pedro/São Paulo, no prelo. Elis, V.R. (1998), Avaliação da aplicabilidade de métodos elétricos de prospecção geofísica no estudo de áreas utilizadas para disposição de resíduos, Tese de Doutorado, Instituto de Geociências e Ciências Exatas, UNESP, Campus de Rio Claro - SP, 273 p. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas (1987) Aterros para Resíduos Perigosos Critérios para Projeto, Construção e Operação. 22 p. Ellis, V.R., Resultados preliminares dos ensaios geofísicos na área de um aterro sanitário. Relatório de pesquisa. 2001, 12p.