ABNT NBR Amostragem de água subterrânea em poços de monitoramento - Métodos de purga

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1 CEET-00: Comissão de Estudo Especial Temporária de Avaliação da Qualidade do Solo e da Água para Levantamento de Passivo Ambiental e Avaliação de Risco à Saúde Humana ABNT NBR Amostragem de água subterrânea em poços de monitoramento - Métodos de purga Biol. Ana Paula Queiroz AESAS / Waterloo Brasil Ltda. APRESENTAÇÃO PREPARADA POR ENG. VICENTE AQUINO GERENTE ÁREAS CONTAMINADAS CETESB

2 Amostragem de água subterrânea em poços de Hidrodinâmica esperada em um poço de monitoramento Zona 1: Água Acima da Seção Filtrante Água estagnada no tubo fechado Água exposta à atmosfera Zona 2: Água na Seção Filtrante O fluxo laminar horizontal A água estagnada não se mistura com a água que passa pela seção filtrante. A qualidade da água da seção filtrante está próxima da qualidade da água presente na formação. Zona 3: Água Abaixo da Seção Filtrante (se aplicável) Água estagnada no tubo fechado Sólidos precipitados

3 Amostragem de água subterrânea em poços de

4 Amostragem de água subterrânea em poços de A água existente no poço de monitoramento entre duas campanhas de amostragem sofre várias interferências do meio e não é representativa da água da formação. É necessário a sua renovação previamente à coleta das amostras. Esta renovação é denominada de purga. Vários procedimentos de purga: purga de um volume fixo. purga até a estabilização de parâmetros indicadores. purga até a estabilização de parâmetros indicadores com baixa vazão de bombeamento.

5 Amostragem de água subterrânea em poços de Purga de poços de monitoramento com baixa capacidade hidráulica é uma dificuldade enfrentada em várias áreas onde o monitoramento da qualidade da água subterrânea é necessário. Procedimentos diferenciados devem ser aplicados nestas situações, com o objetivo de diminuir as incertezas associadas a aplicação dos métodos convencionais de Purga.Vários procedimentos de purga: Purga mínima

6 Amostragem de água subterrânea em poços de Purga Pesquisas indicam que a forma como a purga é realizada resulta em um impacto significativo na qualidade das amostras obtidas. Estudo realizado por Barcelona e Helfrich (1986), indicou que as variações de qualidade de amostras coletadas foi mais influenciada pelo método de purga adotado, do que por outros fatores avaliados (equipamento, tubos, materiais construtivos dos poços).

7 Amostragem de água subterrânea em poços de Conceito Coletar amostras representativas alterando o mínimo possível a condição natural de fluxo que ocorre na formação. Isto significa que todo o processo deve procurar minimizar o rebaixamento, a agitação e a mistura da água existente no interior do poço.

8 Amostragem de água subterrânea em poços de Métodos de Purga Purga de volume determinado Purga de baixa-vazão

9 CRITÉRIOS DE REBAIXAMENTO Minimizar o rebaixamento do nível d água durante a purga para evitar uma perda de carga excessiva e o escoamento pronunciado de água pelo topo do tubo filtro; Em nenhuma circunstância os poços de monitoramento devem ser purgados até o seu completo secamento; Para poços com seção filtrante plena: a estabilização do rebaixamento deve ocorrer no máximo a 25cm do nível estático. Para poços com o nível d'água acima do topo do tubo filtro (filtro afogado): preferencialmente, o nível d'água deve se estabilizar acima do topo do tubo filtro ou no máximo a 25cm abaixo do topo do tubo filtro.

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12 CRITÉRIOS DE REBAIXAMENTO Recomendado apenas para poços com boa capacidade hidráulica. Poços construídos e desenvolvidos de acordo com as orientações definidas, respectivamente, nas normas ABNT e Que possibilitam a aplicação dos critérios de rebaixamento definidos quando bombeados a uma vazão de 50ml/minuto ou maior.

13 Amostragem de água subterrânea em poços de Purga de Volume Determinado Aplicável em poços de monitoramento que atendam o critério de rebaixamento. Remoção de determinado volume de água subterrânea do poço antes de se proceder à amostragem. Alguns trabalhos concluíram que não há uma recomendação segura quanto ao número de volume d água que deve ser removido. Pesquisas indicaram a necessidade de se remover em média de 3 a 5 vezes o volume de água presente no poço, critério que consta da maioria dos regulamentos.

14 Amostragem de água subterrânea em poços de Purga de Volume Determinado Poços com filtro afogado, a purga deve ser iniciada à partir da superfície do nível. A vazão de preenchimento dos frascos de coleta nunca deve ser superior a 250 ml/min para substâncias orgânicas e 500 ml/min para substâncias inorgânicas. O equipamento de captação deve ser introduzido e removido de forma lenta e cautelosa no poço.

15 Amostragem de água subterrânea em poços de Volume a ser purgado Volume em litros (V) Área do Tubo (B) Coluna de água no poço (C) V = B x C x 3 Diâmetro Área (B) 1 0, ½ 1, , ½ 3, , ½ 6, , ,2415

16 Purga com baixa vazão Reduzir os distúrbios na coluna d`água do poço e na formação, reduzindo e controlando a turbidez da amostra. O volume de purga é baseado na estabilização hidráulica (rebaixamento) e química (parâmetros de qualidade) da água do poço. Pode reduzir significativamente o volume de água removida do poço (até 95%).

17 Purga com baixa vazão Vazão suficientemente baixas para permitir o bombeamento sem o rebaixamento e sem aumento na turbidez Vazão de Purga < 1 L/min ml/min é comum Os parâmetros indicativos de qualidade de água (ph, Temperatura, Oxigênio Dissolvido, Condutividade, Potencial de Óxido Redução e Turbidez) são monitorados durante a purga.

18 Purga com baixa vazão O objetivo é atingir a estabilização hidráulica (rebaixamento) o mais rápido possível. Isso reduz a mistura de águas em zonas distintas do poço, fazendo com que somente a água da seção filtrante seja bombeada. As vazões são determinadas para cada poço baseadas nos valores de rebaixamento. A vazão não deve exceder 1 L/min para evitar a mobilização de sólidos da formação.

19 Purga com baixa vazão Parâmetros indicativos incluem ph, temperatura, condutividade, oxigênio dissolvido, ORP (redox), OD e Condutividade são os indicadores mais significativos, porém: Normalmente o ph se estabiliza rapidamente e freqüentemente sofre pequenas variações. A temperatura é facilmente afetada pela luz do sol e temperatura do ar.

20 Purga com baixa vazão Os parâmetros indicadores são monitorados durante o bombeamento. A purga estará completa quando esses parâmetros se estabilizarem, indicando que a água coleta é predominantemente da formação. As leituras são obtidas normalmente em intervalos de, no mínimo, 2 a 3 minutos entre as leituras, ou pelo menos a cada 1 volume da célula de fluxo e tubulação. Necessário utilizar célula de fluxo para efetuar as medições na superfície.

21 Célula de Fluxo O uso de uma célula de fluxo em série com o bombeamento elimina o contato da água com a atmosfera, preservando a química da água e permitindo uma medição precisa.

22 Purga com baixa vazão Critérios de Estabilização - 3 leituras consecutivas ph : +/- 0,2 unidades Condutividade : +/- 5% do valor medido Oxigênio Dissolvido : +/- 10% da leitura ou 0,2 mg/l, o que for maior. Potencial de Oxiredução : +/- 20 mv Temperatura: 0,5 0 C

23 Purga com baixa vazão Conhecimento do perfil construtivo do poço para locar a bomba no exato ponto de bombeamento. Descer a bomba lentamente até o ponto onde será realizado o bombeamento. Aguardar algum tempo entre a instalação da bomba no poço e o início do procedimento, com a finalidade de permitir a estabilização da água no poço após a instalação da bomba. Seguir práticas rigorosas de limpeza do equipamento de amostragem.

24 Purga com baixa vazão Instalação do equipamento de amostragem : ideal é que o ponto de bombeamento fique no meio da seção filtrante ou pouco acima dela, considerando-se: Muito perto do fundo do poço aumenta a possibilidade de agitação dos sólidos precipitados e inclusão dos mesmos na amostra coletada. Muito próximo da superfície aumenta-se a possibilidade de que a água estagnada seja incluída na amostra.

25 Correlação entre o Rebaixamento e a Estabilização dos Parâmetros Indicativos Drawdown and Specific Conductance During Purging St. John's Landfill Well D-2A Drawdown Pump Off Drawdown (ft) Specific Conductance (10-minute moving average) Sp. Cond. (us/cm) 2 Casiing :00 14:30 15:00 15:30 16:00 Time A estabilização química da água (parâmetros indicativos) ocorre logo após a estabiliazação hidráulica (rebaixamento) 475

26 Preenchimento dos frascos Vazões menores que 0,5 L/min são apropriadas. (US EPA 1996). Utilize vazões mais baixas (0,1 0,25 L/min) para VOCs e um pouco maiores para metais e outros parâmetros. Coletas a 0,1 L/min para todos os parâmetros pode prolongar o tempo de coleta desnecessariamente

27 Métodos de purga e amostragem para poços com baixa capacidade hidráulica

28 Poços com baixa capacidade hidráulica São considerados poços com baixa capacidade hidráulica, aqueles construídos e desenvolvidos de acordo com as orientações definidas nas normas ABNT e , e que mantém rebaixamento contínuo mesmo quando bombeados a uma vazão de 50ml/min ml/

29 Poços com baixa capacidade hidráulica

30 Esgotamento do poço Tempo de exposição prolongado da água às condições atmosféricas. Perda de gases dissolvidos. Alteração do estado de oxidação. Trapeamento de ar nos espaços porosos do pré-filtro. Elevação da turbidez da amostra. Mistura do volume remanescente de água com a aquela que está entrando no poço durante a recuperação.

31 Procedimento de Purga para Poços com baixa capacidade hidráulica Purga Mínima Amostragem sem Purga

32 Purga Mínima O objetivo da purga mínima é a remoção do menor volume de água possível do poço necessário para a análise química, sem o esgotamento do poço. Assume-se que o volume de água contida no interior do poço é representativo da formação.

33 Procedimento de Purga Mínima Assume-se que o volume de água contida no interior do poço é representativo da formação é aquele existente: entre a captação do equipamento (posicionado acima da base do tubo filtro para evitar suspensão de sedimento que possa existir no seu interior) e o topo da seção filtrante (poços afogados) descartando o volume de água contido no equipamento e na tubulação de descarga; entre a captação do equipamento e o nível estático (poços com seção filtrante não afogada), excluído o volume de água contido no equipamento e na tubulação de descarga.

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35 Procedimento de Purga Mínima Preferência à utilização de bombas dedicadas ou equipamentos de amostragem passiva. Uma vez utilizadas bombas portáteis ou equipamentos descartáveis, ele deve ser posicionado no interior do poço de monitoramento previamente à coleta, pelo tempo necessário para que ocorra a renovação natural da água na seção filtrante antes da execução da purga (quando necessária) e amostragem.

36 Procedimento de Purga Mínima No posicionamento dos equipamentos deve ser evitada a suspensão de sedimento depositados no fundo do poço; No caso de bombeamento, a vazão de coleta, deve ser menor ou igual a 100 ml/min. Descartado o volume do equipamento e da tubulação, o volume de água contido no poço segundo os critérios definidos é aquele disponível para coleta. Uma vez purgado o volume do equipamento e da tubulação, a coleta deve ser iniciada. Uma vez captado o volume de água necessário e/ou disponível o bombeamento deve ser imediatamente paralisado. O nível da água deve ser continuamente monitorado

37 Procedimento de Purga Mínima A utilização de limitador de fluxo entre uma campanha de amostragem e outra pode minimizar mistura da água do poço e interações com o ar contido no poço, gerando amostras com menor grau de incerteza quanto a sua representatividade. Para a realização de purga mínima, deve haver por parte do técnico responsável um registro da impossibilidade de utilização dos métodos aplicáveis a poço com boa capacidade hidráulica. É recomendável que na aplicação deste método seja minimizado o volume de amostra necessário para análise química

38 Limitador de Fluxo

39 Amostragem Passiva Procedimento para coleta de amostra de água sem a realização da purgante no poço. Equipamento de coleta é posicionado no poço de monitoramento, na profundidade desejada. Fica exposto ao meio por um tempo que permita uma renovação natural da água inicialmente contida na seção filtrante do poço e que a água do poço mantenha equilíbrio natural com o amostrador utilizado.

40 Amostragem Passiva Pode ser aplicada em qualquer tipo de poço de monitoramento observando-se as características do equipamento de amostragem Requer um conhecimento hidrogeológico prévio e detalhado sobre os tempos de equilíbrio necessários para cada poço. Tempo de permanência : recomendações do fabricante condições hidrogeológicas locais características construtivas do poço

41 Amostragem Passiva Utilização de limitador de fluxo pode minimizar a mistura de água dentro do poço e permite em alguns casos uma avaliação vertical da distribuição dos contaminantes na zona filtrante do poço. Em função do tipo de equipamento utilizado pode haver limitações sobre as substâncias a serem avaliadas nas amostras

42 Amostragem Passiva Requer um tempo de equilíbrio que em algumas situações pode ser relativamente longo o qual deve ser previamente definido é necessário a comparação com métodos convencionais previamente a adoção do método de purga passiva para demonstrar a aplicabilidade do método para cada situação específica.

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