A ATENUAÇÃO DE UM SOLO ORIGINAL NÃO CONTAMINADO DE UM ANTIGO LIXÃO NO MUNICÍPIO DE PASSO FUNDO

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1 A ATENUAÇÃO DE UM SOLO ORIGINAL NÃO CONTAMINADO DE UM ANTIGO LIXÃO NO MUNICÍPIO DE PASSO FUNDO Eduardo Pavan Korf Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental e Bolsista Pibic/CNPq UPF eduardokorf@gmail.com Antonio Thomé, Dr. Eng. Professor/Pesquisador do curso de Engenharia Ambiental UPF thome@upf.br Evanisa F. R. Q. Melo, Dr. Professora/Pesquisadora do curso de Engenharia Ambiental UPF evanisa@upf.br Maria Elisabete Machado, Ms. Doutoranda em Química Ambiental UFRGS maria.e.pf@gmail.com Leonardo C. de Andrade Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental UPF leonardocapeletodeandrade@yahoo.com.br Mateus Zart De Arruda Acadêmico do curso de Engenharia Ambiental UPF 7684@lci.upf.br José Maurício Orso Acadêmico do Curso de Engenharia Civil UPF orso@upf.br Resumo. A crescente contaminação de solos pelos resíduos sólidos produzidos diariamente nas cidades ascende a necessidade de estudos adequados que elaborem diagnósticos capazes de determinar a atenuação desses contaminantes no solo. No referido trabalho, o foco de pesquisa foi a capacidade de atenuação de contaminantes em um solo característico de um antigo lixão no município de Passo Fundo. Para tal avaliação adotou-se o ensaio de coluna, que é capaz de reproduzir a lixiviação que ocorre no solo. Os ensaios realizados investigaram a capacidade natural de retenção pelo solo de diversos metais normalmente presentes nestas áreas: Cromo, Zinco, Cobre, Manganês. Foi submetido à percolação pelo solo um lixiviado artificial com concentrações de metais inseridas. Foram realizados dois ensaios para a área de estudo, com um solo original não sujeito à contaminação. Os resultados confirmaram que a capacidade de atenuação do solo original do local, sendo que os metais estudados apresentaram significativa atenuação perante ao solo. Palavras-Chave: Contaminantes, Atenuação, solo. 1. INTRODUÇÃO Os resíduos sólidos gerados diariamente nas cidades têm sido responsáveis por causar grandes poluições e impactos ambientais muitas vezes irreversíveis. Hoje, muitos locais de disposição ainda são irregulares, os lixões, onde não é encontrada qualquer ação no sentido de evitar as contaminações. Uma correta solução que já está sendo aplicada para terminar com o problema são os aterros sanitários. Nestes locais a contaminação do solo, do ar e das águas é evitada, os efluentes gerados são tratados e existem barreiras capazes de impedir o deslocamento de frentes de contaminações.

2 A figura 1 exemplifica um aterro sanitário elaborado com critérios de engenharia ambiental: Fonte: Associação ecológica ecomarapendi, 26. Figura 1 Exemplo de disposição adequada de resíduos sólidos urbanos A forma mais sujeita de contaminação em um aterro sanitário pode ocorrer através do líquido percolado, que traz consigo compostos tóxicos em solução, como metais pesados. O líquido percolado, que possui composição é muito variável, pode tanto escoar e alcançar os corpos hídricos superficiais, como infiltrar no solo e atingir as águas subterrâneas, comprometendo sua qualidade e, por conseguinte, seu uso. (Sisinno e Moreira, 1996) Existem vários processos que regem o transporte de contaminantes pelo solo. Estando o poluente dissolvido em uma solução o seu deslocamento ocorrerá por diversas formas, onde irá ocorrer a interação com o solo por fenômenos físicos, químicos e biológicos. A atenuação natural pode ocorrer por mecanismos físicos como advecção, mistura mecânica, difusão molecular e dispersão e pela interação de mecanismos físicos, químicos e biológicos. Os fenômenos bio-físico-químicos podem acontecer de diversas maneiras, dependendo da solução submetida e do solo de estudo e são responsáveis pelo efetivo retardamento da frente de contaminação. Entre processos bio-físico-químicos principais, podese relacionar reações de adsorção-desorção, precipitação-dissolução, óxido-redução, complexação, hidrólise, entre outros. (Junior et. al., 22) Diversos estudos têm demonstrado que os processos naturais de atenuação limitam bastante o deslocamento dos contaminantes e, portanto reduzem a extensão da contaminação. Deste modo, esse processo como um todo, constitui-se uma forma de minimizar os riscos causados, monitorando-se o deslocamento da pluma de contaminação e assegurando-se que os pontos receptores não sejam contaminados. (Corseuil e Marins, 1997) Para que se possa evidenciar que os processos naturais de remediação constituem-se a forma mais adequada de descontaminação é necessário que se faça um estudo complexo. No entanto, se tudo isso não evitar o deslocamento da pluma até o local de risco, algumas tecnologias que acelerem a degradação de contaminantes deverão ser aplicadas. (Corseuil e Marins, 1997) O principal objetivo do trabalho consiste na verificação da capacidade de atenuação de metais em um solo original não contaminado e característico do lixão desativado envernadinha, localizado no município de Passo Fundo. Esta avaliação poderá servir como diagnóstico para o planejamento de ações de recuperação ambiental da área em questão. 2. METODOLOGIA O Cronograma experimental da pesquisa está relatado a seguir: Coleta e preparo de amostra de solo; Caracterização física e química do solo; Análise de água nas proximidades; Moldagem de corpos de prova; Produção em laboratório de solução contaminante artificial; Realização de ensaios de coluna; Análise do efluente percolado; Discussão dos resultados e estabelecimento das conclusões. A área de estudo é representada por uma antiga área de disposição de resíduos sólidos urbanos do município de Passo Fundo, conhecida como Invernadinha. As figuras 2 e 3 trazem uma visão geral da área:

3 foram realizadas caracterizações químicas do solo como o teor de metais presentes. Para avaliação da capacidade de atenuação natural, adotou-se o ensaio de coluna (ASTM D4874, 1995), que, por meio de um equipamento de colunas, simula a lixiviação de um poluente pelo solo. A Figura 4 relata uma representação esquemática do equipamento de coluna: CONECTOR TUBO LEITURA PRESSÃO TUBULAÇÃO NYLON ENTRADA EFLUENTE CONECTOR TUBULAÇÃO NIPLE SAÍDA EFLUENTE PERCOLADO Figura 2. Vista geral do lixão Invernadinha MANGUEIRA P/ O-RING NIPLE ENTRADA PRESSÃO HASTE METÁLICA 8mm TERMINAL BORBOLETA NÍVEL A B C TRANSDUTOR PRESSÃO TORNEIRA COMUM 1/4" TORNEIRA INOX 1/4" NIPLE INOX NIPLE INOX TORNEIRA INOX 1/4" Figura 4. Representação esquemática do equipamento de colunas (Alvez, 25) Figura 3. Vista da área de disposição recente de resíduos sólidos no lixão Invernadinha A coleta de amostra de solo foi realizada em três pontos amostrais: um talude de solo original, uma área de disposição recente de resíduos e uma antiga área de disposição de resíduos sólidos. Foram determinadas paralelamente a isso a densidade natural de campo e a umidade natural. Após a amostragem, determinou-se que, para o solo original não atingido pela contaminação de resíduos sólidos, serão realizados ensaios para avaliação da atenuação. Como primeiro procedimento foi realizada a caracterização física do solo, baseada em ensaios de caracterização geotécnica como limite de liquidez e plasticidade, peso específico real dos grãos, análise granulométrica e por fim, as amostras foram classificadas pelo sistema HRB e pela classificação unificada de solo. Além disso, Para técnica de ensaio, corpos de prova foram moldados, com ajuste de umidade e densidade equivalente a campo, utilizando o solo coletado da área original não contaminado por resíduos. Como o objeto de pesquisa, neste caso, foram locais antigos de disposição de resíduos sólidos, não se dispunha de lixiviado ou chorume como contaminante. Dessa forma, optou-se por reproduzir em laboratório um lixiviado artificial, em que foram inseridas concentrações pré-estabelecidas de um dado contaminante, neste caso, metais. O ensaio de coluna é executado em duas etapas, sendo a primeira de saturação com água e a segunda na percolação do contaminante e geração de um líquido percolado. Ao longo do ensaio, utilizam-se pressões interna e externamente ao corpo de prova criando condições à geração de um líquido percolado e simulando características de campo. A figura 5 demonstra o equipamento de coluna com um ensaio em andamento:

4 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados dos ensaios de limite de liquidez e plasticidade são demonstrados na tabela 2 para os três pontos amostrais: Tabela 2. Limites de liquidez, plasticidade e índice de plasticidade Figura 5. Ensaio de coluna em andamento Dois ensaios foram realizados, utilizando o solo original não contaminado da área. No contaminante foram inseridas concentrações dos metais Cobre, Cromo, Manganês e Zinco, extrapolando-se o valor máximo permitido, estabelecido pela portaria 518/4 do ministério da saúde (BRASIL, 24), sendo a mesma considerada pelo âmbito de abrangência no território nacional. A tabela 1 demonstra os valores extrapolados inseridos no contaminante: Tabela 1. Valores para enriquecimento do contaminante METAL Portaria 518/24 Extrapolação Concentração extrapolada inserida Cobre 2mg/l 1 2mg/l Cromo,5mg/l 1,5mg/l Manganês,1mg/l 1 1mg/l Zinco 5mg/l 2 1mg/l As análises dos metais presentes nas cinco amostras de percolado, após a realização de cada ensaio de atenuação, foram efetuadas junto ao laboratório de águas e análise de solos, localizados no centro de pesquisa em alimentos (CEPA) e faculdade de Agronomia da Universidade de Passo Fundo, respectivamente. O método de análise foi através de absorção atômica e espectrofotômetro de massa. Os parâmetros observados foram a atenuação natural dos metais presentes no contaminante em estudo, em temos de concentração final obtida no líquido percolado. Ponto 1 Área de disposição recente Ponto 2 Área de disposição antiga Ponto 3 Solo original - Talude Limite de liquidez (%) Limite de Plasticidade (%) Índice de Plasticidade Os resultados dos ensaios de peso específico real dos grãos, a umidade natural e peso específico natural de campo, podem ser verificados na tabela 3: Tabela 3. Peso específico real, umidade e peso específico natural Peso específico real (KN/m³) Umidade natural (%) Peso específico natural (KN/m³) Invernadinha Passo Fundo Ponto 1 Ponto 2 Ponto ,4 27,5 33,28% 39,82% 19,29% 17,29 15,76 16,16 Os valores de peso específico e umidade natural foram importantes no momento de moldagem de corpos de prova para ensaio de coluna, visto que de acordo com ASTM (1995), deve-se efetuar o ajuste da umidade de campo e densidade equivalente. Assim, tendo-se o volume dos cilindros de moldagem e a densidade de campo, facilmente pode-se calcular a massa a ser utilizada. Com base nesta quantia, foi possível ajustar o teor de umidade de forma a conseguir o teor natural e tornar o corpo de prova ideal para o ensaio de coluna. Os resultados de análise granulométrica indicaram um reduzido teor de argila para o ponto amostral de alto grau de disposição de resíduos, Ponto 2, uma área de antiga disposição de resíduos no lixão. A tabela 4

5 demonstra esses resultados, bem como a figura 6 representa um gráfico de análise granulométrica: 1 2 Peneiras Número Porcentagem Retida Porcentagem Passada ,1,1, Diâmetro (mm) Figura 6. Distribuição granulométrica do Solo Original Ponto 3 Tabela 4. Resultados de análise granulométrica Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Argila Silte Areia Fina Areia Média Areia Grossa Pedregulho 57,89% 17.64% 18,92% 5,55% ,72% 27,91% 3,34% 6,2% ,3% 9,61% 18,1% 4,99% - - A tabela 5 representa o resultado de análise química de alguns metais presentes nas amostras de solo coletadas: Tabela 5. Resultados de teores de metais presentes no solo Ponto 1 Área de disposição recente Ponto 2 Área de disposição antiga Ponto 3 Solo original - Talude Zinco Cobre Manganês Ferro 62,78 47,9 437, ,32 192,5 18, , ,2 42,1 44,34 423, ,97 As tabelas 6 e 7 demonstram os resultados observados para após a realização de dois ensaios de coluna realizados utilizando o solo da área original. Realizaram-se dois ensaios, sendo que o segundo submeteu-se a uma análise equivalente a uma quantidade maior de poros percolados: Tabela 6. Resultados observados no Ensaio 1 Área de estudo Envernadinha Passo Fundo Ensaio 1 Cr Zn Cu Mn Vpercolado Lixiviado, V. vazios 1º,28,1 1,4 2º,18,11 2,4 3º,16,12 3,1 4º,22,4,13 4,1 5º,28,1,14 5,9 ENSAIO DE COULNA Tabela 7. Resultados observados no Ensaio 2 Área de estudo Envernadinha Passo Fundo Ensaio 2 Cr Zn Cu Mn Vpercolado Lixiviado, V. vazios 1º,15,2 1,6 2º,17,8 5,5 3º,31,21 9,3 4º,59,89 12,4 5º 1,66 1,13 16,43 ENSAIO DE COULNA

6 A figura 7 apresenta graficamente o comportamento do Manganês ao longo dos vazios percolados pela solução de lixiviado para os ensaios realizados: C/Co Figura 7. Comportamento do Manganês nos ensaios O comportamento do Zinco é retratado, em forma gráfica, na figura 8, para ambos ensaios: C/Co 1,2 1,8,6,4,2, 5, 1, 15, 2, 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 Vperc/Vv Ensaio 2 Ensaio 1, 5, 1, 15, 2, Vperc/Vv Ensaio 2 Ensaio 1 Figura 8. Comportamento observado para o Zinco As tabelas 6 e 7 permitiram enfatizar que o retardamento do contaminante de estudo, ao longo de uma quantidade significativa de poros percolados, é visualizado de forma significativa. As concentrações nas leituras do percolado apresentaram valores mínimos em relação à inserida e o comportamento de atenuação do solo é confirmado. A capacidade de atenuação é cessada para o Manganês no 2º Ensaio (fig. 7) com a percolação de cerca de 16,5 volumes de vazios, uma quantidade bem expressiva. A relação C/Co atingiu um valor maior que 1, o que é explicado por uma suposta solubilização que ocorreu deste metal no solo, visto que em solos residuais como este é normal a presença deste metal e neste caso foi confirmado mediante a análise realizada (tabela 5). O primeiro ensaio detalhou um comportamento semelhante ao segundo, porém como uma quantidade menor, mas significativa, de 5 volumes de vazios percolados onde o metal apresentou uma retenção em teor de cerca de 88%. Para o Zinco (fig. 8), houve uma retenção de aproximadamente 97% e 94% para o primeiro e segundo ensaio respectivamente. Com a percolação de cerca de 16 volumes de poros no segundo ensaio o Zinco apresentou da mesma forma um alto poder de retenção. O Cromo obteve uma atenuação de aproximadamente 1% para ambos ensaios, pois não foi identificado no método de análise. O Cobre, também, foi atenuado em aproximadamente 1% para ambos ensaios. 4. CONCLUSÕES A classificação geotécnica obtida, com base nos ensaios de caracterização das áreas de disposições irregulares, de acordo com o sistema rodoviário de classificação e com o sistema unificado indicou A-7-5 e MH respectivamente, característica de um solo siltoso e de alta compressibilidade, com exceção da área de disposição recente, Ponto 1, em que se observou a classificação A-7-6 e CH, indicando um solo argiloso e de alta compressibilidade. Nos ensaios realizados, para a maioria dos metais, não foi possível atingir o limite máximo de atenuação do solo ao longo de uma quantidade significativa de poros percolados. No segundo ensaio realizado, o objetivo foi atingir a capacidade limite de atenuação do solo, porém, verificou-se que mesmo assim o solo continua tendo um poder de atenuação contínuo. Isto é uma evidência de que a atenuação neste solo é muito significativa. No entanto para o segundo ensaio a atenuação limite de Manganês foi atingida indicando mesmo assim que a capacidade de atenuação continua sendo válida para os vazios percolados.

7 Pode-se dizer, então, que a capacidade de atenuação confirma que processos bio-físicoquímicos acontecem naturalmente na solução do solo e podem ser responsáveis pela remediação natural de metais. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao apoio fornecido pelo CNPq, pelo financiamento de bolsa de pesquisa ao primeiro e segundo autor e a FAPERGS (projeto PRONEX-FAPERGS 4841) pelo apoio financeiro concedido. 5. REFERÊNCIAS A. B. de C. Junior, et. al. Alternativa de disposição e resíduos sólidos urbanos para pequenas comunidades. São Carlos: Rima artes e textos, p Disponível em: < etofinal.pdf > Acesso em: 2. mar. 27 A. F. Serafim, et al. Chorume, Impactos ambientais e possibilidades de tratamento. 23. Disponível em: < 2.pdf> Acesso em: 28. junho. 26 ASSOCIAÇÃO ECOLÓGICA ECOMAROPENDI. E Agora? Como Resolver?: sistema de tratamento de resíduos. 26. Disponível em: < D=7&Editoria=2&SubEditoria=3&Ver=1> Acesso em: 2.junho. 26. ASTM, D4874: Standard Test Method for leaching solid material in a Column Apparatus BRASIL, Ministério da Saúde, Portaria nº 518, de 25 de março de 24. Estabelece procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências. Diário Oficial da república federativa do Brasil, Brasília, DF, nº 59, 26 de março de 24. Seção 1, p 266. C. W. C. Delgado, Mecanismos de transporte de metais pesados. In: Congresso Nacional De Meio Ambiente, 2, 2, Salvador. Mini Curso. Salvador. CETESB, Companhia De Tecnologia Em Saneamento Ambiental, Decisão de diretoria nº E. 25. Disponível em: < /tabela_valores_25.pdf>. Acesso em 28. junho. 26. E. Azambuja; D.B. Cancelier; A. S. Nanni, Contaminação dos solos por LNAPL: discussão sobre diagnósticos e remediação. In: Simpósio De Prática De Engenharia Geotécnica Da Região Sul, 2, 2, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: Pallotti, 2. p. 1. G. P. M. Alvez, Capacidade de atenuação de solos de fundo da lagoa anaeróbia da ETE araucárias p. Dissertação (Mestrado em infra-estrutura e meioambiente) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, 25. H. X. Corseuil; M. D. M. Marins, Contaminação de águas subterrâneas por derramamentos de gasolina: o problema é grave? Disponível em: < acao_8.pdf>. Acesso em: 18. Junho. 26