LISTA DE SÍMBOLOS
CLASSE IIB (Inertes)
2.2.3.3 Expansão do reticulo cristalino nas caulinitas e montmorillonitas
As caulinitas possuem estabilidade na presença de água por possuírem uma estrutura mais rígida entre as folhas estruturais T-O (CAPUTO, 2008), não tendo, portanto, processos expansivos na sua estrutura cristalina. Isto ocorre por influência da distância basal pequena (7 Å) e por ocorrer pouco ou nenhuma entrada de água entre as camadas estruturais.
Ao contrário das caulinitas, as montmorillonitas possuem uma expansão expressiva no seu espaço interlamelar ao longo do eixo c. As cargas negativas geradas na estrutura desses minerais, em decorrência dos processos de substituição isomórfica, são balanceadas por cátions trocáveis, como o Ca2+, Mg2+ e Na+, sendo todos cátions com alto poder de hidratação, culminando na formação de camadas de água interlamelar (SCHOONHEYDT; JOHNSTON, 2006), além de possuírem distâncias basais médias mais elevadas (12,6 – 15,4 Å), conforme Murray (1999) e Ismadji, Soetaredjo e Ayucitra (2015).
A hidratação das esmectitas pode provocar problemas de instabilidade em encostas e fundações devido ao aumento de volume, no entanto, como ressaltado por Mello et al. (2011), essa expansão facilita também a ocorrência de reações físico- químicas de troca iônica.
45 Amorim (2007) ressalta que no caso de esmectitas completamente desidratadas, a distância interplanar é determinada pela dimensão dos cátions trocáveis, mas quando hidratadas, a espessura da camada de água intercamada depende da natureza do cátion trocável. A entrada de água no espaço basal da estrutura T-O-T das esmectitas é influenciada também pela força das ligações intercamadas, pois embora dentro das folhas as ligações sejam mais fortes, as ligações entre elas são mais fracas, facilitando, em conjunto com a deficiência de carga nas estruturas, a entrada de água na estrutura.
2.3 CONTAMINAÇÃO AMBIENTAL E SEUS MECANISMOS DE
TRANSPORTE
Segundo a resolução 420/09 do CONAMA, contaminação é definida como: [...] presença de substância(s) química(s) no ar, água ou solo, decorrentes de atividades antrópicas, em concentrações tais que restrinjam a utilização desse recurso ambiental para os usos atual ou pretendido, definidas com base em avaliação de risco à saúde humana, assim como aos bens a proteger, em cenário de exposição padronizado ou específico.
A análise de áreas contaminadas é fundamental nas cidades brasileiras, pois a falta de planejamento urbano compromete diretamente o meio ambiente e a saúde pública. Segundo os registros de áreas contaminadas da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB, 2016), em 2016, no estado de São Paulo, havia registrado 5.662 áreas contaminadas (Tabela 4), onde os postos de gasolina se destacavam com 73% desse total de registros, seguido das atividades industriais com 18%, comércio com 5%, locais para destinação final de resíduos 3% e dos casos de acidentes, agricultura e fontes desconhecidas de contaminação com 1% dos registros.
Tabela 4 – Registro de áreas contaminadas no estado de São de Paulo.
Atividade Número de registros Porcentagem (%)
Postos de combustível 4.137 73
Indústria 1.002 18
Comercial 300 5
Disposição de resíduos 172 3
Acidentes/Agricultura/Fontes desconhecidas 51 1 Fonte: Elaborado a partir de dados da CETESB (2016).
46 Como os materiais geológicos e os recursos hídricos são componentes do meio físico diretamente sujeitos à contaminação, compreender os mecanismos de transporte de contaminantes é de grande relevância para o aperfeiçoamento de projetos de disposição de resíduos, remediação de áreas contaminadas e monitoramento de obras. Em se tratando da disposição de RSU, sabe-se da necessidade de compreender tal mecanismo nos sistemas de revestimento dos aterros sanitários a fim de minimizar ao máximo os possíveis impactos do lixiviado no subsolo.
O transporte de contaminantes é caracterizado pelo processo no qual o fluxo das soluções contaminadas transfere solutos para o solo e a água. Nos meios porosos esses mecanismos podem ser físicos, químicos e biológicos e são afetados diretamente pelas características desse meio, como a porosidade efetiva, transmissividade e as características intrínsecas dos materiais constituintes.
Ao fazer o estudo do transporte de contaminantes, é fundamental conhecer a condutividade hidráulica (K) do material analisado, pois esta é a propriedade do meio poroso que permite a passagem de um fluido no meio. Em meios saturados o estudo desse fluxo é feito a partir da Lei de Darcy (Equação 1), com a qual se obtém o valor numérico que corresponde ao coeficiente de permeabilidade (ou condutividade hidráulica) do solo (PINTO, 2006).
K = 𝑄.ΔH
𝐿 . 𝐴 (Eq. 1) Onde: K – coeficiente de permeabilidade ou condutividade hidráulica
𝑄 – vazão do fluido percolado
Δ
H – diferença entre a carga hidráulica L – distância percorrida pelo fluidoA – área da seção transversão à direção do fluxo
Nos meios porosos saturados os processos que controlam os mecanismos de transporte de contaminantes são a advecção e a dispersão hidrodinâmica, como abordado em trabalhos como o de Freeze e Cherry (1979) e Fetter (2001). Contudo, devem ser considerados ainda os parâmetros que avaliam a interação entre o solo e o soluto dissolvido, processos esses que são capazes de retardar o movimento do
47 contaminante no meio para que os mesmos não se movam tão rápido quanto o processo de advecção indicaria, como a sorção, desorção, biodegradação dos compostos, decaimento radioativo, precipitação/dissolução, troca iônica, complexação, filtração, hidrólise, metabolização e/ou a volatilização dos compostos (PALMA; MATOS; ABILIO, 2015).
Os processos de transporte e atenuação ocorrem de maneira simultânea, dificultando a análise de quais processos influenciam efetivamente no comportamento de um determinado contaminante. No entanto, sabe-se que compostos inorgânicos, como os metais potencialmente tóxicos, possuem grande afinidade de ligação por processos de sorção com a matéria orgânica e os argilominerais, diminuindo assim sua mobilidade no meio (YONG; MULLIGAN, 2003).
Dentre todos os mecanismos que podem influenciar no transporte de contaminantes, a seguir serão apresentados os principais mecanismos que ocorrem nos meios porosos saturados, representados pela advecção e a dispersão hidrodinâmica. Será abordado ainda a respeito dos processos sorsivos e de precipitação, tendo em vista a influência destes mecanismos na passagem de compostos inorgânicos, como o cobre, soluto de interesse na presente pesquisa.
2.3.1 Advecção
A advecção consite no mecanismo no qual os contaminantes são transportados pela água em movimento, em decorrência de um gradiente hidráulico, tendo assim a mesma direção e velocidade média da mesma, que é dado pela Equação 2, mantendo a concentração da solução constante (BEDIENT; RIFAI; NEWELL, 1994).
ν𝑠 = ν
𝑛𝑒 (Eq. 2)
Onde: ν𝑠 – velocidade de infiltração média da água no meio poroso 𝑛𝑒 – porosidade efetiva
48 A Equação 1 assume que todos os vazios do meio poroso são capazes de conduzir o fluxo. A velocidade média de percolação da água é dada pela Lei de Darcy, que, para um fluxo unidimensional, é descrita pela Equação 3.
ν𝑠 = 𝑄
𝐴 = −𝐾 ∂ h
∂𝑥 = K. i (Eq. 3)
Onde: 𝑄 – Vazão da água
𝐴 – Área da seção transversal ortogonal a direção de fluxo ℎ – Carga hidráulica total
x – Distância da direção de fluxo; i – Gradiente hidráulico
2.3.2 Dispersão hidrodinâmica
A dispersão hidrodinâmica é caracterizada pelo espalhamento tridimensional do contaminante. Os principais mecanismos desse espalhamento são os processos de dispersão mecânica e difusão molecular. Fetter (2001) ressalta que estes dois processos ocorrem concomitantemente, dessa forma, introduziu-se o chamado Coeficiente de Dispersão Hidrodinâmica (Dh), que leva em consideração ambos os mecanismos. Para fluxos em uma dimensão, este coeficiente é determinado pela Equação 4.
Dh = Dm + D∗ (Eq. 4)
Onde: Dh – dispersão hidrodinâmica Dm– Coeficiente de dispersividade D* – difusão molecular efetiva
O processo de espalhamento que ocorre nesse mecanismo faz com que a área contaminada seja maior do que se ocorresse apenas pelo processo de advecção, fazendo com que a frente de contaminação se mova mais rápido e a concentração da solução contaminante decresça com a continuidade do fluxo (FREEZE; CHERRY, 1979).
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