e 5: “Quantidade da espécie química – ou soluto – adsorvida pela partícula sólida” e “Concentração da mesma espécie química num líquido total em

equilíbrio”.

Estes parâmetros são importantes para a modelagem do transporte para solutos reativos, que é expressa por uma equação envolvendo advecção e dispersão simultaneamente (modelo advectivo-dispersivo).

A determinação destes parâmetros é feita em ensaios de batelada (batch tests) ou, como são mais conhecidos, em ensaios de equilíbrio em lote. Neste tipo de ensaio a solução contaminada e uma pequena amostra do solo em estudo são colocados em um frasco de reação por um período que pode variar de horas a dias até atingir o equilíbrio das reações. Do ensaio, obtêm-se os parâmetros:

ƒ C*

= Massa do soluto adsorvida pela porção sólida ƒ C = Concentração do soluto na solução em equilíbrio.

Os Ensaios de equilíbrio em lote ou de batelada (Batch tests) diferem dos ensaios de coluna essencialmente por um fato: são realizados na condição estática (sem percolação de solução contaminante) enquanto que os ensaios de coluna são feitos em condição dinâmica. Os ensaios de batelada são normatizados pela USEPA, 19923, sendo utilizados com algumas finalidades específicas em remediação de sítios contaminados, podendo-se citar de imediato dois exemplos de interesse:

1) Estudo da retenção do potássio pelo mecanismo de sorção/dessorção. Este estudo é importante porque há evidências de que o potássio é o único cátion que migra do aterro sanitário para a fundação4

9 Os resultados são apresentados sob a forma de “isotermas” para cada íon (por exempo, K+ e NH4+). A isoterma é uma curva num plano cartesiano definido pela concentração do íon na fase líquida (mg/L) no eixo horizontal e a quantidade sorvida do íon do eixo vertical (em mg/g). Esta curva pode ser ajustada segundo o modelo de Freundlich ou o de Lamgnuir.

9 Os parâmetros dos modelos de Freundlich e Langmuir podem ser obtidos num modelo “rodado” no POLLUTE

3

U.S.EPA (1992). Batch-Type Procedures for Estimating Soil Adsorption of Chemicals. TRD, EPA/530/SW- 87/006-F, Washington D.C., 179 p.

4

Ritter, E., Ehrlich, M. & Barbosa, M.C. Difusão e Sorção de Soluções Múltiplas e Monossoluções em Solos

2) Ensaios de batelada são usados na seleção de meios reativos (ferro, zinco, etc.) e na degradação de contaminantes, como, por exemplo, na verificação preliminar de viabilidade de tratamento de um organoclorado.

No segundo exemplo, os ensaios de batelada consistem em se colocar em frascos de vidro o pó de ferro e a solução do contaminante e, em seguida, fazer o monitoramento ao longo do tempo da variação da concentração do contaminante e de seus possíveis subprodutos decorrentes da degradação. Este monitoramento é feito em laboratório por processo de cromatografia a gás com detector FID (a HP disponibiliza o modelo HP-5890, por exemplo). Os ensaios de equilíbrio em lote são feitos em duas variações, para comparação de resultados. Na primeira (ensaio em branco), os frascos contêm apenas a solução contaminante. Na segunda (frascos reativos), além da solução contaminante é colocado o reativo, que pode ser o pó de ferro (por exemplo, o TRIFER EL200 fabricado pela Belgo Mineira).

Outros parâmetros: Ensaios químicos para determinar os íons adsorvidos e disponíveis no solo natural (estes ensaios ajudam na definição das composições e concentrações das soluções usadas nos ensaios de difusão)

Mencionam-se como importantes e muito usados: ƒ Capacidade de troca catiônica (CTC)

ƒ Lixiviação

ƒ Solubilização em forno de microondas ƒ pH do solo e da solução utilizada.

4. MODELAGEM NUMÉRICA DO TRANSPORTE DE

CONTAMINANTES

O modelo numérico escolhido deve ter a sensibilidade adequada ao problema. O modelo deve ser BEM CALIBRADO e CONVERGENTE, mas é muito dependente da confiabilidade dos parâmetros de campo (mesmo quando um parâmetro é obtido corretamente no campo, nas mesmas condições do problema a ser tratado, ele deve ser retroanalisado nas leituras de campo, melhorando assim a previsão de leituras futuras). Citam-se alguns exemplos de situações em que a previsão de resultados pode falhar grosseiramente por causa de equívocos na modelagem:

ƒ Qualquer modelo falha quando se adota uma representação que não seja exponencial para a degradação biológica ou química (e o decaimento radioativo) da maioria dos contaminantes. Isto decorre da abundância de oxigênio e microrganismos no solo, de modo que a degradação depende somente da própria concentração do contaminante; ƒ Ainda é um problema aberto a investigações o transporte de contaminantes puramente

Podem ser usados tanto modelos lineares quanto não-lineares. Um exemplo é o caso da modelagem de isotermas de sorção (usadas no estudo da retenção de potássio), em que novos conceitos recomendam o uso dos modelos não-lineares de Freundlich e Lamgmuir. O modelo de Freundlich é uma função exponencial onde se considera a sorção atuando sobre concentrações infinitamente crescentes:

S=K

.C

(4.12)

Onde:

S = Massa sorvida por unidade de massa de solo. No modelo de Langmuir, este parâmetro tem de ser limitado a um valor máximo (ver equação 4.15).

Kf = Constante de Freundlich (L3M-1)

N = Coeficiente que indica o tipo de sorção (adimensional). Quando N>1, diz-se que a sorção é favorável; quando N<1, desfavorável; para N=1 o modelo de Freundlich se iguala ao modelo linear.

Ce = Concentração de equilíbrio entre fases (ML-3).

NOTA: Os parâmetros de Freundlich variam com a concentração. Por isso, é preciso obter

um “valor médio” da constante de sorção, para finalidades de cálculos numéricos. Então, para se obter este “valor único” ou valor médio recorre-se ao artifício de substituir, na equação (4.12), o valor de Kf por um outro parâmetro Kd, obtido por:

K

= K

.C

(4.13)

Na equação (4.13), C* é a média da estimativa prévia da concentração no tempo e ponto de interesse (o corpo de prova é subdividido arbitrariamente em várias subcamadas). Os valores de Kd são calculados por técnica numérica iterativa, fazendo-se N=1, 2, 3, ..., até a convergência.

Na prática, a equação (4.12) é substituída por: