ESTUDO DE CASO DA ATENUAÇÃO NATURAL MONITORADA DE PLUMA DE BENZENO PELO MÉTODO DE MANN-KENDALL

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PENNER, G.C.; LIMA, M.P. Estudo De Caso Da Atenuação Natural Monitorada De Pluma De Benzeno Pelo Método De Mann-Kendall. Revista Científica Eletrônica Uniseb. N. 3. Ano 2. Ribeirão Preto, janeiro-julho, 2014. p. 259-269.

ESTUDO DE CASO DA ATENUAÇÃO NATURAL MONITORADA DE PLUMA DE BENZENO PELO MÉTODO DE MANN-KENDALL

Giovanni Chaves Penner -Professor Doutor no Centro Universitário UniSEB e Consultor Ambiental. giovannipenner@yahoo.com.br; Marlon Pontonico Lima - Engenheiro Ambiental pelo Centro Universitário UniSEB; Engenheiro na Companhia Paulista de Trens Metropolitanos - CPTM; marlonlima11@hotmail.com;

Resumo

Neste trabalho são apresentados e discutidos os resultados obtidos no processo de Atenuação Natural Monitorada (ANM) como método para a remediação intrínseca de uma área que apresenta contaminação da água subterrânea por Benzeno oriundo de vazamento de gasolina. O acompanhamento das variações hidrogeológicas e hidrogeoquímicas foi realizado em campanhas de monitoramento e amostragem dos dezenove poços de monitoramento. Para a constatação da ANM foi aplicado o teste não paramétrico de Mann-Kendall que indicou a redução da pluma em todos os poços de monitoramento com histórico de contaminação. Palavras-chaves: remediação, atenuação natural monitorada, Benzeno, Mann-Kendall.

1 Introdução

A problemática com área contaminada é um tema que está se consolidando no Estado de São Paulo com bastante intensidade nos últimos 15 anos. Segundo a última lista atualizada pela CETESB em dezembro de 2012, São Paulo conta hoje com 4.572 áreas contaminadas, sendo que dessas, 7% encerraram seus processos de recuperação e 22% encontram-se em processo de reabilitação. Em 42% das áreas, segundo o relatório da agência ambiental, 42% estão sendo aplicadas técnicas de remediação e 29% foram identificadas recentemente. Estima-se, extra-oficialmente, que o número real de áreas contaminadas ainda não contidas no banco de dados da CETESB seja superior ao apresentado.

Os estudos de Alternativas de Remediação Ambiental são desenvolvidos a partir das metas de remediação expressas no Plano de Intervenção, com o objetivo de identificar a técnica que melhor atenda às concentrações que devem ser alcançadas no menor prazo possível e minimizando os custos. Para tanto são consideradas tecnologias de remediação dos compartimentos afetados, tecnologias de engenharia para contenção da contaminação, medidas legais e institucionais para a obtenção da melhor relação custo-benefício, proteção à saúde humana e ao meio ambiente.

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No processo de gerenciamento de áreas contaminadas a Atenuação Natural Monitorada surge com alternativa de remediação para áreas com concentração em fase dissolvida reduzida e que o contaminante seja naturalmente degradável. Tal tecnologia é também conhecida como remediação passiva ou intrínseca e se refere aos processos físicos, químicos e biológicos que, em condições favoráveis, agem sem a intervenção humana, reduzindo a massa, a toxicidade, a mobilidade, o volume ou a concentração dos contaminantes em solo ou em água subterrânea. Neste trabalho avaliou-se o processo de ANM em uma área contaminada por Benzeno, vinculado a vazamento de gasolina, em água subterrânea.

2 Histórico

O empreendimento em tela trata-se de um Auto Posto localizado no Município de Ubatuba-SP que iniciou suas atividades na década de 70. Em 2006 passou por uma reforma para remoção dos tanques de armazenamento subterrâneo de combustíveis, desde então está desativado. Segundo o proprietário nesse período foi realizado um estudo de passivos ambientais e implantado um sistema de remediação.

3 Hidrogeologia

Com relação à hidrogeologia a área é caracteriza por um aquífero livre, arenoso e raso. Notou-se influência das variações sazonais ocorridas ao longo do ciclo hidrológico nos diversos monitoramentos entre de 2008 e 2010. Os níveis medidos na última campanha, Out/2010, variam entre 1,66 a 2,74 m. O escoamento subterrâneo está orientado a 3,78º em relação ao Norte (N), ou seja, predominantemente de Sul (S) para Norte (N), com ligeira inflexão na região dos poços PM-04 e PM-05, o gradiente hidráulico (i) médio é de 0,006 m/m e a velocidade de escoamento estimada é 94,60 metros por ano, ver Figura 1.

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Figura 1 – Mapa potenciométrico referente ao monitoramento de outubro de 2010.

4 Metodologia

Neste caso foram avaliados os resultados dos monitoramentos analíticos da qualidade da água subterrânea e parâmetros indicadores de biodegradação para uma área com histórico de contaminação por gasolina, com contrações reduzidas de BTEX. Para este trabalhos foram considerados os dados junho de 2008 até outubro de 2010. Os dados de concentração de Benzeno em água subterrânea foram espacializados em plumas. Especificamente foi

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conduzida ampla discussão do aumento ou redução da pluma de isoconcentrações de Benzeno, baseada no Teste de Mann-Kendall.

O Teste Mann–Kendall, trata-se de um teste não paramétrico que pode ser usado para definir o estado evolutivo da pluma dissolvida, isto é, estável, redução, ou crescimento, baseado na tendência individual das concentrações nos poços (GILBERT, 1987). Os métodos não paramétricos não necessitam do conhecimento da distribuição estatística dos dados. Por conseguinte, o teste de Mann-Kendall não exige uma distribuição estatística específicas dos dados, e nem um teste de sensibilidade para o intervalo de amostral. O resultado do método depende dos dados individuais de cada poço e não de todos os poços conjuntamente. Entretanto, o procedimento de Mann-Kendall pode ser utilizado para conjuntos de dados que tenha intervalos irregulares, dados de amostragem abaixo do limite de detecção, e traços de concentração ou dados perdidos pelo não monitoramento. A abordagem é particularmente vantajosa nos casos em que os dados com valores atípicos poderiam produzir estimativas errôneas usando análise com tendência paramétrica. O método pode ser aplicado para acompanhar a tendência dos dados de monitoramento da água subterrânea, avaliação de sítios e monitoramento do desempenho das ações corretivas em água subterrânea (USEPA, 2009).

Para aplicação do método são necessários no mínimo quatro eventos de amostragem distintos. Adicionalmente devem ser considerados os poços diretamente afetados pela pluma, isto é, desconsiderar os poços periféricos a pluma. O procedimento é estabelecer uma comparação entre as campanhas atribuindo valor (-1) quando há redução nas concentrações do composto analisado, valor (0) quando a concentração se repete, e valor (1) quando há aumento. Em geral, se a soma total dos valores for negativa indica a redução da pluma do composto analisado, caso contrário aponta para aumento da pluma.

5 Resultados e Discussão

Os resultados foram inicialmente analisados espacializando as contrações em mapas, como pode ser observado na Figura 2, evolução histórica das concentrações de Benzeno em plumas de isoconcentrações. Já na Figura 3 é apresentada a pluma de Benzeno referente ao último monitoramento (Outubro/2010).

Pela evolução histórica das plumas apresentadas nas Figuras 2 e 3, percebe-se que houve um deslocamento do centro de massa da pluma de Benzeno, inicialmente no PM-11, passando pelo PM-08 e atualmente no PM-21. Pelo exposto estimou-se a velocidade de

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deslocamento do centro de massa da pluma de Benzeno. A velocidade média de propagação da pluma de Benzeno foi de 12,77 metros por ano. De posse da velocidade média de escoamento da água subterrânea igual a 94,60 metros por ano, determinou-se que o fator de retardamento, isto é, relação entre a velocidade de escoamento da água subterrânea e velocidade de escoamento do Benzeno é igual a 7,40. Finalmente tem-se que a pluma de Benzeno desloca-se 7,40 vezes mais lenta que a velocidade da água subterrânea.

Nas Tabelas 1, 2 e 3 pode-se observar o resultado do Teste de Mann-Kendall empregado para o poço de monitoramento PM-01, PM-08 e PM-11 que apresentaram histórico de contaminação como as concentrações mais elevadas.

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PENNER, G.C.; LIMA, M.P. Estudo De Caso Da Atenuação Natural Monitorada De Pluma De Benzeno Pelo Método De Mann-Kendall. Revista Científica Eletrônica Uniseb. N. 3. Ano 2. Ribeirão Preto, janeiro-julho, 2014. p. 259-269.

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PENNER, G.C.; LIMA, M.P. Estudo De Caso Da Atenuação Natural Monitorada De Pluma De Benzeno Pelo Método De Mann-Kendall. Revista Científica Eletrônica Uniseb. N. 3. Ano 2. Ribeirão Preto, janeiro-julho, 2014. p. 259-269.

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Tabela 1 - Teste Mann-Kendall empregado ao PM-01

TESTE MANN - KANDALL

Concentração de Benzeno (μg/L) no PM - 01

Jun 2008 Jan 2009 Set 2009 Dez 2009 Jul 2010 Out 2010

12,70 74,60 6,11 2,41 0,00 0,00

Comparação entre campanhas Soma

Jun 2008 ₁ _-1 _-1 _-1 _-1 -3 Jan 2009 -1 -1 -1 -1 -4 Set 2009 -1 -1 -1 -3 Dez 2009 -1 -1 -2 Jul 2010 0 0 Total -12

A pluma está REDUZINDO

TESTE MANN - KANDALL

Concentração de Benzeno (μg/L) no PM - 08

195,30 43,60 419,20 7,70 191,10 34,30

Jun 2008 _-1 ₁ _-1 _-1 _-1 -3 Nov 2008 1 -1 1 -1 0 Set 2009 -1 -1 -1 -3 Dez 2009 1 1 2 Jul 2010 -1 -1 Total -5

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TESTE MANN – KANDALL

Concentração de Benzeno (μg/L) no PM – 11

1361,00 958,70 157,00 172,00 26,50 14,00

Jun 2008 _-1 _-1 _-1 _-1 _-1 -5 Jan 2009 -1 -1 -1 -1 -4 Set 2009 1 -1 -1 -1 Dez 2009 -1 -1 -2 Jul 2010 -1 -1 Total -13

A pluma está REDUZINDO

Em todos os poços que se empregou o teste proposto, os resultados foram satisfatórios indicando redução da pluma de Benzeno e apontando que está acontecendo Atenuação Natural.

Ressalta-se que não foi possível aplicar o teste ao PM-21 por não se dispor de campanhas suficientes, têm-se somente três campanhas e o mínimo para aplicação são quatro.

Comparando os resultados obtidos com os parâmetros indicadores de Atenuação Natural, encontrados ao longo deste trabalho, foram observados: níveis mínimos de oxigênio dissolvido, geração de metano, valores negativos do potencial de oxirredução, redução do nitrato, dentre outros, todos indicativos de favorecimento a Atenuação Natural das concentrações de Benzeno.

6 Conclusões e Recomendações

A estimativa da velocidade média de propagação da pluma de Benzeno com a velocidade média de escoamento da água subterrânea, determinou-se que o fator de retardamento, isto é, relação entre a velocidade de escoamento da água subterrânea e velocidade de escoamento do Benzeno. Neste caso viu-se que a pluma de Benzeno desloca-se 7,40 vezes mais lenta que a velocidade da água subterrânea.

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Os parâmetros indicadores da biodegradação apontam para redução de massa do contaminante ao longo do tempo, através de reações químicas de redução que ocorrem em função de processos preferencialmente anaeróbios, portanto, pode-se concluir, veementemente, que houve e está havendo processo da atenuação natural na área, ainda que relativamente lento por ser dominado preferencialmente por reações anaeróbias, que são mais lentas que as aeróbias.

Em todos os poços que se empregou o teste Mann-Kendall, os resultados foram satisfatórios indicando redução da pluma de Benzeno e eficiência do processo de Atenuação Natural Monitorada.

O confronto dos resultados obtidos pelo teste de Mann-Kendall, com os parâmetros indicadores de Atenuação Natural, encontrados ao longo deste trabalho, foram observados: níveis mínimos de oxigênio dissolvido, geração de metano, valores negativos do potencial de oxirredução, redução do nitrato, dentre outros, todos indicativos do favorecimento a Atenuação Natural das concentrações de Benzeno.

Pelos resultados obtidos conclui-se que o teste de Mann-Kendall pode ser usado com mais uma ferramenta indicativa da ocorrência de Atenuação Natural pela facilidade da aplicação e qualidade dos resultados obtidos.

7 REFERÊNCIAS

BORDEN, R.C..; GOMEZ, C.A.: BECKER, M.T. Geochemical indicators of intrinsic bioremediation. Ground Water, v33, n. 2, p. 180-189, March-April, 1994.

CHAPELLE, F. H. 1993, Ground-Water Microbiology and Geochemistry. New York: John

Wiley & Sons Inc. 424p.

FERNANDES, M. (2002) Atenuação Natural da Contaminação de Aqüífero Submetido a Derramamento de Gasolina, Tese (Doutorado em Química) – Departamento de Química, UFSC. 212 p.

GILBERT, R.O., 1987. Statistical Methods for Environmental Pollution Monitoring. New York, van Nostrand Reinhold.

SRACEK, ONDREJ; ALMEIDA, RODRIGO MENEZES RAPOSO DE (2001), Atenuação Natural de Compostos Orgânicos, Revista Saneamento Ambiental, Agosto/2001. São Paulo, v 79, p 29-37.

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USEPA, 2009. Statistical Analysis of Groundwater Monitoring Data At RCRA Facilities Unified Guidance, U.S. Environmental Protection Agency, EPA/530/R/09-007, Washington D.C., March 2009.

VROBLESKY, D.A.; CHAPELLE, F.H. Temporal and spatial changes of terminal electronaccepting processes in a petroleum hydrocarbon contaminated aquifer and the significance for contaminant biodegradation. Water Resources Research. v. 30, n. 5, p. 1561-1570, 1994.

WIEDEMEIER, T. H. RIFAI, H. S.; NEWELL, C. J.; WILSON, J. T. (1999), Natural

Attenuation of Fuel and Chlorinated Solvents in the Subsurface. New York: John Wiley & Sons Inc. 617p.