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engenharia sanitária e ambiental 140

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DIAGNÓSTICO DA CONTAMINAÇÃO POR METAIS PESADOS EM

SANTO AMARO � BA

STUDY OF THE CASE OF HEAVY METAL CONTAMINATION IN

SANTO AMARO - BA

SANDRO LEMOS MACHADO

Engenheiro Civil, Doutor em Geotecnia – Professor da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia

LAELSON DOURADO RIBEIRO

Engenheiro de Minas, Mestre em Hidrometalurgia – Professor da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia

ASHER KIPERSTOK

Engenheiro Químico, Doutor em Tecnologias Limpas – Professor da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia

MARCO ANTÔNIO BARSOTELLI BOTELHO

Geólogo, Pós-Doutor em Geofísica – Professor do Inst. de Geociências da Universidade Federal da Bahia

MIRIAM DE FÁTIMA CARVALHO

Engenheira Civil, Doutora em Geotecnia – Professora da Universidade Católica do Salvador

Recebido: 14/10/03 Aceito: 25/03/04

RESUMO

Trata-se do estudo da contaminação por metais pesados na cida-de de Santo Amaro-BA. São apresentados resultados de testesgeoquímicos, geotécnicos e geofísicos utilizados para o diagnósti-co do problema, assim como as perspectivas futuras para suaremediação. Foram obtidas concentrações de chumbo de até13.000 ppm, para as amostras superficiais de solo, as quais de-crescem rapidamente com a profundidade devido à baixapermeabilidade do solo local. Para a água subterrânea, foramobtidos valores de concentração de chumbo em torno de200 ppb, acima do limite máximo estabelecido para a água po-tável (50 ppb). O volume de escória disposto sob a pavimenta-ção das ruas e em quintais de casas e escolas foi de aproximada-mente 55.000m3, enquanto que para a área próxima à fábricaestimou-se um volume de 180.000m3..

PALAVRAS-CHAVE: Diagnóstico ambiental, recuperação deáreas degradadas, técnicas de remediação.

ABSTRACT

This paper studies the case of contamination by heavy metal inSanto Amaro -BA, Brazil. Results of geochemical, geotechnical andgeophysical tests performed are shown. A diagnosis of the problem ispresented as well as a set of possible actions to mitigate the area. Leadconcentrations as high as 13.000 ppm were found for superficial soilsamples. Due to the soil low permeability, contamination leveldecreases sharply with depth. Water samples presented leadconcentrations around 200 ppb, above the maximum allowed fordrinking water according to Brazilian law (50 ppb). 55.000m3 ofindustrial debris were estimated to be disposed under roads, housesand schools back yards. The volume of debris in the ancient Braziliancopper company area was estimated in 180.000m3.

KEYWORDS: Environmental diagnostic, contaminated sitesremediation, remediation techniques.

INTRODUÇÃO

O projeto PURIFICA - Propostapara remediação de áreas degradadas pelaatividade extrativa de chumbo em SantoAmaro da Purificação, foi desenvolvidonestes últimos três anos tendo a UFBAcomo unidade executora e a participaçãode diversas unidades co-executoras comoo Centro de Pesquisa e Desenvolvimen-

to, CEPED-BA, a Universidade de SãoPaulo, USP e o Centro de RecursosAmbientais, CRA-BA. O projeto tevecomo objetivo geral obter informaçõestécnicas e de engenharia para auxiliar naproposição de medidas para a remediaçãodas áreas afetadas pela extração metalúrgicado chumbo em Santo Amaro da Purifi-cação, através da participação de uma equi-pe constituída por engenheiros e especia-

listas em engenharia ambiental e da par-ticipação de especialistas de áreas afins.

Foram desenvolvidos diversos estu-dos na área urbana da cidade e na área doentorno da antiga Companhia Brasileirade Cobre, COBRAC, enfocando-se ograu de contaminação no solo e na águasuperficial e de sub-superfície, a caracte-rização do material fonte da contamina-ção (escória de chumbo) e a caracteriza-

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ção das condições hidrogeológicas do lo-cal. Na área urbana foi ainda realizadauma extensa campanha de investigação,composta de entrevistas com os morado-res, execução de sondagens a trado e uti-lização de métodos geofísicos (radar depenetração do solo) para identificação daocorrência de escória sob a pavimentaçãodas ruas da cidade.

A integração com a comunidade sedeu em diferentes frentes, como atravésda realização de um seminário específicosobre o problema, com a participação doPoder Executivo Municipal, da socieda-de local e da promotoria da cidade, distri-buição de panfletos educativos, etc.

Além da realização de um diagnós-tico sobre a contaminação por metais pe-sados em diversos compartimentosambientais e análise de possíveis rotas decontaminação, diversas medidas forampropostas para a mitigação do problema.Dentre elas podem-se citar: a) elaboraçãode um plano de remediação para a áreaurbana, com a definição das áreasprioritárias para intervenção, estimativada quantidade de escória disposta na ci-dade, plano de ação e previsão de custos;b) elaboração de um plano deencapsulamento provisório da escória naárea da fábrica e c) elaboração de um es-tudo visando ao reaproveitamento da es-cória de chumbo.

Neste caso, trata-se de uma propos-ta que integra diversas ações a serem to-madas na área urbana e no entorno dafábrica e que busca utilizar o ácido clorí-drico, um rejeito do pólo Petroquímicode Camaçari, no reprocessamento da es-cória.

O trabalho experimental realizadoconsistiu em quatro tipos de levantamen-to de dados: a) Investigações geotécnicasdiretas e indiretas para levantamento dascondições de contorno do problema b)coleta de amostras de água e solo para odiagnóstico da contaminação de campoc) realização de ensaios de laboratório paraobtenção de parâmetros que possibilitas-sem uma melhor compreensão do proble-ma e a execução de prognósticos e d) reali-zação de testes de bancada visando ao estu-do da possibilidade de reprocessamento daescória, com a retirada de seus metais pesa-dos para a fabricação de placas metálicas.

O PROBLEMA

O caso da contaminação por metaispesados na cidade de Santo Amaro daPurificação, no Recôncavo Baiano, come-çou em 1956 quando a COBRAC foi

instalada na cidade. A companhia foi fe-chada em 1993, sendo que o período deoperação mais intenso da fábrica se deu apartir de 1960. Desde o seu fechamento,a companhia tem mudado o seu nomediversas vezes, tendo já adquirido as mar-cas Plumbum, Grupo Trevo eTREVISAN. Durante os seus 32 anosde operação, o principal objetivo da com-panhia foi a produção de chumbo, usan-do para isto o material extraído da jazidade Boquira-BA. Já no final de seu perío-do de operação e após a exaustão da minade Boquira, passou-se a importar minériodo Peru, o que impulsionou o fechamen-to da fábrica.

A escória resultante do processo debeneficiamento do chumbo foi utilizadaou disposta de diversas formas durante operíodo de operação da fábrica. Entre asdécadas de 1960 e 1970, por exemplo, aescória de chumbo, por ser um materialgranular e de boa capacidade de suporte,foi utilizada para pavimentação das ruasdo centro da cidade. Este exemplo foiseguido por diversos moradores, que uti-lizaram a escória nos quintais de suas ca-sas, pátios de escolas, etc. Quando nãoutilizada, a escória foi disposta sem quenenhuma medida fosse tomada de formaa diminuir a disponibilidade de seus me-tais pesados para o meio ambiente. A Fi-gura 1 ilustra a localização da cidade deSanto Amaro e da área do entorno daFábrica da COBRAC.

ESTUDOS ANTERIORES

Os primeiros estudos sobre o casoforam realizados na Baía de Todos os San-tos, enfocando a presença de chumbo ecádmio nos sedimentos e em frutos domar (Tavares, 1978 e 1990). Uma vezconfirmados altos níveis de contamina-ção nestes meios, diversas pesquisas com-plementares foram realizadas com a po-pulação local, animais e plantas (Carva-lho et al., 1984, 1985, 1989 e 2001;Tavares et al., 1989 e Silvany-Neto et al.,1985).

Em 1980, 96% das crianças resi-dindo a menos de 900 metros da chami-né da companhia apresentaram níveis dechumbo e cádmio no sangue acima dolimite de toxicidade. Notou-se tambémque o nível de metais no sangue da po-pulação crescia de maneira quase que pro-porcional com a proximidade da chami-né da fábrica.

Em 1985, após algumas ações te-rem sido tomadas pelas autoridades dosetor ambiental, um novo estudo foi rea-

lizado, mostrando um decréscimo nosníveis de contaminação, apesar de muitoaltos valores de chumbo e cádmio aindaserem encontrados (89% da populaçãoapresentaram valores de chumbo ecádmio acima do normal). Um estudorealizado em 1995 no rebanho bovinoda cidade mostrou que 5,6% do gadoapresentavam alterações cromossomáticas,valor este extremamente alto quandocomparado com aqueles obtidos na áreade controle (0,3%). O nível médio dechumbo no sangue do gado foi de24,4 mg/dl, contra 1,74 mg/dl encon-trado no grupo de controle. Em 1998,um novo estudo foi realizado em criançascom até 5 anos de idade, mostrando que31,9% destas ainda apresentavam níveisde contaminação de chumbo no sangueacima de 20 mg/dl, apesar destas teremnascido somente após o fechamento dafábrica.

Amostras de frutas em locais compresença de escória possuem altos valoresde concentração de chumbo, conformerelatado em diversos trabalhos na litera-tura específica sobre o caso. Além disto,as crianças, pela perversão do hábito ali-mentar conhecida como geofagia, acabamingerindo escória diretamente do solo ourebocos de paredes. Dados da USEPA(1998) e Porter (1989), mostram que amaioria das crianças ingere por volta de100mg de solo/dia, enquanto que 5%da população infantil ingerem mais que200mg de solo/dia. Uma evidência dainfluência da geofagia na contaminaçãoinfantil é dada por Carvalho et al. (2001),onde mostra-se que crianças que residiamem casas com escória visível no seu entor-no apresentavam nível médio de Pb maiselevados (18,7 mg/dl de chumbo no san-gue) do que aquelas sem este tipo de ex-posição à escória (15,5 mg/dl).

De acordo com Anjos (1998) e(2001), testes pioneiros realizados emamostras de água superficial coletadas ajusante do principal empilhamento deescória apresentaram concentrações dechumbo e cádmio cerca de 260 e 84 ve-zes maior que os valores máximos permi-tidos para a água potável. Os resultadosobtidos de amostras de água coletadas amontante do barramento demonstraramser os valores de concentração de chum-bo e cádmio próximos dos valores máxi-mos estabelecidos para a água potável,caracterizando-se, assim, a capacidade daágua dissolver os metais pesados contidosna escória.

Foram encontrados valores de con-centração de chumbo no solo superficial

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Contaminação por metais pesados em Santo Amaro - BA


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de até 8.000 ppm, com valores de con-centração de cádmio de até 120 ppm, naárea do entorno da fábrica. Estes valoresestão acima dos limites máximos adotadosem diversos países para intervenção emáreas industriais

Atualmente, os riscos de contami-nação por via aérea estão mais reduzidosna área urbana, pois quase todos os pon-tos de lançamento da escória de chumbona cidade encontram-se recobertos comparalelepípedo ou cobertura asfáltica. Aimpermeabilização promovida por essetipo de cobertura diminui a infiltraçãodas águas das chuvas no solo, reduzindoa lixiviação da escória depositada e oespalhamento e arraste de partículas depoluentes pelo vento. Contudo, este ma-terial é, de tempos em tempos, trazido àtona por serviços de reparos na rede deágua e esgoto, instalação de dutos, etc,reativando diversas rotas de contamina-ção, como por via aérea ou por geofagia.

REVISÃOBIBLIOGRÁFICA

Transporte decontaminantes emsubsuperfície

A gravidade de um determinadocenário de contaminação irá depender dealguns fatores básicos. Primeiro, é precisoque haja a disponibilização do conta-minante para o meio ambiente.Havenddo a disponibilização docontaminante, é interessante que se co-nheçam os possíveis caminhos a serempercorridos pelo mesmo, a intensidade eo espraiamento da contaminação. Desem-penham um papel fundamental na bus-ca de respostas para estas questões as con-dições hidrogeológicas, as característicasdas camadas de solo e as condiçõesgeotécnicas do local, assim como as carac-terísticas do próprio contaminante. Ha-

vendo a possibilidade do contaminantese propagar, é necessário que se identifi-quem as possíveis formas de exposição dapopulação ao contaminante (existência depoços para o consumo de água, ingestãode alimentos contaminados, aspiração depoeira, geofagia, etc.).

O transporte de poluentes emsubsuperfície é função do regime de flu-xo local (advecção do contaminante) edas diversas reações e fenômenos que ocor-rem com o poluente na fase fluida e entreo poluente e o solo (adsorção, precipita-ção, difusão molecular, dispersão mecâ-nica, etc.). A retenção de metais pesadospelo solo é muito influenciada pelainteração dos seus componentes naturaiscom os elementos do poluente. Essainteração pode ser devida a vários proces-sos físico-químicos, e, entre eles, aadsorção e desorção são os mais significa-tivos (Elbachá, 1989). A adsorção refere-se à adesão de íons ou moléculas do fluí-

Figura 1 - Localização da cidade de Santo Amaro e da área do entorno da antiga Fábrica da COBRAC

Machado, S. L. et al.

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do na superfície das partículas do solo.Denominam-se isotermas as funções quecorrelacionam valores de concentração nosolo com valores de concentração na so-lução que faz parte do transporte decontaminantes. Para o caso de baixas con-centrações, o processo de adsorção podeser modelado como sendo linear e rever-sível. Assim, a massa de contaminante re-movida da solução pelo solo, S, é propor-cional à concentração de equilíbrio dosoluto na solução, C (ML-3), conformeapresentado na Equação 1. Nesta equa-ção, Kd (M

-1L3) é o Coeficiente de parti-ção ou distribuição água/solo.

Para altas concentrações, a adsorsãoé não-linear e relações mais complexasentre as concentrações na fase sólida e nosoluto têm sido idealizadas. Os modelosmais utilizados para descrever o compor-tamento de adsorção do solo são os deLangmuir e Freundlich, sendo dadospelas Equações 2 e 3, respectivamente.

Na isoterma de Langmuir, Smcorresponde ao máximo de contaminanteque o solo pode absorver; b é umparâmetro relacionado com o poder deabsorção do solo para baixas concentra-ções de soluto. Na isoterma deFreundlich, n é um parâmetro de ajusteda isoterma.

A adsorsão da massa docontami-nante da solução para a fase sólida domeio poroso causa uma diminuição navelocidade do avanço da frente de conta-minação, a qual é avaliada através do fa-tor de retardo, R, dado pela Equação 4. Afunção de retardo é um índice quantita-tivo da mobilidade do soluto. Valores deretardo elevado indicam uma reduçãomaior da mobilidade do contaminante.

Além da adsorção, o transporte demetais pesados no meio poroso é influen-ciado por outros processos físicos e quí-micos. Os primeiros se referem à movi-mentação física do contaminante através

onde: R é o fator de retardo; ρd (ML-3)é a massa específica seca do solo; n é a suaporosidade e Kd é o coeficiente de distri-buição água/solo.

onde θr e θs são as umidadesvolumétricas residual e de saturação, res-pectivamente; ψm é o potencial mátrico;α, n e m são constantes empíricas.

Usando uma simplificação de quem=1-1/n e a partir do modelo de Mualempara previsão de K(θ), van Genuchten(1980) propõe a Equação 6 para previsãoda função de condutividade hidráulica:

ω é denominado de saturação efetivado solo, Ko (LT-1) é a condutividade hi-dráulica do solo saturado (permeabilidade)e l é um parâmetro empírico que foi estima-do por Mualem (1976) como sendo apro-ximadamente igual a 0,5 para a maioria dossolos.

Segundo Delgado (2001), a disper-são mecânica é o processo de mistura docontaminante decorrente da sua veloci-dade de percolação. A mistura ocorre noscanais e nos poros individuais do solo poreles interligados. Nestes espaços, as molé-culas do contaminante viajam com velo-cidades diferentes em pontos diferentesdos canais. Isto se deve ao atrito exercidosobre o fluido pela rugosidade das pare-des dos poros e aos diferentes tamanhosdos poros por onde as moléculas da solu-ção passam.

No processo de difusão molecular,as moléculas e os íons em solução se des-locam sob a influência de gradientes deconcentração, de acordo com a primeiralei de Fick, de forma independente davelocidade do fluido. Pode-se concluirentão, que para a ocorrência do processode difusão, não há a necessidade da exis-tência de fluxo ou de gradientes hidráu-licos, sendo que o transporte de conta-minantes cessa somente quando os gradi-entes de concentração se tornam nulos.Os coeficientes de difusão e dispersãomecânica num meio poroso podem serrepresentados pelas Equações 8 e 9, res-pectivamente.

onde: De (L2T-1) = coeficiente de

difusão molecular efetivo (difusão emágua); Dm (L2T-1) = coeficiente de difu-são molecular das espécies iônicas emsolo; w = fator de tortuosidade, ≤1;α (L) = dispersividade mecânica.

A modelagem da mobilidade docontaminante em subsuperfície é realiza-da através da resolução da equação geraldo transporte de solutos em meios poro-sos, respeitando-se os princípios de con-servação da massa, energia e quantidadede movimento. Esta resolução é feita deforma numérica, ou, para os casos maissimples, de forma analítica. Rifai et al(1956), Ebach e White (1958), Ogata eBanks (1961), Ogata (1970) apresentamdiversos exemplos de soluções analíticaspara o caso de transporte de contami-nantes pelo solo.

do espaço poroso e envolvem os fenôme-nos de advecção e de dispersão hidro-dinâmica.

A advecção é o movimento detranslação do soluto ao longo do fluxo deágua, sem que haja movimento relativoentre as moléculas do soluto e da soluçãoaquosa. A dispersão hidrodinâmica é oconjunto de processos que atuam noespalhamento do soluto na água, com-preendendo esta a dispersão mecânica e adifusão molecular.

Para que a advecção do contami-nante em uma determinada área seja le-vada em conta, é necessário que se conhe-çam as curvas características de sucção ede condutividade hidráulica do solo. Acurva característica de sucção tem grandeimportância no estudo do transporte decontaminantes na zona vadosa, servindoinclusive para estimativa da curva decondutividade hidráulica, K(θ) (LT-1), dosolo. Essa é geralmente definida como arelação entre o conteúdo volumétrico deágua (θ) e a sucção matricial (ua-uw) de umsolo, sendo que a sua representação gráficaé geralmente realizada colocando-se a suc-ção em uma escala logarítmica (gráficosemi-log). Diferentes modelos empíricossão encontrados na literatura para descre-ver o comportamento da curva caracte-rística de sucção, como aqueles propostospor van Genuchten (1980) e Fredlund& Xing (1994), dentre outros. Neste tra-balho, utilizou-se a Equação 5, propostapor Van Genuchten (1980) para repre-sentar a curva característica de sucção dosolo.

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No que concerne ao caso da conta-minação por metais pesados em SantoAmaro, um fator positivo refere-se ao sololocal. Trata-se de um solo residual defolhelho, de alto potencial expansivo,denominado popularmente de Massapê.A sua fração argila apresenta geralmentegrandes percentagens de argilo-mineraisdo tipo 2:1, sendo este encontrado emextensas áreas do Nordeste Brasileiro.Dada a sua importância regional, diver-sos ensaios geotécnicos têm sido realiza-dos nestas formações, sendo os trabalhosde Menezes (1978), Presa (1986 e 1996)referências fundamentais para quem tra-ta com estes solos. De uma forma geral,estas formações apresentam valores depermeabilidade muito baixos, da ordemde 10-8 cm/s. Os limites de consistênciavariam em muito de formação para for-mação, de modo que são encontradosvalores de limite de liquidez, WL, maio-res do que 100% e valores de Índice dePlasticidade, IP, maiores do que 40%.Estas características particulares doMassapê dificultam a percolação da água,reduzindo o avanço da frente de conta-minação por advecção. Por outro lado, aalta atividade destes solos faz com queeles apresentem uma elevada capacidadede retenção dos poluentes. (elevados va-lores de Kd)

Técnicas de investigação

Quando da investigação de áreascontaminadas, o uso combinado de téc-nicas geotécnicas e geofísicas tem sido umaopção cada vez mais adotada. Por outrolado, a utilização do radar de penetraçãono solo (GPR – Ground Penetrating Radar)como método de investigação geofísicavem ocupando posição de destaque entreos métodos geofísicos de investigação rasa.

O método consiste na emissão con-tínua de pulsos eletromagnéticos (espec-tros com freqüências variando entre 10 e2500MHz) e recepção dos sinais refleti-dos nas estruturas ou interfaces em subsuperfície. Os sinais são emitidos e rece-bidos através de antenas denominadas detransmissora e receptora dispostas na su-perfície do solo. As mudanças nas propri-edades elétricas do solo fazem com queparte do sinal seja refletido e parte refra-tado. As ondas refletidas em diferentesinterfaces são então percebidas pela ante-na receptora. A energia refletida é regis-trada em função do tempo de percurso,sendo amplificada, digitalizada e gravadaem um microcomputador portátil paraposterior processamento. O resultado fi-

nal é uma imagem de alta resolução, quepermite identificar as diversas interfacespresentes no local.

A utilização do GPR, contudo, estácondicionada à profundidade de pene-tração do sinal no solo, que é função daspropriedades elétricas dos terrenos(condutividade ou resistividade elétrica).Em situações de baixa condutividade, osinal de radar pode atingir profundida-des superiores a 20 metros. Por outro lado,solos argilosos, normalmente bons con-dutores, podem reduzir a penetração dosinal de radar a profundidades inferioresa 1 metro. Outro fator importante é aresolução dos sinais, sendo esta depen-dente da freqüência das ondas eletromag-néticas. Ondas de comprimentos meno-res possibilitam uma melhor resolução nossinais. Maiores detalhes sobre o métodopodem ser encontrados em Davis&Annan (1989).

Outra técnica não destrutiva quevem sendo bastante utilizada para as fi-nalidades geotécnicas é a da eletroresis-tividade, que consiste em estabelecer acurva de variação da resistividade elétricade um terreno com a profundidade, atra-vés de medidas na superfície realizadascom a ajuda de um dispositivo compostode quatro eletrodos.

A resistividade elétrica é uma daspropriedades dos solos e rochas de maiorleque de variação, indo de valores tão pe-quenos quanto 10-5 ohm.m, para o casodos minerais metálicos, até valores da or-dem de 107 ohm.m,, para o caso de solosarenosos completamente secos. Argilassaturadas apresentam valores de resis-tividade inferiores a 20 ohm.m (Souza etal., 1998).

Dois são os métodos de execuçãomais usuais na técnica de eletroresis-tividade: o caminhamento elétrico e asondagem elétrica vertical. A sondagemelétrica vertical consiste em se medir nasuperfície do terreno a resistividade elé-trica do solo através de dois pares de ele-trodos, um de recepção e um de emis-são. Na execução do ensaio, normalmen-te os eletrodos de emissão são afastadossimetricamente, em um mesmo alinha-mento, dos eletrodos de recepção, quepermanecem fixos no centro do arranjo.

A resistividade obtida em campo énormalmente denominada de resistivi-dade aparente, pois representa uma mé-dia de todo o volume de solo investiga-do. Somente após a inversão dos dados éque se obtém a real resistividade de cadacamada de solo, no momento da realiza-ção do ensaio.

Técnicas dereprocessamento e/ouincorporação da escória

Conforme será visto adiante, estu-dos de caracterização química da escóriarealizados pelo projeto PURIFICA, indi-caram a presença de concentrações relati-vamente elevadas de metais pesados, es-pecialmente zinco e chumbo. Este fato,em conjunto com o elevado montante deescória encontrado em campo, motivou abusca de uma tecnologia para o reproces-samento da mesma, visando a extrair seusmetais pesados e reduzir os riscosambientais. Além disso, o reprocessa-mento permitiria agregar valor a escória,gerando recursos para custear, pelo me-nos em parte, as atividades de mitigaçãonecessárias para a área. Exemplos do usode técnicas de hidrometalurgia para a ex-tração de metais e/ou o rebeneficia-mento de resíduos são apresentados porRaghavan et. al. (2000), Mansur et al.(2002), dentre outros.

MATERIAL E MÉTODOS

Diagnóstico ambiental

A campanha de investigação decampo foi iniciada pela realização de di-versas sondagens a trado na zona urbanae na área do entorno da antiga fábrica. Assondagens foram realizadas com profun-didades variando entre 3 e 6 metros paraa área próximo a PLUMBUM e com pro-fundidades de até 2 metros, para o casoda zona urbana e tiveram como objetivoprincipal estudar a penetração vertical dacontaminação por metais pesados no solo.

As amostras de solo obtidas das son-dagens a trado foram cadastradas e arma-zenadas em sacos plásticos, sendo levadaspara a realização de ensaios de espectro-fotogrametria de absorção atômica, demodo a se calcular as concentrações dezinco, cádmio e chumbo. Os furos desondagem a trado executados na área pró-xima a fábrica foram posteriormente uti-lizados para a instalação de poços deamostragem de água sub-superficial. Re-alizadas as primeiras análises, percebeu-seque os níveis de contaminação por metaispesados no solo decresciam rapidamentecom a profundidade, de modo que umanova campanha de investigação de cam-po foi realizada, priorizando-se agora acoleta de amostras superficiais, com pro-fundidades variando em torno de 30 cm.

Devido ao fato da escória de chum-bo se encontrar espalhada por praticamen-

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te toda a área investigada, algumas amos-tras tiveram de ser coletadas em profun-didades maiores, de modo a se assegurarque somente amostras de solo estavamsendo obtidas. A Figura 2 ilustra a cam-panha de investigação de campo realiza-da na área do entorno da fábrica.

Investigações geotécnicas tradicio-nais e geofísicas foram executadas tantona área urbana como na área da fábricada COBRAC visando a identificação equantificação da escória depositada nes-tas regiões.

Na zona urbana, optou-se, inicial-mente, por se fazer uma pesquisa de cam-po, baseada em entrevista com os mora-dores, com o intuito de obter informa-ções acerca da utilização da escória comoagregado na produção de argamassa dereboco ou piso, aterro superficial e rodo-viário, preenchimento de valas, etc. Dapesquisa de campo preliminar realizada,definiu-se os pontos ou ruas prioritáriospara uma investigação mais detalhada,envolvendo o uso de sondagens a trado eda técnica de GPR.

As sondagens a trado realizadas nazona urbana foram de profundidades nãosuperiores a 2 metros e visaram a certifi-cação das informações obtidas com osmoradores da cidade e retirada de amos-tras de solo e escória para estudos em la-boratório.

Foram realizadas ao todo 38 seçõesde radar na cidade, tanto em ruas onde apresença de escória havia sido constatadapreviamente pelas sondagens a trado,quanto em ruas onde a ocorrência de es-cória abaixo da pavimentação era poucoprovável. Em todos os ensaios realizadosna zona urbana utilizou-se uma antenade alta freqüência, 1 Ghz, sendo que aprofundidade investigada não superou,em nenhuma das seções, um metro.

Para a região da área da fábrica, alémdos ensaios já citados anteriormente fo-ram executados, também, ensaios deeletro-resistividade. No caso dos ensaiosde GPR, a antena de radar utilizada foi ade 200 Mhz, em uma tentativa de seobter uma maior profundidade de pene-tração do sinal.

Ensaios geotécnicos delaboratório e modelagemnumérica do transporte depoluentes

Amostras indeformadas, coletadasnas proximidades da área da fábrica, fo-ram submetidas a ensaios de caracteriza-ção geotécnica, ensaios para obtenção da

curva característica de sucção e ensaios emcolunas. Para realização dos ensaios emcolunas, utilizou-se um equipamentocomposto de três unidades básicas: siste-ma de ar comprimido para a injeção desoluções, reservatórios para as soluçõesinfluentes e células de percolação. A Fi-gura 3 apresenta uma vista geral do equi-pamento utilizado, o qual é uma adapta-ção do modelo proposto por Leite(2000).

Soluções influentes de nitrato dechumbo Pb(NO3)2, com concentraçõesnominais de chumbo de 200, 400, 900e 1400 ppm foram utilizadas parapercolação, em pares, das colunas 1 e 2, 5e 6, 3 e 4 e 7 e 8, respectivamente.

Inicialmente, os corpos de provaindeformados foram saturados através dapercolação de água destilada e deaeradasob pressão por cerca de uma semana, afim de que se atingisse a condição de flu-xo estacionário, considerada comoindicativa da saturação da amostra. Apósa saturação, retirou-se a água dos reserva-tórios e abasteceu-se estes com solução denitrato de chumbo com as concentraçõesespecificadas anteriormente, aplicando-se,em seguida, cargas hidráulicas entre 7m e14m de coluna d’água, em cada célula depercolação.

Estabeleceu-se uma taxa de coletade solução efluente em função da con-centração e do que se esperava obter emtermos de atenuação do contaminante.Dessa forma, para valores mais altos deconcentração, esperava-se uma saturaçãoda capacidade de absorção do solo mais

rápida e, portanto, as coletas foram me-nos espaçadas no tempo. As amostras deefluentes foram analisadas por meio datécnica de absorção atômica. Quandonecessário, as amostras coletadas eram re-servadas em recipientes de polietileno eguardadas na geladeira a 5°C, a fim dereduzir a tendência de precipitação e ou-tras reações químicas.

Os ensaios para obtenção das cur-vas características de sucção e de condu-tividade hidráulica do solo foram realiza-dos em equipamento desenvolvido porMachado e Dourado (2001). Trata-se deum equipamento onde uma grande pres-são de ar de topo é aplicada inicialmenteà amostra, que inicia um processo de dre-nagem. A drenagem é interrompida emestágios, medindo-se os valores de pres-são de água na base do corpo de prova,até que uma condição estacionária sejaobtida. Anota-se também a quantidadede água expulsa da amostra. A sucção emcada estágio é obtida pela diferença entreos valores de equilíbrio das pressões de are água, de acordo com a técnica detranslação de eixos de HILF. Os valoresde umidade do corpo de prova para cadavalor de sucção são obtidos após o finaldo ensaio, utilizando-se os valores dasquantidades de água expelida em cadaetapa.

Os resultados obtidos dos ensaiosgeotécnicos de laboratório realizados fo-ram utilizados para a realização de algu-mas simulações numéricas simplificadas,com intuito de se verificar a compatibili-dade entre os resultados previstos a partir

Figura 2 - Campanha de investigação realizada na área doentorno da fábrica

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dos aplicativos utilizados e a situação decampo e de se fazer prognósticos do esta-do de contaminação da área. Foram utili-zados os aplicativos Seep/W e Ctran/W,ambos da Geo-Slope International. Oprimeiro aplicativo utiliza a técnica dediscretização do contínuo dos elementosfinitos para a resolução de problemas defluxo no solo, enquanto que o segundoaplicativo importa os dados gerados peloprimeiro e utiliza a técnica das diferençasfinitas para integração, no tempo, do pro-blema do transporte de contaminantes,incorporando à parcela de advecção gera-da pelo Seep/w a influência de fenôme-nos como dispersão mecânica, difusãomolecular, mecanismos de atenuação pelosolo, etc.

A Figura 4 apresenta a malha de ele-mentos finitos utilizada para a realizaçãodas simulações numéricas, com as condi-ções de contorno adotadas para o proble-ma. A localização da seção discretizada naFigura 4, na área do entorno da fábrica,encontra-se indicada na Figura 2 próxi-ma ao poço SP03. A escolha desta seçãose deveu ao fato da mesma constituir umadas mais graves situações encontradas naárea, onde a água percolando pelobarramento de escória retira e transportagrande quantidade de chumbo.

Reprocessamento daescória de chumbo

Testes de bancada foram realizadospara a verificação da viabilidade de se uti-lizar o HCl, atualmente um resíduo pro-duzido por algumas empresas do PóloPetroquímico de Camaçari, como agenteextrator dos metais pesados da escória dechumbo.

Para a realização dos testes de ban-cada, a escória coletada na área da fábricafoi conduzida ao CEPED, onde foilixiviada, sob diversas condições de con-trole, pelo HCl. Para a realização dos tes-tes de bancada, inicialmente a escória foisubmetida a um processo de separaçãoexpedito de impurezas (solo, escórias deferro provenientes da linha férrea, etc.) emoída até atingir dimensões inferiores a100 mesh, sendo em seguida passada numrepartidor giratório de amostra, para ob-tenção de amostras representativas.

Vários testes foram realizados bus-cando definir as proporções ótimas daquantidade e concentração de ácido clo-rídrico na lixiviação das amostras bemcomo o tempo ótimo de lixiviação.

Foram realizadas ao todo 11 sériesde ensaios (séries A a K), sendo que a série

K foi aquela que apresentou os melhoresresultados.

Para o caso da série de ensaio C, umadas primeiras a ser realizada, utilizou-seHCl com concentração de 4 molar, 500 gde solo e 2500 g de solução ácida. Nestecaso, foram realizados diversos ensaios decaracterização da escória, antes e após oseu reprocessamento. Foram utilizadastécnicas termoanalíticas (TG/DTG), defluorescência de raios X (FRX) e difraçãode raios X (DRX). Os testes de fluores-cência de raios X (FRX) foram realizadosde forma semi-quantitativa sem padrões,de Flúor a Urânio.

A série de testes K teve como umdos seus objetivos a definição do númerode lixiviações necessárias para o reproces-

Figura 3 -Vista geral do equipamento construído para execuçãodos ensaios em colunas

Figura 4 - Malha de elementos finitos e condições de contorno utilizadaspara a resolução/simulação do problema de fluxo de água no solo

samento da escória e a definição de umtempo ótimo de residência da escória emplanta. Neste caso, foram utilizados 800gramas de sólidos para 25 litros de solu-ção ácida com uma concentração de 1,5%de HCl. Foram coletadas amostras de so-lução para a determinação dos teores deFe, Zn e Pb, para intervalos de tempoespecíficos.

RESULTADOS OBTIDOS EANÁLISES

Diagnóstico ambiental

A Tabela 1 apresenta um resumodas propriedades geotécnicas médias parao solo da área da fábrica. Como pode ser


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visto, o solo tem quase 100% de materi-al passando na peneira #200, com umamédia de 63% de fração de argila. Foramobtidos altos valores para os limites deliquidez, WL, e de plasticidade, WP: WL =78,7% e WP = 27,7%. Um valor de Ín-dice de plasticidade médio, IP, de 51%,foi obtido, sendo o solo classificado pelaSUCS como CH (argila de altaplasticidade). A atividade desse solo foiavaliada por meio da formulação deSkempton, onde obteve-se um valor deatividade da ordem 0,80.

A composição química média obti-da para a escória, usando a técnica defluorescência de raios X apresentou cercade 32,5% de SiO2; 4,19% de Al2O3;5,02% de MgO; 0,74 de SO3; 18,90%de CaO; 1,10% de MnO; 7,68% deZnO; 3,78% de PbO; 24,4% de Fe2O3e 1,69% de outros. Estes valores são co-erentes com resultados anteriores obti-dos por Santos (1995) e Anjos (1997),os quais apontaram para valores de SiO2(20 a 25%), FeO (28 a 35%), CaO (15a 20%), Pb (1 a 3%), Zn (8 a 12%), S(1 a 3%) e Cd (25 mg/l).

As Tabelas 2 e 3 ilustram um resu-mo dos resultados dos ensaios delixiviação e solubilização realizados emamostras coletadas ao logo de dois furosde sondagem, SP33 e SP34, executadosno barramento de escória (ver Figura 2).

Conforme se pode observar da Ta-bela 2, em apenas duas amostras a con-centração de chumbo no extrato lixiviadoficou abaixo do máximo permitido pelaNBR 10.004. Os resultados dos ensaiosde solubilização foram menos restritivosno que diz respeito ao elemento chum-bo. No entanto, alguns resultados obti-dos para o cádmio, chumbo, manganêse selênio ficaram acima do máximo per-mitido pela NBR 10.004.

As Figuras 5 a 7 apresentam a dis-tribuição vertical das concentrações dechumbo, cádmio e zinco obtidas de fu-ros de sondagem a trado executados pró-ximos à fábrica (SP02 e SP05, vide Fi-gura 2) e na zona urbana da cidade(SP22).

Os resultados apresentados nestasfiguras devem ser analisados levando-seem conta que as substâncias inorgânicasde interesse ambiental (neste caso, Zn,Cd e Pb), ocorrem naturalmente no solo,sendo que valores de referência podemser estabelecidos em função das suas con-centrações naturais, levando-se em con-sideração a variação das propriedades dosolo. De uma forma geral, segundo Singh& Steinnes (1994), os metais presentes

no solo são derivados tanto do intempe-intemperismo, que age sobre o materialparental, como de fontes externas natu-rais (erupção vulcânica) ou antrópicas (in-dústrias, agricultura).

Em alguns países, como a Holanda,uma opção utilizada para calcular os va-lores de referência de metais no solo, é ocritério de que a concentração natural demetais pode ser estimada pela sua correla-ção com algumas propriedades físicas equímicas que influenciam as condiçõesmicro-ambientais e são determinantes naadsorção de metais, como as quantidadesde matéria orgânica e de fração argila, opH, a CTC (capacidade de trocacatiônica), etc. (Matos, 1995). SegundoChaney (1984) e Reagan & Silbergeld(1984), pode-se assumir valores de con-centração de chumbo no solo da ordemde 30 ppm como de ocorrência natural.

CETESB (2001) apresenta resul-tados de uma ampla pesquisa realizadaem solos de diversas localidades do interi-or de São Paulo, para a definição de valo-res de concentração de referência de me-tais. Para o caso do chumbo, os valoresobtidos variaram de menos de 5 mg/l atéum máximo de 23,5 mg/l, com umamediana de 9,8 mg/l. Para o caso docádmio, todos os valores encontrados fi-caram abaixo do limite de detecção doequipamento (0,50 mg/l). Quando o ele-mento considerado foi o zinco, os valoresobtidos variaram entre 1,5 mg/l e 200 mg/l,com uma mediana de 30,6 mg/l.

Conforme se pode observar na Fi-gura 5, o furo SP02 apresenta um perfilde solo constituído basicamente porMassapê. Para as camadas mais superfici-ais, pode-se observar altos valores de con-centrações para o chumbo, cádmio e zin-co (1900, 270 e 20 mg/l, respectivamen-te) , os quais reduzem mais de 10 vezes apartir da profundidade de 1,0m. Deve-se notar ainda que para profundidadessuperiores a 1,5 metros, os valores de con-centração de chumbo no solo são meno-res ou iguais a 30 mg/l, podendo ser con-siderados como de referência, principal-mente se levarmos em conta o caráter al-tamente argiloso do material e sua alta

capacidade de troca catiônica. Da mesmaforma, os valores de concentração obti-dos para o zinco, para profundidades su-periores a 1,5 metros, se situam em tornode 80 mg/l, enquanto que os valores deconcentração obtidos para o cádmio fi-cam em torno de 0,4 mg/l.

A Figura 6 apresenta resultados ob-tidos para o furo de sondagem SP05, exe-cutado próximo às margens do rio Subaé,composto basicamente por uma camadade areia aluvionar. Nesta figura, em de-corrência do tipo de solo encontrado,pode-se observar que os valores de con-centração obtidos são bem mais baixos enão apresentam, para o caso do chumbo,uma tendência clara de decréscimo com aprofundidade. A Figura 7 apresenta osresultados obtidos para o furo de sonda-gem SP22, executado na zona urbana dacidade (rua Rui Barbosa, indicada na Fi-gura 1). Como se pode observar, os valo-res de concentrações obtidos são similaresaos já apresentados na Figura 5.

Com dados obtidos das amostras desolo superficiais, foi possível gerar gráfi-cos representativos das plumas de conta-minação superficiais para o cádmio, zin-co e chumbo na área do entorno da fábri-ca. A Figura 8 apresenta os resultados ob-tidos para o chumbo. Nesta figura, parauma melhor visualização, os contornos dapluma foram traçados limitando o maiorvalor de concentração em 1000 ppm (Ovalor máximo de concentração de chum-bo obtido foi de cerca de 13.000 ppm,encontrado a jusante do barramento deescória). Os valores máximos de concen-tração de cádmio obtidos foram de cercade 200 ppm, enquanto que para o zincoforam obtidos valores de até 6.500 ppm.

As amostras de água subterrâneacoletadas apresentaram altas concentra-ções de chumbo, com valores acima dovalor máximo permitido para a água po-tável (10 ppb). Os valores de concentra-ção obtidos para o zinco se apresentaram,em sua grande maioria, inferiores ao limi-te máximo estabelecido pelo Ministérioda Saúde, portaria no 1469 de 2001. Osvalores de concentração de cádmio na águaficaram abaixo do limite de detecção (5 ppb).

Tabela 1 - Caracterização geotécnica do solo

Argila (%) Silte (%) Areia(%) γs (κΝ/m3)

63 34 3 27,5

WL(%) W

P (%) e γd (kN/m3)

78,7 27,7 0,92 13,5

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Tabela 2 - Resultados das análises químicas dos extratos lixiviadosTeste de Lixiviação - NBR 10.005

Parâmetros Limite máx.NBR

10.004 SP 33 SP 34

(mg/l) 1 - 2 m 3 - 4 m 6 - 7 m 1 - 2 m 3 - 4 m 6 - 7 m

Arsênio 5,0 < 0,3 < 0,3 0,35 < 0,3 < 0,3 < 0,3

Bário 100,0 9,40 32,30 55,20 4,11 3,12 4,97

Cádmio 0,5 0,18 0,29 0,072 0,11 0,13 0,50

Chumbo 5,0 13,00 2,02 8,68 9,94 2,84 13,60

Cromo 5,0 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2

Mercúrio 0,1 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001

Prata 5,0 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Selênio 1,0 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1

Sílicio - 120,00 69,00 118,00 120,00 80,20 119,00

Titânio - < 2 < 2 < 2 < 2 < 2 < 2

Fluoretos 150,0 4,01 1,58 1,25 3,04 2,17 0,66

Sólidos suspensos (%) 96,3 96,3 94,1 95,6 96,4 95,1

pH inicial 8,81 9,29 8,61 6,96 8,3 8,92

pH final 5,04 5,73 5,12 5,08 5,61 5,1

Volume de ácido acético (ml) 400 400 400 400 400 270

Tempo de lixiviação (h) 24 24 24 24 24 28

Volume (ml) 2000 2000 2000 2000 2000 2000


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Parâmetros Limite máx.NBR

10.004SP 33 SP 34

(mg/l) 1 - 2 m 3 - 4 m 6 - 7 m 1 - 2 m 3 - 4 m 6 - 7 m

Alumínio 0,2 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1

Arsênio 0,05 0,0130 0,0190 0,0220 0,0076 0,0320 0,0100

Bário 1,0 0,250 0,370 0,830 0,120 0,160 0,240

Cádmio 0,005 < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,0094 < 0,005 < 0,005

Chumbo 0,05 < 0,05 0,061 < 0,05 0,140 0,072 < 0,05

Cianeto 0,1 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01

Cloretos 250,0 0,560 0,800 0,750 0,690 0,920 1,650

Cobre 1,0 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Cromo 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Dureza Total 500,0 46,3 43,0 49,0 232,0 183,0 67,0

Ferro 0,3 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2

Fluoretos 1,5 0,840 0,330 0,320 1,010 0,620 0,260

Manganês 0,1 < 0,05 < 0,05 < 0,05 0,140 < 0,05 < 0,05

Mercúrio 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001

Nitrog. Nitrato 10,0 < 8 < 8 < 8 < 8 < 8 < 8

Prata 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Selênio 0,01 0,0410 0,0021 0,0120 0,0092 0,0280 0,0022

Silício - 2,470 2,820 2,670 1,820 2,520 3,180

Sódio 200,0 4,650 6,080 1,420 4,540 6,700 8,960

Sulfatos 400,0 24,3 22,7 31,4 306,0 232,0 50,6

Surfactantes 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2 < 0,2

Titânio - < 2 < 2 < 2 < 2 < 2 < 2

Zinco 5,0 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,400 < 0,1 < 0,1

Tabela 3 - Resultados das análises químicas realizadas nos extratos solubilizadosTeste de Solubilização - NBR 10.006

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Figura 5 - Concentração de chumbo, cádmio, zinco obtidos para o furo SP02, com seurespectivo perfil geotécnico

Figura 6 - Concentração de chumbo, cádmio, zinco obtidos para o furo SP05, comperfil geotécnico

Figura 7 - Concentração de chumbo, cádmio, zinco obtidos para o furo SP22

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Figura 8 - Plumas de chumbo a jusante do barramento principal de escória

Figura 9 - Perfil associado típico obtido para a área da fábrica

De posse de todos os dados da in-vestigação realizada, foi possível traçardiversos perfis geotécnicos associados, re-tratando as condições geotécnicas locais.A Figura 9 mostra um perfil associadotípico obtido (ver Figura 2). Conformese pode observar, é predominante a ocor-rência da camada de Massapê no entornoda fábrica da COBRAC, aparecendo,também, em função da proximidade como rio Subaé, camadas intercaladas de se-dimento aluvionar arenoso.

O volume de escória levantado paraa área do entorno da fábrica foi estimadoem torno de 180.000m3.

Na área urbana, os resultados dassondagens a trado e das seções de GPRforam usados para investigação da ocor-rência de escória sob a pavimentação equantificação do volume de escória dis-posto.

É interessante notar que altos valo-res de concentração de chumbo na águasão obtidos mesmo para os poços situa-dos relativamente distantes da principalzona de disposição de escória (ver SP08).Isto vem a confirmar o caráter disperso dacontaminação nos arredores daCOBRAC, apontado no relatório finaldo projeto Purifica e que teve como pro-váveis causas o lançamento de particula-dos na época de funcionamento da fábri-ca e a disposição de escória, em menoresquantidades, por toda a área. A Tabela 4apresenta um resumo dos resultados mé-dios obtidos para as amostras de água sub-terrânea analisadas.

De uma forma geral, os dadosgeotécnicos e geofísicos apresentaram re-sultados coerentes. Os dados provenien-tes das seções de GPR levantadas em cam-po, para o caso da área do entorno dafábrica da COBRAC, tiveram poucautilizade, pois a profundidade de pene-tração do radar no solo foi limitada pelasua alta condutividade.

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Tabela 4 - Concentrações de Zn, Cd e Pb em amostras de água subterrânea

Poço Concentrações (ppb)(01/06/2001)

Concentrações (ppb)(27/07/2002)

Concentrações (ppb)(19/09/2002)

Chumbo Zinco Cádmio Chumbo Zinco Cádmio Chumbo Zinco Cádmio

SP03 159,5 45 < 5ppb - - - - - -

SP04 - - - - - - 20 < 10 ppb < 5ppb

SP05 698 1210 < 5ppb 525 40 < 5ppb 100 19 < 5ppb

SP06 - - - - - - 20 < 10 ppb < 5ppb

SP07 174 13,3 < 5ppb 360 33,5 < 5ppb 210 48 < 5ppb

SP08 181,5 42,75 < 5ppb 540 40,5 < 5ppb 340 60 < 5ppb

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Figura 10 - Radagrama original obtido para uma seção localizada na ruaRui Barbosa, executada na área urbana de Santo Amaro,

próximo à fábrica da COBRAC

Figura 11 - Isoterma obtida para o solo de Massapê

Neste caso, os resultados obtidoscom a técnica do radar foram bastantesatisfatórios, sendo possível se detectar, deforma razoável, a interface entre a escóriae o solo de Massapê. Acredita-se que aboa reflexão obtida na interface escória/Massapê deve-se em boa parte a grandediferença na resistividade dos dois mate-riais (entre 200 ohm.m e 1200 ohm.m,para o caso da escória úmida e seca, res-pectivamente e de cerca de 5 ohm.m parao caso da camada de Massapê).

Na Figura 10 é apresentada umaseção transversal de radar levantada narua Rui Barbosa, situada próxima à fábri-ca da COBRAC (ver Figura 1). Para cadaseção em que a presença de escória foidetectada sob a pavimentação, calculou-se a sua área e espessura média. Assim, apartir das análises dos dados obtidos emtodas as seções, pôde-se identificar as ruasde intervenção prioritária e estimar o vo-lume de escória disposto na zona urbana.Estes dados foram de grande valia na ela-boração de um plano de ações para a zonaurbana, envolvendo a remoção da escóriados pontos críticos apontados e o trans-porte e armazenamento da mesma emcondições seguras até que as atividadesde reprocessamento propostas sejamimplementadas.

Ensaios geotécnicos delaboratório e modelagemnumérica do transporte depoluentes

A Figura 11 apresenta a isotermaobtida para o solo a partir dos ensaios decoluna realizados. Nesta figura, os dadosexperimentais obtidos se encontram ajus-tados pela isoterma de Langmuir.

Devido ao caráter altamente reativodo solo testado, decorridos mais de seismeses de ensaio, a solução efluente apre-sentava valores de concentração de chum-bo praticamente nulos (ou seja, C/Co ≈ 0),inviabilizando o traçado das curvas dechegada do poluente. Optou-se então porfinalizar os ensaios, encerrando-se a cole-ta de amostras de solução efluente efatiando-se os corpos de prova em amos-tras de 1,0 a 1,5cm de espessura, as quaisforam analisadas com o objetivo de veri-ficar a concentração de chumbo ao longodo corpo de prova. Desta forma, nestecaso analisou-se as concentrações dechumbo no solo e não na soluçãolixiviante, como é corriqueiro.

No ajuste apresentado na Figura 11,o valor de Sm obtido foi de aproximada-mente Sm = 13.204 ppm. Isto implica

em um valor máximo de absorção dechumbo pelo solo de aproximadamente1,3%, considerado como bastante eleva-do. O valor de Sm obtido está de acordocom os máximos valores de concentraçãoobtidos para as amostras superficiais desolo. Para o parâmetro b da Equação 2, ovalor obtido foi de b = 0,00173 l/mg.

Considerando-se os valores de Sm e bobtidos e uma concentração de chumbo de100 ppm na solução, por exemplo, prevê-seuma concentração de 1.951 ppm de chum-bo no solo, o que indica um valor de coefici-ente de particionamento de Kd = 19,51.Adotando-se um valor de porosidade médiapara o solo de n = 0,51 e uma densidade seca

média de r = 1,35 g/cm3, chega-se a umvalor de coeficiente de retardo deR = 52,7 (Equação 4), que reflete suaelevada capacidade de atenuação natural.

A parcela do coeficiente de disper-são hidrodinâmica, D, dada pelo coefici-ente de difusão molecular efetivo, ou De,foi obtida a partir de valores da literatura(Lide, 1998). Adotou-se um valor deDe = 9,45 x 10-6 cm2/s, em conjunto comum valor de w = 0,08, o que conduziu aum valor de coeficiente de difusãomolecular no solo de Dm = 7,56 x 10-7 cm2/s.

A variação das concentrações dechumbo ao longo das colunas serviramtambém para estimativa da dispersividade

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mecânica do solo, obtendo-se um valormédio de a = 1000 cm, já considerando-se o efeito escala campo/laboratório.

Para a curva característica de sucçãoe de condutividade hidráulica do solo,dadas pelas Equações 5 e 6, obtiveram-seos seguintes valores médios: θs =0,525;θ r =0,21; k = 1,44x10-8 cm/seg;α=0,025; n=0,94 e m=0,35.

A Figura 12 apresenta as curvas dedistribuição da concentração de chumbono solo com a profundidade, para o casodo furo SP03. São apresentados os dadosexperimentais obtidos de amostras de solocoletadas e os dados previstos pelo Ctran/w,utilizando-se uma concentração de chum-bo na água influente de 100 ppm. Para ocaso das simulações numéricas realizadas,adotou-se 50 ppm como a concentraçãode chumbo natural do solo.

O tempo decorrido desde o iníciodo processo de contaminação da área foisuposto em 40 anos. Conforme se podeobservar, existe uma boa concordânciaentre os valores experimentais e previs-tos. Decorridos mais de 40 anos, espera-se que o processo de migração do chum-bo esteja restrito a uma profundidadeinferior a 70 centímetros.

Reprocessamento daescória de chumbo

A Tabela 5 apresenta os resultadosda caracterização da escória através de en-saios de FRX, antes e depois da realizaçãoda série de testes C. Neste caso, deve-se

levar em conta que a massa de escóriaapós a realização da lixiviação foi de ape-nas 33% da massa de escória inicialmen-te utilizada no ensaio.

Ainda na Tabela 5 pode-se notar quea lixiviação ácida foi capaz de remover cer-ca de 63% do chumbo e cerca de 76% dozinco presente originalmente na escória.

Após a realização de diversas séries detestes, o tempo de lixiviação por ácido clo-rídrico foi reduzido para cerca de 5 minu-tos e a eficiência do processo de lixiviaçãofoi elevada para cerca de 90% para o casodo zinco e para cerca de 99% para o casodo chumbo. Para o caso dos testes de ban-cada da série K, duas lixiviações sucessivasforam realizadas na escória.

CONCLUSÕES

Neste artigo, foram apresentados al-guns resultados obtidos a partir do pro-jeto de pesquisa Purifica, que tratou doproblema de contaminação por metaispesados em Santo Amaro da Purificação-BA. As principais conclusões a que se pôdechegar com o desenvolvimento do tra-balho são listadas a seguir:

a) Trabalhos mais recentes na áreade química ambiental e de saúde coletivaapontam para o fato de que altos níveisde contaminação humana e animal sãoainda obtidos na área, indicando a presen-ça de rotas remanescentes de contaminação.

b) Devido à natureza argilosa dosolo local, algumas rotas de contamina-ção, como o transporte em subsuperfície

dos poluentes, tem baixa probabilidadede ocorrer. No entanto, valores muito al-tos de concentração de chumbo e cádmioforam encontrados para o solo superficial,o que torna mais provável outras rotas decontaminação, como a poeira, ingestão decarne e leite proveniente de animais quepastam nas áreas contaminadas, bemcomo, a ingestão de solo por crianças(geofagia).

c) O uso conjunto de técnicasgeofísicas e geotécnicas se mostrou bas-tante promissor na investigação de áreascontaminadas. A natureza não intrusivados métodos geofísicos permite que as in-vestigações geotécnicas posteriores sejamfeitas com maior critério, com menor riscode ocorrência de problemas de contami-nação cruzada. Além disto, o uso do GPRem áreas urbanas se mostrou bastantesatisfatório, diminuindo em muito a neces-sidade de execução de sondagens diretas eagilizando a obtenção dos resultados.

d) O volume de escória disposto nasruas da cidade é suposto ser da ordem de55.000 m3, enquanto que para a área doentorno da fábrica estima-se um volumeem torno de 180.000 m3.

e) Os valores de concentração dechumbo obtidos para a água de subsu-perfície (cerca de 350 ppb) estão acimados limites de potabilidade estabelecidospelo Ministério da Saúde (50 ppb). Acre-dita-se que, não fosse a natureza do sololocal, que atua como uma barreira natural àpropagação dos poluentes, estes valores seri-am bem maiores

f) O ácido clorídrico, um rejeito doprocesso produtivo do Pólo Petroquímicode Camaçari, é indicado para lixiviaçãoda escória de chumbo. Nos testes de ban-cada realizados, conseguiu-se retirar maisde 90% do chumbo e do zinco existentesno material.

A solução lixiviante pode ter os seusprincipais metais retirados de maneira se-letiva, através de técnicas de hidrometa-lurgia (uso de extração por solvente). Apósa retirada dos metais, a técnica de eletrólisepode ser utilizada para a produção de cha-pas metálicas de alto teor de pureza.

Acredita-se que o reprocessamentoseja a solução mais atrativa ambiental eeconomicamente, pois esta elimina o focoda poluição. Os resíduos provenientes doreprocessamento deverão ser utilizadoscomo incorporação para a fabricação deblocos e telhas, em conjunto com o solosuperficial contaminado. Estudos estãosendo desenvolvidos para avaliação do po-tencial de encapsulamento dos metais pe-sados nos blocos e telhas cerâmicos.

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Figura 12 - Valores de concentração de chumbo no solo previstose btidos em campo. Tempos decorridos de 40 e 80 anos

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O reprocessamento da escória tem acapacidade de centralizar o destino dosresíduos gerados a partir dos planos deremediação propostos para a área urbanae para a área do entorno da fábrica, ge-rando inclusive parte dos recursos neces-sários para as atividades de recuperação apartir da comercialização de chapas me-tálicas de alto teor de pureza.

O processo de remediação propostopara a área, assim como detalhes datecnologia empregada no reprocessamentoda escória serão objetos de um outro artigotécnico.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à FINEP peloapoio financeiro para o desenvolvimentodesta pesquisa, às entidades co-executo-ras e à Prefeitura Municipal de SantoAmaro.

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Tabela 5 - Caracterização da amostra de escória porfluorescência de raios X, após lixiviação por HCl

Composto % obtida(antes)

% obtida(depois)

% extraídap/lixiviação

MgO 5,02 1,02 93,29

Al2O

34,19 1,49 88,26

SiO2

32,50 44,00 55,32

P2O

50,24 0,13 82,13

SO3

0,74 5,99 Aumento

Cl - 11 -

K2O 0,36 0,15 86,25

CaO 18,90 3,90 93,19

TiO2

0,42 0,66 48,14

CrO3

0,09 0,03 89,00

MnO 1,10 0,39 88,30

Fe2O

324,40 20,30 72,55

Co3O

40,04 - 100,00

NiO - - -

CuO 0,04 0,19 Aumento

ZnO 7,68 5,58 76,02

As2O

30,06 0,51 Aumento

Rb2O 0,01 - 100,00

SrO 0,19 0,01 98,26

ZrO2

0,02 0,07 Aumento

Nb2O

5- - -

MoO3

- 0,02 -

SnO2

- 0,06 -

Sb2O

3- 0,21 -

BaO 0,13 - 100,00

PbO 3,78 4,22 63,16

ThO2

0,04 - 100,00

U3O

80,01 - 100,00


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Endereço para correspondência:

Sandro Lemos MachadoUniversidade Federal da Bahia-UFBARua Castro Neves, 22 A - Matatu40225-020Salvador - BATelefax: (71) 331-5545E-mail: [email protected]

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