Processos que ocorrem no ambiente e pelas propriedades do meio

Degradação Degradação Abiótica Degradação Biótica (Biodegradação)

• Processos e Propriedades Físicas do Ambiente Adsorção e Desorção Difusão Advecção Dispersão Dissolução e Fase de Separação Volatilização Fotodegradação

Processos FísicosProcessos Físicos

AdvecçãoAdvecção DispersãoDispersão

Difusão molecularDifusão molecular Dispersão hidrodinâmicaDispersão hidrodinâmica

AdvecçãoAdvecção Fluxo de água do solo exerce material dissolvidoFluxo de água do solo exerce material dissolvido

• massa / área / tempomassa / área / tempo

= Fluxo de massa através da unidade de secção = Fluxo de massa através da unidade de secção advecção da advecção da água subterrâneaágua subterrânea

• n é necessária uma vez que há fluxo, exceto nos porosn é necessária uma vez que há fluxo, exceto nos poros

AdvecçãoAdvecção Se esta substância for inerte, o transporte se dá à velocidade média Se esta substância for inerte, o transporte se dá à velocidade média

do solvente e na direção das linhas de fluxo.do solvente e na direção das linhas de fluxo.

DifusãoDifusão Movimento de massa por difusão molecular (movimento browniano) Movimento de massa por difusão molecular (movimento browniano)

proporcional ao gradiente de concentração proporcional ao gradiente de concentração

Água SuperficialÁgua Superficial

Meio poroso Meio poroso geometria impõe restrições geometria impõe restrições

Fator n Fator n difusão é apenas nos poros difusão é apenas nos poros

Difusão – Fator de TortuosidadeDifusão – Fator de Tortuosidade

Soluto Soluto caminho tortuoso, sinuoso caminho tortuoso, sinuoso poros eporos e redor de grãos sólidosredor de grãos sólidos

L = distância em linha reta L = distância em linha reta LLee = caminho (efetivos) real = caminho (efetivos) real

• τ ≈ 0,7 para areiaτ ≈ 0,7 para areia

Fluxo da água subterrânea saturada Fluxo da água subterrânea saturada dispersão dispersão domina difusãodomina difusão

Difusão importante (ainda dominante) no vapor de Difusão importante (ainda dominante) no vapor de transporte na zona não saturada.transporte na zona não saturada.

Difusão molecularDifusão molecular

ou dispersão mecânicaou dispersão mecânica fluxos a altas velocidades de percolação fluxos a altas velocidades de percolação dispersão mecânica. dispersão mecânica.

baixas velocidades (v < 1,6 . 10-10 m/s (Gilhan et al, 1984))baixas velocidades (v < 1,6 . 10-10 m/s (Gilhan et al, 1984))• contaminante migra através da difusão molecular. contaminante migra através da difusão molecular.

• A substância se espalha por difusão mesmo em condições hidrostáticas (v=0).A substância se espalha por difusão mesmo em condições hidrostáticas (v=0).

Dispersão MecânicaDispersão Mecânica

A > B > C

Vista em micro-escala (poros) → chegada A, B e C podem ser previstos

Média de caminhos A, B e C → propagação média de contaminantes

Média espacial → dispersão

Dispersão HidrodinâmicaDispersão Hidrodinâmica

Processos Químicos e Processos Químicos e BioquímicosBioquímicos

constituição dos solos e sedimentosconstituição dos solos e sedimentos• tamanho e composição de partículas,tamanho e composição de partículas,• estrutura do solo, estrutura do solo, • presença e tipo de matéria orgânica, etc.presença e tipo de matéria orgânica, etc.

Reações soluto x solo Reações soluto x solo concentração da solução concentração da solução Fração argila é a mais reativa Fração argila é a mais reativa minerais secundários e M.O.minerais secundários e M.O.

fator de retardamento Rfator de retardamento R tipos de reaçõestipos de reações

TransferênciaTransferência• Adsorção e absorção Adsorção e absorção • Sorção hidrofóbicaSorção hidrofóbica

AtenuaçãoAtenuação• BiodegradaçãoBiodegradação• Degradação abiótica Degradação abiótica • VolatizaçãoVolatização• Decaimento radioativoDecaimento radioativo

MobilidadeMobilidade• DissoluçãoDissolução• Formação de complexos ou quelação Formação de complexos ou quelação • Co-solvência Co-solvência • IonizaçãoIonização

Sorção (Adsorção + Absorção)Sorção (Adsorção + Absorção) Adsorção :Adsorção :

Substâncias aderemSubstâncias aderem às partículas por forças elétricaàs partículas por forças elétrica• substituições iônicas ou substituições iônicas ou • quebra de ligações quebra de ligações

fração de argilafração de argila• superfície específica e superfície específica e • atração de íons.atração de íons.

Absorção:Absorção: Retenção nos porosRetenção nos poros

Sorção HidrofóbicaSorção Hidrofóbica• Retenção de orgânicosRetenção de orgânicos• M.O.M.O.

PartiçãoPartição• contaminante contaminante solução e M.O. solução e M.O.

PrecipitaçãoPrecipitação BiodegradaçãoBiodegradação Degradação abióticaDegradação abiótica

reações de oxidação (perda de elétrons),reações de oxidação (perda de elétrons), redução (ganho de elétrons), redução (ganho de elétrons), hidrólise (“quebra” de moléculas pela água) ehidrólise (“quebra” de moléculas pela água) e isomerização.isomerização.

VolatizaçãoVolatização Decaimento radioativoDecaimento radioativo

AtenuaçãoAtenuação

FotodegradaçãoFotodegradação

Vaporização e CondensaçãoVaporização e Condensação

MobilidadeMobilidade

DissoluçãoDissolução Formação de complexos ou quelaçãoFormação de complexos ou quelação

ligação coordenada ligação coordenada • cátion metálico e ânion ou molécula polar (ligante)cátion metálico e ânion ou molécula polar (ligante)

Aumenta mobilidade Aumenta mobilidade + solúvel. + solúvel.

Co-solvência Co-solvência Ionização Ionização

Dissociação de ácidos e bases Dissociação de ácidos e bases > mobilidade na água. > mobilidade na água.

Lei de Raoult – misturas de NAPLLei de Raoult – misturas de NAPL

Equação de TransporteEquação de TransporteTransporte combinado de advecção, difusão e dispersão (em uma dimensão)

coeficiente de dispersão

Equação de TransporteEquação de TransporteConsiderar a conservação da massa sobre o volume de controle (REV) do aqüífero.

REV = Representante Elementar do Volume

REV deve conter poros suficiente para obter uma representação significativa (média estatística ou modelo)

Alteração da massa de contaminantes com o tempo

Fluxo interno menos fluxo de fora da REV

Fontes e sumidouros devido a reações

Soluções 1-DSoluções 1-D

Soluções 2-DSoluções 2-D

Soluções 3-DSoluções 3-D

Mecanismos de ContaminaçãoMecanismos de Contaminação

Distribuição dos Compostos Distribuição dos Compostos Orgânicos Tóxicos na SubsuperfícieOrgânicos Tóxicos na Subsuperfície

Vapor do Solo: Vapor do Solo: vapores orgânicos nos espaços vapores orgânicos nos espaços

vazios da zona insaturada.vazios da zona insaturada.

Solução Aquosa: Solução Aquosa: materiais orgânicos dissolvidos em: materiais orgânicos dissolvidos em:

• água subterrânea;água subterrânea;• água móvel nos espaços vazios do solo água móvel nos espaços vazios do solo

zona insaturada – a água ocupa uma zona insaturada – a água ocupa uma grande fração da porosidade total do grande fração da porosidade total do solosolo

• P. ex. depois de intensa P. ex. depois de intensa precipitação atmosférica. precipitação atmosférica.

A água intersticial move-se A água intersticial move-se por causa da gravidade e por causa da gravidade e tensão da capilaridade.tensão da capilaridade.

Distribuição dos Compostos Distribuição dos Compostos Orgânicos Tóxicos na SubsuperfícieOrgânicos Tóxicos na Subsuperfície

Líquido em Fase Não-Aquosa (NAPL): Líquido em Fase Não-Aquosa (NAPL): materiais orgânicosmateriais orgânicos

flutuando no lençol freático; flutuando no lençol freático; presos entre os espaços intersticiaispresos entre os espaços intersticiais

• em zonas saturadas e em zonas saturadas e • insaturadas; insaturadas;

permanecem nas fraturas de rochas ou permanecem nas fraturas de rochas ou cavidades de dissolução de calcáriocavidades de dissolução de calcário

• zonas saturadas e zonas saturadas e • insaturadas.insaturadas.

Adsorção às Partículas do Solo: Adsorção às Partículas do Solo: materiais orgânicosmateriais orgânicos

adsorvidos às partículasadsorvidos às partículas• zonas saturadas ezonas saturadas e• insaturadas; insaturadas;

adsorvidos às partículas coloidais livres em adsorvidos às partículas coloidais livres em água água

• zonas saturada ezonas saturada e• insaturadainsaturada

difusos entre grãos minerais ou rochasdifusos entre grãos minerais ou rochas• zonas saturadas e zonas saturadas e • insaturadas.insaturadas.

Mecanismos de ContaminaçãoMecanismos de Contaminação

Destino de vários contaminantesDestino de vários contaminantesem equilíbrio em um sistemaem equilíbrio em um sistema

Efeito dos processos no movimento de Efeito dos processos no movimento de contaminantes inicialmente dissolvidos em contaminantes inicialmente dissolvidos em

uma água subterrânea contaminadauma água subterrânea contaminada

Métodos de RemediaçãoMétodos de Remediação

Para saber mais!!!!Para saber mais!!!! http://www.upf.br/coaju/download/contaminantesII.pdf http://www.cesec.ufpr.br/docente/andrea/TC019_Contaminacao_de_solos.p

df http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0210667_04_cap_02.p

df http://www.mohid.com/PublicData/products/Thesis/TFC_LuisFernandes.pdf http://2009.campinas.sp.gov.br/saude/visa/mansoes_sto_antonio/http://2009.campinas.sp.gov.br/saude/visa/mansoes_sto_antonio/

mec_transporte.pdfmec_transporte.pdf http://www.cbmet.com/cbm-files/11-http://www.cbmet.com/cbm-files/11-

bcab99d600985e60585fbc6553046ccd.pdfbcab99d600985e60585fbc6553046ccd.pdf http://www.geotecnia.ufba.br/arquivos/Tese%20Pedro%20Oliveira%20dahttp://www.geotecnia.ufba.br/arquivos/Tese%20Pedro%20Oliveira%20da

%20Silva%20Costa.pdf%20Silva%20Costa.pdf Artigos de periódicosArtigos de periódicos

http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/asubterraneas/article/viewArticle/12128http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/asubterraneas/article/viewArticle/12128 http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/asubterraneas/article/viewArticle/14596http://ojs.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/asubterraneas/article/viewArticle/14596 http://sbmac.org.br/tema/seer/index.php/tema/article/view/180http://sbmac.org.br/tema/seer/index.php/tema/article/view/180 http://www.uff.br/RVQ/index.php/rvq/article/viewArticle/171http://www.uff.br/RVQ/index.php/rvq/article/viewArticle/171 http://www.veterinaria.uady.mx/ojs/index.php/TSA/article/viewArticle/814http://www.veterinaria.uady.mx/ojs/index.php/TSA/article/viewArticle/814