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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.44.2009.tde-19082009-104133
Documento
Autor
Nome completo
Robercal Asevedo Berrocal
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Hypolito, Raphael (Presidente)
Bonotto, Daniel Marcos
Duarte, Uriel
Título em português
Comportamento de íons de metais pesados (Pb e Ni) e de compostos nitrogenados em área industrial impactada no Município de Cubatão-SP
Palavras-chave em português
Compostos nitrogenados
Contaminação de aquífero
Íons de metais pesados
Resumo em português
A área de estudo deste trabalho, localizada no Município de Cubatão, abrange um terreno industrial desativado onde no passado foram descartados resíduos, bem como, manipulados e estocados materiais com elevados teores de substâncias orgânicas e iônicas. Por esse motivo constitui-se num sistema bastante complexo para disponibilidade iônica ao meio ambiente. Foram definidas quatro Áreas (A, B, C e D) para amostragens de solo e água subterrânea e efetuadas análises texturais , mineralógicas e químicas. Os resultados analíticos das águas subterrânea e superficial dos outros setores da área de estudo, bem como os dados utilizados para elaboração do modelo matemático e interpretação dos testes de permeabilidade foram cedidos por uma empresa de consultoria ambiental. Nas Áreas B, C e D as águas subterrâneas apresentam-se contaminadas com íons Pb e Ni ultrapassando os valores orientadores da CETESB. A presença de Al e Fe na água subterrânea, apesar dos valores de pH incompatíveis, encontram-se na forma aquosa de 'Al(OH) IND.3' e 'Fe(OH) IND.3' e iônica devido o elevado conteúdo iônico graças ás atividades industriais. A amônia foi identificada na água subterrânea em concentrações acima do limite estabelecido pela Portaria 518 do Ministério da Saúde em boa parte da área de estudo. Quando dissolvida na água subterrânea a amônia forma íons amônio, que sofrem adsorção junto às partículas do solo. Além de ser solúvel em água o 'NH4 POT.+' é envolvido no processo biológico de fixação do nitrogênio, assim como na sua mineralização e nitrificação. O nitrato apresentou valores acima do limite de intervenção da CETESB em poços localizados nas Áreas B e C, a concentração de nitrito, por sua vez, foi insignificante, por ser um ânion bastante instável oxidando-se a nitrato. A condutividade hidráulica média na área de estudo é de 4,7 x '10 POT.-4' cm/s. Elaborou-se um modelo matemático interpolando dados de condutividade hidráulica e de análise químicas permitindo definir que o fluxo subterrâneo principal segue no sentido oeste, em direção ao Rio Perequê. Os resultados do modelo sugerem que o aporte de água com concentrações acima dos padrões adotados para amônia do aqüífero para o rio tende a sofrer declínio até extinção num período de 10 anos. Em função da dimensão atual da pluma e dos níveis de concentrações observados, a modelagem indicou que a pluma com concentrações acima do limite de intervenção não é extinta ao passar de 20 anos (final do período simulado), porém deixando de atingir o Rio Perequê antes de passados 15 anos. Como resultado deste trabalho é recomendado que a remediação do impacto causado pelos íons metálicos na água subterrânea podem ser obtida pela fixação de Pb e Ni nas formas de sulfato e óxidos/hidróxidos de chumbo e hidróxidos de níquel. No caso dos compostos nitrogenados em especial o amônio, é recomendada a biorremediação para induzir a nitrificação e posterior denitrificação, através de técnicas tais como biosparging (injeção de oxigênio), MRZ (Zona de Reação Microbial), fitoremediação e barreira reativa.
Título em inglês
Heavy metals ions (Pb and Ni) and nitrogen compounds conduct in impact industria area in municipal district of Cubatão - SP - Brazil
Palavras-chave em inglês
Contamination of aquifer
Heavy metals ions
Nitrogen compounds
Resumo em inglês
The study area of this work, located in the Cubatão city, is an industrial deactivated land where in the past were undergrounded residuals, as well as were manipulated and kept high percentage of organic and ionic substance materials. It became, for that reason, a very complex system for ionic availability to environment. Four areas (A, B, C, and D) were defined for soil and groundwater sampling, and were made textural, mineralogical, and chemical analysis. Analytical results of ground and superficial water, as well as data used for elaboration of a mathematical model and for interpretation of permeability tests of the remaining part of the study area, were facilitated by a private company of environment consultancy. Groundwater in Areas B, C, and D shows contamination with Pb and Ni ions overtaking CETESB standard values. The presence of Al and Fe in groundwater, despite of incompatible pH values, are found in a liquid form of 'Al(OH) IND.3' and 'Fe(OH) IND.3', and ionic, due to high content owing to the industrial activities. Ammonia was indentified in groundwater in larger concentrations than the limit established by Portaria 518 do Ministério da Saúde in a larger portion of the study area. Ammonia forms ions ammonium when dissolved in groundwater that suffers adsorption with the soil particles. Besides being soluble in water the 'NH4 POT.+' is involved into biological processes of nitrogen fixation, as well as in its mineralization and nitrification. In wells localized in Areas B and C, nitrate presented higher values them than the limit established by CETESB. Nitrite concentration is insignificant, by being quite instable oxidizing to nitrate. Mean hydraulic conductivity in the study area is 4,7 x '10 POT.-4' cm/s. A mathematical model was elaborated by hydraulic conductivity dates interpolations and by chemical analyses defining the mean underground flow follows to the west, towards the Perequê River. The model results suggest that the water flow with ammonia concentration larger than the allowed standard, from the aquifer to the river tends to decline until extinction in a 10 years period. By considerer the present plum dimension and the observed concentration levels the modeling indicated that plum with the concentrations larger than the allowed limit is not extinct in 20 years (the end of the simulated period), however, without reaching the Perequê River before 15 years. As a result of this work it is recommended that the remediation of impact provoked in groundwater by the metallic ions could be obtained by fixing Pb and Ni in the sulfate and oxides/hydroxides form of lead and nickel hydroxides. In the case of nitrogen compounds, especially ammonia, it is recommended the bioremediation for inducing the nitrification, and later denitrification, through to techniques such as biosparging (oxygen injection), MRZ (Microbial Reaction Zone), Fitoremediation and reactive barrier.
 
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Data de Publicação
2009-08-24
 
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