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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2019.tde-20032020-111504
Document
Author
Full name
Érica Kamizono Kotani Caram
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Boscov, Maria Eugênia Gimenez (President)
Günther, Wanda Maria Risso
Mondelli, Giulliana
Title in Portuguese
Aplicação da técnica de remediação por injeção de ozônio em fase dissolvida: um estudo de caso em área industrial desativada contaminada por cloreto de vinila.
Keywords in Portuguese
Áreas contaminadas
Cloreto de vinila
Contaminação de águas subterrâneas
Contaminação do solo
Oxidação com ozônio
Oxidação química in situ
Ozone sparging
Remediação
Abstract in Portuguese
Este trabalho analisou um caso de antiga área industrial na Vila Carioca, Região Metropolitana de São Paulo, contaminada por cloreto de vinila em fase dissolvida, onde foram aplicadas técnicas de remediação por oxidação química in situ por meio de injeção de ozônio em água subterrânea com extração de vapores. O sistema de ozônio compreendia 33 poços de injeção (profundidade de 11 a 14 m) e o sistema de extração de vapores, 31 poços de extração instalados na zona vadosa, ficando em operação por dois anos e meio. Foram realizadas 6 campanhas de monitoramento com amostragem de água subterrânea pelo método da baixa vazão, uma antes da remediação (baseline) e as demais em até 16 meses de remediação. As concentrações do cloreto de vinila foram medidas em 86 poços de monitoramento e os parâmetros físico-químicos foram avaliados em 14 desses, denominados pontos de controle. Observou-se aumento no potencial de oxidorredução e oxigênio dissolvido, coerente com a literatura, indicando que o ozônio atingiu o meio subsuperficial na profundidade desejada em toda a área contaminada, e que houve oxidação química no subsolo. Contudo, a avaliação das concentrações do cloreto de vinila ao longo do tempo não mostrou tendência de redução das plumas de contaminação e da massa de contaminantes na área de estudo: as concentrações e plumas diminuíram nos primeiros meses, porém aumentaram nas campanhas seguintes, com novo decréscimo na última campanha. A análise conjunta dos resultados indica a necessidade de revisão do modelo conceitual da área de estudo, com foco em duas hipóteses: existência de fontes primárias na área relacionada à massa de contaminante retida nas zonas de baixa permeabilidade ou volatilizada, e aporte de contaminação proveniente de áreas vizinhas. No período também foi construído um reservatório para controle de cheias da região a jusante da área, com escavação de 138.300 m3 de solo. O estudo do fluxo da água subterrânea em três níveis de profundidade e dos níveis de d"água dos poços de monitoramento indicou movimentação das plumas de fase dissolvida com fluxo preferencial na direção do reservatório e aprofundamento do nível d'água dos poços instalados na região mais próxima à obra. Conclui-se que o ozônio atingiu o subsolo em toda a área e que oxidou parte dos contaminantes, porém é necessário investigar todas as fases do contaminante e localizações das fontes primárias para um modelo conceitual robusto. Conclui-se também que é imprescindível um planejamento regional conjunto de investigação e remediação para áreas contaminadas em regiões urbanas que foram zonas industriais e posteriormente desmembradas com mudança do uso do solo.
Title in English
Ozone sparging remediation in dissolved phase: a case study in a decommissioned industrial site contaminated by vinyl chloride.
Keywords in English
Case study
Contaminated sites
Ozone Sparging
Remediation
Situ chemical oxidation
Vinyl chloride
Abstract in English
This study has analyzed a case study of a decommissioned industrial site in Vila Carioca, São Paulo metropolitan region, with groundwater contamination by vinyl chloride, in which ISCO remediation techniques through ozone sparging and vapor extraction were applied. The ozone sparging system consisted of 33 injection wells (11 and 14 meters deep), and the vapor extraction system, of 31 extraction wells in the vadose zone. This combined remediation system has operated for two and a half years. Six monitoring campaigns were executed with groundwater sampling by the low flow method, one executed before remediation (baseline) and the other five during 16 months after remediation startup. Contaminant concentrations were measured in 86 monitoring wells; in 14 of those, called control points, physical-chemical parameters were also determined. During the remediation process, an increase of oxidation-reduction potential and dissolved oxygen parameters was observed, expected behavior accordingly to literature, which indicates that ozone reached sub-superficial zone to the expected depth throughout the site, and that chemical oxidation indeed occurred in the subsoil. However, vinyl chloride concentrations did not indicate a reduction over time of contamination plumes or mass in the study area: concentrations and plumes decreased in the first months, however increased in the following campaigns, and decreased again in the last campaign. Those combined results indicate a need to review the conceptual model of the study area and analyze two hypotheses: the remaining existence of primary sources in the study area, adsorbed or volatilized in the low permeability zones of the subsoil, or the contribution from neighboring areas. Moreover, a flood contention reservoir was built in the same period downstream of the study area, with 138.300 m³ of soil excavation and removal. The analysis of groundwater flow in three depths and of water table in the monitoring wells indicated a plume (dissolved phase) migration towards the reservoir, as well as deepening of the water table in the wells next to reservoir. In conclusion, ozone reached the subsoil in the study area and oxidized some of the contaminants; however, further investigations of all vinyl chloride phases and primary sources locations are required to obtain a more detailed and complete conceptual model. Furthermore, this research evinces that joint regional urban planning is essential for investigation and remediation of contaminated sites located in urban regions where the original areas have been divided and have a history of intense industrial use with recent changes in land use.
 
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Publishing Date
2020-05-29
 
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