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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2020.tde-03082020-105317
Document
Author
Full name
Alexandre Magno de Sousa Maximiano
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Marinho, Fernando Antonio Medeiros (President)
Bertolo, Reginaldo Antonio
Cunha, Rodrigo César de Araújo
Giacheti, Heraldo Luiz
Jucá, José Fernando Thomé
Title in Portuguese
Caracterização do transporte difusivo de compostos orgânicos voláteis associados à contaminação de hidrocarbonetos derivados de petróleo em meio não saturado
Keywords in Portuguese
Advecção
Benzeno
Coeficiente de difusão efetiva
Compostos orgânicos voláteis
Contaminação
Curva de retenção
Difusão
Ensaios de bancada
Hidrocarbonetos derivados de petróleo
Tolueno
Zona não saturada
Abstract in Portuguese
O presente trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento de metodologia que possibilite o monitoramento em tempo real do transporte de concentrações de compostos orgânicos voláteis (COV) em fase vapor na zona não saturada, determinar a variação da capacidade de campo e da franja capilar em função da presença de contaminantes derivados de petróleo em fase livre, determinar coeficientes de difusão efetiva (Deff) de vapores de COV, bem como determinar a influência do grau de saturação do solo nos Deff. Para tanto, foram desenvolvidos novos equipamentos e metodologias associadas a ensaios de laboratório de tal forma que fosse possível se qualificar o fluxo difusivo e quantificar o Coeficiente de Difusão Efetiva (Deff) para dois diferentes tipos de materiais mais argilosos e materiais menos argilosos, representados pelos latossolos LE e LV, respectivamente. Também foram montados equipamentos para avaliar a curva de retençãoo destes materiais. Estes materiais foram submetidos a duas saturações e três tipos de contaminantes orgânicos. Para o dimensionamento e montagem das colulas de retençãoo e difusão foram realizados ensaios de bancada em laboratório para determinação de espaços vazios, análise granulométrica, limite de liquidez e de plasticidade, densidade de grãos, densidade natural e ensaios de compactação em amostras deformadas dos dois materiais estudados. Os resultados obtidos nos ensaios de coluna de retenção indicaram que o material mais argiloso (latossolo LE) possui capacidade de campo maior quando comparada com a obtida para o material menos argiloso (latossolo LV) para todos os fluidos utilizados nos ensaios. O ensaio com água no material mais argiloso apresentou a maior elevação de franja capilar quando comparado com álcool puro, mistura de gasolina e álcool e gasolina pura. A mesma tendência foi observada para o material menos argiloso. Considerando os resultados dos ensaios na coluna de difusão, observou-se que o processo de migração do vapor ocorreu com velocidade maior para o material menos argiloso quando comparado com o material mais argiloso, a qual tende a diminuir em função do aumento da concentração de COV independente da mistura contaminante e da saturação. Os resultados obtidos para o Deff para benzeno, apresentam-se em concordância com outros estudos da literatura.
Title in English
not available
Keywords in English
Advection
Bench tests
Contamination
Diffusion
Effective diffusion coefficient
Petroleum hydrocarbons
Retention curve
Unsaturated zone
Volatile organic compounds
Abstract in English
The present work had as main objective the development of a methodology that allows the real time monitoring of volatile organic compounds (VOC) transportation as vapor phase in the unsaturated zone, aiming to determine the variation of field capacity and capillary fringe as a function of the presence of petroleum contaminants in free phase, the effective diffusion coefficients (Deff) of VOC vapors, as well as the influence of the soil saturation degree on the Deff. Thereby, new equipment and methodologies associated with laboratory tests were developed in such a way that it was possible to qualify the diffusive flow and quantify the Effective Diffusion Coefficient (Deff) for two different types of more clayey and less clayey materials, represented by the latosol LE and LV, respectively. Equipment was also installed to evaluate the retention curve of these materials. These materials were subjected to two saturations and three types of organic contaminants. For the sizing and assembly of the retention and diffusion cells, bench tests were performed in the laboratory for determination of empty spaces, particle size analysis, liquidity and plasticity limits, bulk density, natural density and compression tests on deformed samples of the two materials studied. The results of the retention column assays indicated that the most clayey material (LE latosol) has larger field capacity compared to that obtained for the less clayey material (LV latosol) for all fluids used in the tests. The water test in the most clayey material (LE latosol) showed the highest increase in capillary bangs when compared to pure alcohol, gasoline-alcohol mixture and pure gasoline. The same trend was observed for the less clayey material (LV latosol). Considering the results of the diffusion column tests, it is remarkable that the vapor migration process occurred with higher velocity for the less clayey material (LV latosol) when compared to the most clayey material (LE latosol), which tends to decrease due to the VOC concentration growth, regardless of contaminant mixture and saturation. The results obtained for benzene Deff are in agreement with other published studies.
 
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Publishing Date
2020-08-11
 
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