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IAG – USP Vagner Roberto Elis GEOFÍSICAAMBIENTAL

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GEOFÍSICA APLICADA AO ESTUDO DE POLUIÇÃO DE SOLOS EÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Parte 1

POLUIÇÃO DE SOLOS E ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

1. INTRODUÇÃO

A água é um componente essencial do meio ambiente e ocupa cerca de 70% da

superfície terrestre, porém apenas 0,002% do volume total pode ser considerado utilizável

pelo homem. Esse volume de água que pode ser utilizado pelo homem está distribuído

entre águas subterrâneas (diversos autores consideram que estas perfazem mais de 90%),

seguido por lagos, sendo que os rios representam, comparativamente, um pequeno

volume. Essas águas devem satisfazer a usos como abastecimento doméstico e industrial,

manutenção de vida aquática, recreação, irrigação e abastecimento agropecuário,

navegação, produção de energia elétrica e assimilação de despejos. As águas subterrâneas

passíveis de serem utilizadas estão armazenadas em aquíferos, que podem ser definidos,

de acordo com Sen (1995), como formações geológicas (ou grupo de formações) que

contém material permeável saturado suficiente para fornecer quantidades de água

significantes para poços e fontes. Essas águas são utilizadas especificamente para

abastecimento doméstico, uso industrial e irrigação, e a demanda crescente por água de

boa qualidade estimulou o desenvolvimento da exploração hidrogeológica.

A qualidade da água não se refere a um grau de pureza absoluto, mas sim a um

grau de pureza desejável em função do uso ao qual se destina. O grau de pureza desejável

da água pode ser afetado pela presença de matéria ou energia em quantidade ou

concentração que ultrapasse os padrões de qualidade estabelecidos em função do uso a

que se destina, caracterizando assim poluição da água.

O aumento da urbanização vem gerando um crescimento na produção de resíduos

industriais e urbanos dos mais variados tipos. Esses resíduos compreendem uma extensa

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gama de substâncias químicas e são dispostos no ambiente, muitas vezes, de forma

totalmente inadequada, sem observar critérios mínimos para a proteção dos recursos

hídricos subterrâneos. A disposição inadequada desses resíduos pode permitir a

infiltração de líquidos contendo substâncias contaminantes até atingir as águassubterrâneas, comprometendo sua qualidade e podendo até inviabilizar seu uso.

As áreas destinadas a disposição dos mais variados tipos de resíduos necessitam,

portanto, ser instaladas em locais com determinadas características que evitem a entrada

de substâncias contaminantes no ambiente hidrogeólogico. Serão discutidos nesse texto,

então, os requisitos necessários para que um local possa receber com segurança os vários

tipos de resíduos gerados pelo homem, com o objetivo de evitar a contaminação da águas

subterrâneas.

2. CONTAMINAÇÃO E POLUIÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

A poluição das águas subterrâneas é normalmente atribuída a alguma forma de

atividade intensiva como conseqüência da civilização humana. Essa afirmação torna-se

mais evidente pela existência de várias formas de rejeitos: sólidos, líquidos - químicos e

combustíveis, bem com a exploração exagerada dos aquíferos, que podem criar condiçõeshidraúlicas favoráveis ao aumento do fluxo de contaminantes dentro de águas

subterrâneas.

Com o grande crescimento industrial observado depois da 2a Grande Guerra, que

levou a uma maior necessidade de produção de energia, a civilização passou a produzir

quantidades de resíduos cada vez maiores, quantidades estas muito superiores as que o

ambiente pode absorver. Esse fato trouxe a necessidade de desenvolvimento de novos

métodos para a disposição dos resíduos. De acordo com Freeze & Cherry (1979), aescolha de um método de disposição de resíduos tornou-se o caso de escolher a forma

menos condenável de disposição entre um conjunto de alternativas. Normalmente, os

rejeitos sólidos são concentrados, e os líquidos tratados e diluídos, sendo em seguida

colocados no ambiente sob uma forma de disposição. Ambas as técnicas podem levar a

poluição subsuperficial, e, consequentemente, das águas subterrâneas.

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Neste momento, torna-se necessário fazer uma distinção entre dois termos que

são amplamente utilizados, muitas vezes com o mesmo sentido: contaminação e poluição.

Contaminação pode ser definida como toda a introdução, sólida ou líquida, efetivada em

um ambiente hidrológico como resultado da atividade humana. O termo poluição éreservado a situações em que a concentração de substâncias contaminantes atinge níveis

perigosos, sendo normalmente considerada como a alteração das qualidades físicas e

químicas da água, tornando-a imprópria para o consumo. A poluição relaciona-se então às

normas de qualidade da água, sendo que, como citado anteriormente, estas normas variam

em função do uso. Normalmente referem-se aos padrões de potabilidade, os quais são, em

geral, os mais severos. Os padrões de potabilidade são quantidades limites de diversos

elementos que podem ser toleradas nas águas de abastecimento. A definição dessespadrões fica a cargo de diversas instituições, como o Poder Público (Governo Federal,

governos estaduais e municipais), Órgãos Internacionais (Organização Mundial de Saúde

- OMS) e Instituições Técnicas (Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT,

American Water Works Association - AWWA, United States Environmental Protection

Agency - EPA). Dentre os vários padrões existentes, as normas da OMS e da EPA,

devido a seriedade e reconhecimento internacional destes órgãos, têm sempre aparecido

como um referencial para padrões de potabilidade de água, apesar da existência denormas mais recentes. As normas da OMS baseiam-se em dois critérios: a importância

para a saúde - efeito tóxico, carcinogênico, mutagênico - que é considerada de primeira

prioridade; e aspectos estéticos - sabor, cor, odor - que podem ser considerados

secundários. A tabela 1, apresenta os padrões europeus, estabelecidos pela OMS em 1970

e revisados em 1984. Parâmetros como sólidos totais dissolvidos, condutividade elétrica,

pH, etc, que têm importância estética, foram omitidos. Como citado anteriormente, esses

padrões são baseados em critérios relacionados a saúde (S), e estéticos (E), como sabor,cor, odor, de importância secundária.

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Tabela 1 - Padrões de Potabilidade de Água

Constituintes Concentração Máxima

Recomendada (mg/l)

Critério

Inorgânicos

Ácido Sulfúrico (H2S) 0.05 S

Alumínio (Al) 0.2 E

Amônio (NH4-) 0.01 E

Antimônio (Sb) 0.01 S

Arsênico (As) 0.05 S

Cádmio (Cd) 0.005 S

Chumbo (Pb) 0.05 S

Cloreto (Cl) 250 E

Cobre (Cu) 1 E

Cromo (Cr) 0.05 S

Cianureto (CN) 0.1 S

Detergentes (ABS) 0.2 E

Fluoreto (F) 1.5 S

Ferro (Fe) 0.3 EManganês (Mn) 0.1 E

Mercúrio (Hg) 0.001 S

Nitrato (NO3-) 0.05 S

Prata (Ag) 10 S

Selênio (Se) 0.01 S

Sódio (Na) 200 E

Sulfato (SO42-) 400 E

Zinco (Zn) 5 E

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Tabela 1 - continuação


Permitida (mg/l)

Critério

Orgânicos (fontes ou usos comuns)

Benzeno (gasolina, solventes, tintas) 0.01 S

Benzo (α) Pireno (gasolina, solventes) 0.00001 S

Clorobenzeno (desinfetantes) 0.0001 E (S)

1, 2 Dicloroetano (solventes) 0.01 S

Tetracloreto de Carbono (solventes) 0.003 S

Clorofórmio 0.03 S

1, 1 Dicloroetileno (solventesindustriais)

0.0003 S

Tricloroetileno (solventes industriais) 0.03 S

Tetracloroetileno (solventes industriais) 0.01 S

2, 4, 6 Triclorofenol (Efluente de

refinaria)

0.0001 E (S)

Pentaclorofenol (Efluente de refinaria) 0.0001 E (S)

Aldrin / Dieldrin (inseticida) 0.00003 S

Clorodano (inseticida) 0.00003 S

DDT (inseticida) 0.001 S

Hexaclorobenzeno (inseticida) 0.00001 S

Heptacloro (inseticida) 0.0001 S

Lindane (inseticida) 0.003 S

Metoxicloro (inseticida) 0.03 S

Ácido Diclorofenoxiacético (herbicida) 0.1 S

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Tabela 1 - continuação

Constituintes Atividade Máxima

Permitida (pCi/l)

Critério

Radionuclídeos e Radioatividade

Rádio 226 5 S

Estrôncio 90 10 S

Plutônio 50 000 S

Atividade Beta Total 30 S

Atividade Alfa Total 3 S


Permitida

Critério

Bacteriológico

Bactérias Coliformes Totais 1 por 100 ml S

Fontes: Freeze & Cherry (1979); Foster et al, (1987).

Embora essas normas existam e estejam disponíveis para consulta a nível

mundial, é extremamente difícil utilizá-las para o estabelecimento de uma política de

proteção a nível global ou mesmo em um país em função de heterogeneidades sociais e

econômicas regionais. Dessa forma, os órgãos responsáveis devem, ao menos, ter ciência

dos constituintes mais nocivos.

O nitrato destaca-se, entre os componentes inorgânicos, como o mais

problemático, devido sua mobilidade e estabilidade nos sistemas aeróbicos de águas

subterrâneas. Os fluoretos e arsênicos, que ocorrem naturalmente em alguns sistemas de

águas subterrâneas, e os metais Cádmio, Cloro, Cromo, Chumbo e Mercúrio são

considerados perigosos.

Quanto aos constituintes orgânicos, são especialmente preocupantes os compostos

sintéticos utilizados como praguicidas, embora ainda exista uma carência de estudos

sobre sua penetração e comportamento nas águas subterrâneas. Os solventes sintéticos

são de uso industrial muito amplo, e apresentam um risco muito grande a saúde. Devido

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sua alta solubilidade em água, pois uma vez infiltrados na zona não saturada, podem não

sofrer com muita intensidade a ação de processos atenuadores. Por outro lado, são muito

voláteis, representando uma ameaça menor as águas subterrâneas.

Atenção especial deve ser dada também aos constituintes bacteriológicos daságuas, embora alguns especialistas, principalmente nos países em desenvolvimento,

considerem as normas da OMS muito severas.

2.1. Risco de Contaminação de Águas Subterrâneas

Dentro do exposto até o momento, toda forma de disposição de resíduos, além de

outras atividades (agricultura, mineração, geração de energia) podem eventualmentecomprometer a qualidade das águas subterrâneas. Isso, porém, não implica em que todo

empreendimento será, invariavelmente, causador de contaminação. Existem processos e

condições do ambiente que podem atenuar e até impedir que isso aconteça, daí a

importância de estabelecer critérios que permitam a escolha dos locais mais adequados

para depositar resíduos. Convém lembrar, também, que são de extrema importância as

técnicas de disposição e a forma de manejo do empreendimento.

Em relação aos processos atenuadores, é conhecido que, em algumas situações,os perfis naturais de solo atenuam ativamente a maioria dos contaminantes. A zona não

saturada tem sido considerada como um sistema efetivo para a disposição de dejetos

humanos e águas residuais domésticas, por exemplo. Isso ocorre porque o movimento dos

contaminantes na zona não saturada é normalmente lento e se limita aos poros, muito

pequenos e com grande superfície específica. A condição química é geralmente aeróbica e

alcalina, o que gera um potencial para ação dos processos atenuantes, como:

• interceptação, adsorsão, eliminação de bactérias e vírus patogênicos.• atenuação de metais pesados e alguns compostos orgânicos, mediante precipitação,

adsorsão ou troca iônica.

• absorção e biodegradação de muitos hidrocarbonetos e compostos orgânicos sintéticos.

Normalmente esses processos continuam na zona saturada, porém com

velocidades muito menores. A figura 1 representa esses processos atenuadores dentro do

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sistema de águas subterrâneas. A espessura das linhas relaciona-se à importância do

processo no solo e nas zonas não saturada e saturada.

Figura 1 - Processos que produzem atenuação de contaminantes (Foster et al, 1987).

A dispersão hidrodinâmica, que acompanha o fluxo de águas subterrâneas, causa

diluição dos agentes contaminantes persistentes e móveis, na zona saturada do sistema.

A intensidade de atuação desses processos atenuadores variam em função de

condições naturais próprias de cada ambiente. Os perfis de solo e as relações e posições

das zonas não saturada e saturada variam amplamente de local para local, bem como

características como o tipo textural do solo, sua permeabilidade, a natureza do aquífero,

entre outras. Essas condições naturais, como citado acima, causam variações na

capacidade de atenuação dos contaminantes, e confere ao local um grau de

vulnerabilidade a contaminação. Por exemplo, são especialmente vulneráveis os aquíferos

livres, principalmente quando o nível freático é pouco profundo. É importante lembrar

também, que o grau de atenuação deverá variar amplamente de acordo com os tipos de

contaminantes e os processos de contaminação em um determinado local.

A vulnerabilidade do aquífero em uma região afetada por um episódio de

contaminação pode, então, ser estimada em função da capacidade do solo em reter os de

contaminantes (inacessibilidade hidráulica) e capacidade de atenuação do solo. Essas

Solo O2

∇ ∇

DiluiçãoFiltração

Sorção

Troca Iônica

SoluçãoPrecipitaçãoHidróliseComplexação

Transform.Bioquímicas

(CO2)

VolatizaçãoCCl4 C2Cl4etc.

N2H2SCH4

Nível Freático

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características representam como o aquífero deverá responder quando exposto a uma

carga contaminante. Foster et al. (1987), com base nesses conceitos, estabeleceu uma

forma de avaliação do risco de contaminação do aquífero (Figura 2).

Figura 2 - Esquema conceitual para avaliação de risco de contaminação de águas

subterrâneas (Foster et al., 1987).

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Como pode ser observado, devem também ser levados em conta a magnitude do

episódio de contaminação, definida em função de sua duração, concentração e sua

influência espacial na área de recarga, e a importância relativa do aquífero, definida pela

qualidade de suas águas, capacidade de fornecimento e existência de aquíferos ou outrasfontes alternativas de água na região.

2.2. Agentes Causadores de Contaminação e Poluição das Águas Subterrâneas

A crescente produção de resíduos industriais e urbanos vem gerando problemas

em todo o mundo, no sentido de sua destinação final. Como citado anteriormente,

normalmente os rejeitos sólidos são concentrados, e os líquidos tratados e diluídos, sendo

em seguida colocados no ambiente sob alguma forma de disposição. Essa forma de

disposição, se não observar as características do ambiente e não obedecer técnicas seguras

de instalação e manejo, pode gerar contaminação nos mananciais subterrâneos. Os

problemas relacionados às áreas de disposição de resíduos são considerados, a nível

global, como um dos principais agentes de risco de contaminação de águas subterrâneas,

e serão tratados mais profundamente nesse texto.

Antes, porém, serão brevemente discutidos os principais grupos de poluentes que

ameaçam a qualidade da água subterrânea, sendo que muitos deles são encontrados em

áreas de disposição de resíduos. Esses poluentes são representados por rejeitos

radioativos, poluentes orgânicos, metais pesados, compostos nitrogenados, bactérias e

vírus, e intrusão salina em aquíferos costeiros.

2.2.1. Resíduos radioativos

Os países da Europa e América do Norte vêm produzindo energia através de

processos nucleares em quantidade considerável. Como é sabido, existem em vários

segmentos da comunidade mundial restrições a produção e uso de energia nuclear em

função de diversos fatores. O principal fator talvez seja a capacidade de isolamento

seguro dos rejeitos radioativos produzidos da biosfera por períodos muito extensos.

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Sendo as técnicas de isolamento utilizadas atualmente a concentração e algum tipo de

disposição no subsolo, as características geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas se

mostram como de enorme importância.

Os aspectos hidrogeológicos podem ser considerados dentro do contexto do ciclodo combustível nuclear, que inclui a mineração do urânio, pulverização, refinamento,

enriquecimento, fabricação do combustível, consumo do combustível nos reatores,

reprocessamento do combustível, solidificação dos rejeitos e enterramento dos rejeitos

solidificados ou combustível gasto não reprocessado em repositórios geológicos

profundos. Apesar dos rejeitos originados da última etapa serem os mais perigosos, cada

uma das etapas intermediárias produz rejeitos com material radioativo que pode afetar

seriamente a saúde humana. O material radioativo produzido em cada etapa é bastantevariado e disposto no ambiente das mais variadas formas:

• Mineração e pulverização do minério de Urânio - gera rejeitos radioativos de baixo

teor (isótopos de Tório, Urânio e Rádio), que são colocados como pilhas de rejeitos a

céu aberto ou preenchendo depressões topográficas. De acordo com Freeze & Cherry

(1979), para exemplificar o risco oferecido pode-se tomar caso do Rádio 226 originado

nessa fase, que tem uma meia-vida de 1620 anos, e cuja concentração máximapermitida em água potável equivale a 10-9 mg/l (menor que a permitida para metais

como Chumbo, Prata ou Cádmio).

• Refinamento do Urânio - gera rejeitos sólidos ou semi-sólidos com pequenas (porém

significantes) concentrações de Ra226

, Tu230 e U

233. Esses rejeitos são colocados em

containers enterrados próximos a superfície, nos arredores das refinarias. Casos

conhecidos de vazamento de contaminantes radioativos e não radioativos desses

containers têm levado os técnicos a recolocar esses rejeitos em locais com capacidade

de isolamento por longo tempo.

• Operação do reator para produção de energia, produção de armas, ou pesquisa - gera os

denominados rejeitos do reator, que são constituídos por: rejeitos sólidos de baixo

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nível de radioatividade, na forma de equipamento descartado; rejeito levemente

radioativo; e material de troca de íons da descontaminação das redes. O termo baixo

nível tem significado qualitativo, considerando o nível de atividade radioativa em

relação aos materiais altamente radioativos do combustível nuclear ou diretamentederivados deles. Esse tipo tem sido colocado em cavidades rasas em locais pré-

definidos, porém alcançam volumes muito grandes e alguns desses locais tem deixado

escapar resíduos para o ambiente. Como esses rejeitos do reator contém uma variedade

de radionuclídeos com meias-vidas variando de alguns segundos a muitas décadas -

Césio 137, Estrôncio 90 e Cobalto 60, com meias-vidas de 28, 33 e 6 anos

respectivamente, são os que oferecem maior risco ambiental - e esses rejeitos

necessitam então de várias centenas de anos para decair a níveis radioativos muitobaixos, são necessárias formas de disposição que ofereçam segurança por longos

períodos. Algumas opções para disposição dos resíduos de baixo nível radioativo em

áreas onde o nível freático é pouco profundo são apresentadas por Freeze & Cherry

(1979) e mostradas na figura 3:

a) Armazenamento na superfície em fortes containers construídos de materiais como aço

e concreto, em áreas isoladas do contato com o público. Deterioração dos containers

pode ser facilmente monitorada e as medidas de reparo pode ser facilmenteexecutadas;

b) Armazenamento superficial semelhante ao anterior, porém com recobrimento por

materiais terrosos, com características que procuram proteger os containers da

alteração intempérica;

c) e d) Os rejeitos são estocados em containers situados a poucos metros abaixo da

superfície, acima ou abaixo do nível d’água. Em c) o material de preenchimento é o

mesmo do local onde está enterrado. Em d) o material de preenchimento é escolhidopara oferecer maior proteção ao sistema. Se mesmo no período de chuvas a flutuação

do nível d’água não atinge o container, a possibilidade de escape de radionuclídeos

para o ambiente é bastante pequena. Caso contrário, os containers estão sujeitos a

condições menos favoráveis, e não estão livres de avarias.

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e) e f) O armazenamento se dá através de enterramento em poços largos e a

profundidades de 10 a 20 metros. O material de preenchimento pode ser o mesmo do

local, como no caso e), ou no caso f), material geológico escolhido para oferecer maior

segurança, como argila bentonítica .

Figura 3 - Opções para disposição de resíduos de baixo nível radioativo (Freeze e

Cherry, 1979). Explicação no texto.

a) b)

c) d)

e) f)

N.A. N.A.

Preenchimento

N.A.

P. Chuvoso

Estia em

Zona deFlutuação doN/A.

Poço largo com várias dezenas demetros de rofundidade

Preenchimento

ResíduosMaterialGeológico deProteção

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Todas essas opções podem apresentar problemas. Os ambientes de disposição dos

resíduos devem mantê-los isolados por várias centenas de anos. São necessários

ambientes hidrogeológicos que apresentam capacidade de contenção a longo prazo, quepossuam características como:

- estabilidade geomórfica e estrutural;

- isolamento do substrato fraturado ou outros regimes de fluxo subsuperficiais

complexos ( isto é., deve apresentar caminhos seguros de análise );

- ausência de caminhos que leve os rejeitos diretamente p/ a biosfera ou aquíferos;

- baixa velocidade estimada dos radionuclídeos resultante de combinações

favoráveis de velocidade de fluxo e retardação química;- rejeitos inteiramente na zona não saturada ( nível d'água profundo ).

• Combustível usado ( hastes combustíveis de óxido de urânio sólido ) - gera uma ampla

variedade de isótopos radioativos tóxicos produzidos do urânio e outros elementos, que

são resíduos radioativos de alto nível de radioatividade. É o principal problema do estágio

final do ciclo do combustível nuclear. Numerosas soluções têm sido sugeridas para isolar

esse tipo da biosfera durante o período extremamente longo necessário para o decaimentoradioativo:

- enterramento dentro da capa de gelo da Antártica;;

- colocação no fundo oceânico onde enterramento natural por migração de placas

litosféricas ocorrerá;

- transporte por foguete além do campo gravitacional terrestre.

Todas essas opções são impraticáveis nas próximas décadas.

Atualmente, é esperado que uma solução satisfatória seja a colocação emrepositórios fabricados em estratos geológicos onde eles estarão livres de zonas ativas de

fluxo subterrâneo. Estes são referidos como uma estocagem terminal, ou seja, para uma

ou duas gerações os repositórios serão monitorados, e se tudo correr bem, serão então

considerados como permanentes. Nos Estados Unidos, as possibilidades hidrogeológicas

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estudadas são profundas camadas de sal, rochas cristalinas ígneas, estratos argilosos, e

zonas insaturadas espessas em regiões áridas.

A questão mais crítica é se os rejeitos estarão isolados da biosfera por tempo

aceitável. A acumulação projetada de resíduo radioativo para o ano 2020 é de 99 % deradionuclídeos de Sr90 ( T 1/2 = 28 anos ) e Cs137 ( T 1/2 = 33 anos ) que irão decair para

níveis muito baixos em 1.000 anos. No entanto, períodos de até 24.000 anos são

necessário para outros radionuclídeos de longa vida, também presentes no resíduo.

2.2.2. Compostos Orgânicos

Toda água subterrânea normalmente contém pequenas quantidades de substânciasorgânicas dissolvidas de origem natural (ácidos húmicos e fúlvicos), pouco preocupantes

do ponto de vista da qualidade de água. As solicitações do desenvolvimento agrícola e

industrial têm feito o homem desenvolver um número crescente de substâncias orgânicas,

que são consideradas potencialmente perigosas para as águas subterrâneas. Estima-se que

1/3 do total dessas substâncias entrem na biosfera eventualmente, porém, as evidências e

investigações a respeito da invasão e degradação das águas subterrâneas por esses

compostos ainda não permitem uma avaliação do nível de perigo que eles realmenteoferecem.

Esses compostos são transferidos para o solos através do uso de pesticidas,

material de esgoto, aterros sanitários ou depósitos de resíduos de compostos orgânicos,

vazamento de líquido de reservatórios destruídos e derrames acidentais durante

transporte.

Como citado anteriormente, existem mecanismos de atenuação no solo, que

podem retardar ou até mesmo evitar a entrada dessas substâncias nos aquíferos, comoprecipitação química, degradação química, volatilização, degradação biológica, absorção

biológica e adsorsão. Muitas substâncias apresentam baixa solubilidade na água, o que

resulta em uma limitação de migração de grandes quantidades na água subterrânea.

De qualquer forma, como alguns compostos são altamente tóxicos - os pesticidas,

principalmente - esse tipo de poluente é considerado com muito cuidado, e os padrões de

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qualidade de água subterrânea incluem concentrações máximas permitidas para os tipos

mais comuns.

Quanto a presença de petróleo e derivados na água subterrânea, CETESB (1977)

cita que as consequências são principalmente de caráter estético, sendo que concentraçõesde óleo acima de 0,005 mg/l podem causar sabor desagradável..

Em relação a aterros sanitários e depósitos de resíduos industriais, esses serão

tratados mais profundamente em ítens posteriores, por se tratar do objeto principal do

presente texto.

2.2.3. Metais Pesados

A mobilidade dos elementos traços metálicos é baixa nas águas subterrâneas,

principalmente os metais para os quais os limites máximos recomendados têm sido

colocados dentro dos padrões de água potável ( Ag, Cd, Cr, Cu, Hg, Fe, Mn, Sb e Zn ).

Esses elementos (exceto o Ferro) ocorrem nas águas subterrâneas em

concentrações abaixo de 1 mg/l, mesmo quando contaminantes. As concentrações são

baixas devido a restrições impostas pelas solubilidades dos minerais ou substâncias

amorfas e da adsorsão em argilas ou em hidróxidos de ferro e manganês ou substânciasorgânicas.

De acordo com CETESB (1977), os critérios que restringem a presença desses

elementos nas águas utilizadas para consumo são principalmente relacionados a sua

importância para a saúde. A tabela 2 apresenta as principais fontes de metais pesados e

os males causados ao homem quando absorvidos em doses acima das permitidas.

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Tabela 2 - Efeitos nocivos ao homem de metais traços. (compilada de CETESB, 1977)

Metal Fontes Poluidoras Efeitos NocivosAlumínio (Al) Natural Estético

Cádmio (Cd) Atividades industriais de

eletrodeposição e zincagem

Hipertensão arterial

Chumbo (Pb) Anti-detonantes, tintas e

praguicidas

Inflamação intestinal, anorexia,

anemia e convulsões

Cobre (Cu) Natural e galvanoplastias em pequenas doses é essencial a

vida; em altas doses afeta o

fígado e produz gosto

Cromo (Cr) Galvanoplastias e águas de

refrigeração

Tumores nos pulmões e irritação

de pele

Ferro (Fe) Natural, siderúrgicas, aterros

sanitários

Gosto, manchas em roupas,

depósitos em canalização

Manganês (Mn) Natural Produz gosto

Mercúrio (Hg) Produção de cloro e outras

atividades industriais, garimpos,

praguicidas

Afeta o sistema nervoso, rins,

provoca salivação excessiva

Prata (Ag) Atividades industriais Afeta a pele (argirosis)

Zinco (Zn) Aterros sanitários, atividades

industriais, zincagem

Produz gosto

Fonte: CETESB (1977)

2.2.4. Compostos Nitrogenados

O Nitrogênio existe em abundância na atmosfera (cerca de 80% do volume) e é

um elemento essencial a vida, pois faz parte das moléculas de proteína. O nitrogênio,

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essencial portanto ao ciclo biológico dos vegetais, naturalmente é fornecido a estes

através de bactérias. No entanto, para melhorar a produção agrícola, adiciona-se

artificialmente nitrogênio através de fertilizantes para suprir a carência desse elemento no

solo. Isso pode levar a uma concentração elevada de substâncias denominadas compostosnitrogenados nas águas subterrâneas, substâncias estas que afetam a qualidade da água.

Entre os compostos nitrogenados, o contaminante mais comum em águas

subterrâneas é o Nitrato (NO3-

), que está se tornando progressivamente espalhado por

atividades agrícolas e disposições de esgoto. Está ameaçando aquíferos em diversas

partes do mundo. Além do Nitrato , o nitrogênio ocorre também sob a forma de amônio

(NH4+), amônia (NH3), nitrito (NO2

-), nitrogênio (N2) e ácido nítrico (N2O) e nitrogênio

orgânico.

A poluição através de nitrogênio é de especial interesse para a saúde pública. O

excesso de nitrato (NO3- ) pode causar a methemoglobinemia na população infantil (no

sistema digestivo, o nitrato é reduzido a nitrito, que se liga com a hemoglobina e limita a

transferência de oxigênio aos pulmões), além da formação de substâncias cancerígenas

(Ward & Elliot, 1995). O nitrato das águas subterrâneas é normalmente originado de

fontes de nitrato na superfície do terreno, no solo, ou em zonas rasas do subsolo onde

resíduos ricos em nitrogênio são enterrados. Em algumas situações é originado em

resíduos de fertilizantes aplicados no solo. Existem ainda outras diversas formas de

origem, que sofrem uma série de processos e transformações no solo e na zona não

saturada, que são geralmente apresentadas esquematicamente no diagrama conhecido

como o ciclo do nitrogênio. A Figura 4 apresenta esse ciclo onde pode-se observar as

fontes e trajetórias do nitrogênio, que em condições onde existe excesso, pode percolar

através da zona não saturada até atingir as águas subterrâneas.

A atmosfera serve de reservatório de nitrogênio gasoso (N2), de onde o nitrogênio

é removido e transmitido ao solo por descargas elétricas e precipitação, organismos

capazes de fixar o nitrogênio. Outras fontes são resíduos de plantas e animais, além de

esgoto doméstico e fertilizantes artificiais. Normalmente mais de 90% do nitrogênio

encontrado no solo é de origem orgânica natural. A maioria do nitrogênio residual

existente no solo ocorre sob a forma de amônia, que é adsorvida pelas partículas do solo.

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19

O nitrato, por outro lado, apesar de normalmente ocorrer no solo, através do uso

excessivo de fertilizantes pode não ser totalmente assimilado pelas plantas e atingir as

águas subterrâneas.

Dentre a série de processos que ocorrem no ciclo, o mais importante para aproteção das águas subterrâneas é a denitrificação. Esse é caracterizado por ser um

processo de redução biológica, realizado através de bactérias, que acaba por transformar o

nitrato em nitrogênio gasoso, devolvendo-o a atmosfera.

Figura 4 - Ciclo do Nitrogênio no solo (Ward & Elliot, 1995).

GASES N2, N2O, NH3

N ORGÂNICO

N MINERALNH4

+ NO2- NO3

-

Imobilização

Resíduos Orgânicos Fixação do N2 Fertilizantes

Denitrificação

Nitrificação: NH4+ NO2

- NH4+

Percolação

Volatilização

Mineralização

Remoçãoatravés dacolheita

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2.2.5. Intrusão Salina em Aquíferos Costeiros

Em condições normais, os aquíferos costeiros entram em contato com o mar nalinha de costa e a água doce é naturalmente descarregada no oceano. Em locais onde a

demanda por água subterrânea tem aumentado significativamente, com o bombeamento

de água de aquíferos em conexão hidráulica com o mar, o fluxo natural tende a decrescer

e pode até inverter-se, de forma que ocorre intrusão de água salgada nos poços

explorados.

Dessa forma, quando ocorre exploração excessiva dos aquíferos de forma que o

nível d’água é rebaixado, a inclinação do gradiente natural em direção ao oceano éreduzida. Como as águas doce e salgada são líquidos de densidade diferentes, forma-se

uma interface de contato entre os dois líquidos, que tem sua forma e movimento

governados pelo equilíbrio hidrodinâmico (Bear & Verruijt, 1987).

Juntamente com a crescente demanda por água subterrânea e o aparecimento do

fenômeno de intrusão salina em aquíferos costeiros, começaram as investigações técnicas

sobre a natureza e desenvolvimento do fenômeno e maneiras de procurar evitá-lo e

recuperar aquíferos atingidos. Como primeiro passo para atingir tais metas, foi precisoentender os processos envolvidos em condições normais. Esses estudos foram

desenvolvidos por dois cientistas europeus (Ghyben, 1888; Herzberg, 1901: in Freeze &

Cherry, 1979), e assumiam condições hidrostáticas simples em um aquífero costeiro livre

e homogêneo. Estes estudos mostraram que a interface de separação entre água salgada de

densidade ρ e água doce de densidade ρf deve projetar-se dentro do aquífero com um

ângulo α < 90o . Em condições de equilíbrio hidrostático, a altura da coluna de água doce

do nível piezométrico até a interface é sustentada por uma coluna de água salgada que se

estende do nível do mar até o mesmo ponto na interface. A figura 5 mostra o esquema

utilizado pelos autores citados, onde pode-se observar as relações entre os parâmetros

envolvidos na denominada relação de Ghyben-Herzberg:

Zs = ( ρf / ρs - ρf ) Zw

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onde Zs é a altura da coluna d’água doce da interface até o nível do mar, e Zw a altura da

coluna de água doce do nível do mar até o nível piezométrico. Tomando-se os valores de

densidade dos dois fluidos envolvidos temos ρs = 1.025 e ρf = 1,0. A relação para estecaso é:

Zs = 40 Zw

Dessa forma, se essa relação é válida, um rebaixamento de 1 metro no aquífero

faz que o nível da interface sofra uma elevação de 40 metros.

Figura 5 - Interface água doce - água salgada em um aquífero livre em condições

de equilíbrio hidrostático (Adaptado de Freeze & Cherry, 1979).

Porém, em condições mais reais, onde existe fluxo do aquífero costeiro para omar, essa relação superestima a elevação da interface. Assim, a profundidade da interface

dada pela relação de Ghyben-Herzberg é sempre maior que a profundidade real. Hubbert

(1940; in Freeze & Cherry, 1979) apresentou um modelo mais realístico, levando em

consideração um fluxo constante de água doce para dentro do oceano, onde a interface já

é interrompida junto a linha de costa para permitir o desenvolvimento de uma face de

N.A

Oceano

N.M.

Água Salgadaρs

Água Doceρf

Interface

Zw

Zs

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percolação do fluxo de água doce para o oceano. A figura 6 mostra esquematicamente

esse modelo, com as linhas equipotenciais do nível d’água e suas intersecções com a

interface. No modelo mostrado na figura 6, a construção gráfica do padrão de fluxo

permite estimar a posição da interface para uma determinada configuração do nívelpiezométrico.

Figura 6 - Interface água doce - água salgada em um aquífero livre em condições

de fluxo do aquífero costeiro para o mar (Adaptado de Freeze & Cherry, 1979).

Ainda assim, esse modelo não pode ser considerado ideal, pois em condições reais

a interface não se comporta como um limite nítido, da forma que é assumido pelo

modelo. Existe uma zona de mistura dos fluidos, cuja dimensão é controlada pelas

características do meio geológico. No entanto, onde essa zona é delgada, o modelo pode

ser considerado satisfatório.

A intrusão salina pode tomar lugar também em aquíferos confinados. A figura 7mostra como essa intrusão pode ocorrer devido a exploração do aquífero. O

bombeamento causa uma mudança no padrão de fluxo que tende a rebaixar a superfície

potenciométrica e cria condições para a migração da interface continente adentro. Com o

aumento da exploração das águas do aquífero costeiro, essa interface continua avançando

e pode atingir os poços.

N.M.

Interface

Fluxo

Equipontenciais

N.A.

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Figura 7 - Intrusão salina em aquífero confinado devido a exploração do

aquífero. (Adaptado de Freeze & Cherry, 1979)

A contaminação de aquíferos costeiros é um problema conhecido há muito tempo

nos países desenvolvidos. De acordo com Todd (1959), um dos primeiros relatos foi

publicado em 1855, descrevendo o aumento da salinidade em poços das cidades inglesas

de Londres e Liverpool. Países como Alemanha, Holanda, Japão e Estados Unidos foram

Superfície Potenciométricado Aquífero Confinado

Água Doce

Água SalgadaInterface

Água SalgadaInterface

Água Doce

Q

a) Condições normais

b) Avanço da interface devido a bombeamento

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citados convivem com o problema desde os anos 50 e 60. Isso levou os profissionais a

buscar soluções técnicas para o problema. São relacionados cinco métodos para controlar

a intrusão salina em aquíferos costeiros:

1- redução ou rearranjo do bombeamento de água subterrânea;

2- recarga artificial do aquífero por bacias de dispersão ou poços de recarga;

3- desenvolvimento de uma calha de bombeamento adjacente a costa por meio de uma

linha de poços paralelas à costa.

4- desenvolvimento de uma cadeia de água doce adjacente a costa por uma linha de poços

de recarga;

5- construção de uma barreira subsuperficial artificial.

Segundo Freeze & Cherry (1979), dessas alternativas, somente a primeira pode ser

aplicada, em alguns casos, com resultados satisfatórios dos pontos de vista técnico e

econômico. De fato, atualmente, e não só no caso dos aquíferos costeiros, a melhor

alternativa para garantir o abastecimento e a qualidade das águas subterrâneas é o

gerenciamento racional dos recursos hídricos.

2.2.6. Bactérias e Vírus

Diversos agentes patogênicos sobrevivem em ambiente aquoso, porém,

normalmente um grande número de bactérias é efetivamente removido através de

processos de filtração mecânica e biológica, adsorsão por partículas do solo e decaimento

primário pela modificação de seu ambiente. Dessa forma, diversos autores aceitam que

esse tipo de contaminação é bastante atenuado em poucos metros de solo.Por outro lado, existem informações sobre a permanência e sobrevivência de

vários microorganismos no meio ambiente natural. CETESB (1977) cita como exemplo

que foi observado que a Endamoeba thiphosa sobrevive cerca de uma semana em águas

poluídas, e que a Salmonela thiphosa sobreviveu cerca de um mês ou mais na forma de

um quisto.

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O tipo de solo influi diretamente na eliminação dos coliformes, sendo que em

areia fina e argilosa deverá ocorrer grande redução nos primeiros metros de solo. Em

areia grossa e saturada tem-se notícia de que as bactérias podem alcançar distâncias de

algumas centenas de metros, e que elas podem sobreviver mais que um ano em condiçõesfavoráveis.

De acordo com Gerba (1988), cerca de 120 tipos de vírus são excretados em fezes

humanas e comumente podem estar presentes em resíduos domésticos. São mostrados

abaixo alguns exemplos e as doenças relacionadas:

• Poliovirus - meningite, paralisia, febre;

• Coxacrie A - meningite, herpangina, febre e problemas respiratórios;

• enterovirus 72 - hepatite tipo A (hepatite infecciosa);

• Calicivirus - gastroenterite;

• Rotavirus - diarréia.

Os vírus se comportam de maneira semelhante às bactérias quanto ao decaimento

inicial, porém existem tipos resistentes que podem sobreviver mais tempo. São citados os

casos do Coxacrie A2, causador de hepatite, que pode sobreviver 10 semanas, e o

Poliomyelitis V , que pode sobreviver até 6 meses.

3. ÁREAS UTILIZADAS PARA DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS - FONTES DE

CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Como citado anteriormente, os resíduos produzidos pelas atividades humanas são

tratados de acordo com sua constituição e estado físico. Normalmente, os rejeitos sólidos

são concentrados, e os líquidos tratados e diluídos, sendo em seguida colocados no

ambiente sob uma forma de disposição. Essas áreas utilizadas para disposição de resíduos

são fontes potenciais de contaminação de águas subterrâneas, além de outros tipos de

atividades e empreendimentos. Pode-se relacionar como fontes de contaminação mais

comuns a nível geral:

• Áreas de disposição de resíduos sólidos (urbanos e industriais);

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• Lagoas de tratamento de efluentes industriais;

• Disposição de esgoto;

• Disposição de resíduos radioativos;

• Atividades agrícolas;

• Vazamentos de petróleo e derivados;

• Rejeitos de atividades mineradoras.

As áreas utilizadas para disposição de resíduos sólidos, principalmente, e também

as lagoas de tratamento de efluentes industriais, são as fontes mais comuns e sobre as

quais existem mais relatos de problemas de contaminação em nosso país. Os resíduos

sólidos domésticos merecem cuidado especial por apresentar em sua composição

quantidades variáveis de materiais potencialmente perigosos, representantes de quase

todos os principais grupos de poluentes: poluentes orgânicos, metais pesados, compostos

nitrogenados e bactérias e vírus.

Em função desses fatores (importância do problema no Brasil e características dos

poluentes) nesse texto serão tratadas das áreas de disposição de resíduos, e de acordo com

a origem do material, ou seja, doméstico (urbano) ou industrial.

3.1. Áreas de Disposição de Resíduos Sólidos Urbanos

A disposição final dos resíduos sólidos urbanos é de responsabilidade dos órgãos

governamentais, no caso, as prefeituras municipais. Esses órgãos na maioria das vezes

não dispõem de forma adequada os resíduos gerados no município, não observando as

limitações impostas pelo ambiente e desobedecendo regras e técnicas de manejo

adequado do local destinado. É justamente esse descaso e a opção por alternativas de

disposição de baixo custo - lixões a céu aberto, e em alguns casos a disposição de

resíduos industriais juntamente com os domésticos - que fazem das áreas de disposição de

resíduos urbanos uma das principais fontes (se não a principal) de poluição no Brasil.

Além disso, uma boa parte do lixo urbano não é coletada, permanecendo ao lado das

residências ou sendo despejada em terrenos baldios, encostas e cursos d’água., o que

contribui para piorar ainda mais o quadro. De acordo com IBGE (in IPT, 1995), o

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brasileiro convive com a maioria do lixo que produz, que em 1991 atingia cerca de 250

mil toneladas produzidas por dia. Desse total, apenas uma parcela recebia um tratamento

mais adequado, de acordo com o gráfico do figura 8. Mais adiante, serão discutidas as

várias formas de disposição de resíduos utilizadas - lixão a céu aberto, aterro controlado eaterro sanitário - e serão apresentadas suas características e o nível de risco ambiental

proporcionado por cada uma.

Destino do Lixo

76%

13%

10% 1%

Céu Aberto

Aterro Controlado

Aterro Sanitário

Outros*

*Usinas de compostagem e incineração

Figura 8 - Disposição final do lixo no Brasil (Adaptado de IPT, 1995).

De uma forma geral, essas áreas recebem resíduos originados nas residências,

estabelecimentos comerciais (supermercados, bares, restaurantes), limpeza pública,

serviços de saúde e hospitalar, entulho, e em alguns casos, até industrial. Esses tipos de

resíduos apresentam, em sua composição, uma gama de materiais potencialmente

perigosos, em especial os originados em hospitais e indústrias, que necessitam de um

tratamento diferenciado do restante: o lixo hospitalar deve ser incinerado e o industrial

disposto em local separado e, dependendo de suas características, ser processado de

forma conveniente. Nos tipos restantes, que de uma forma geral podem ser classificados

como resíduos domésticos e cuja destinação final seria o aterro sanitário, os materiais

potencialmente perigosos que normalmente ocorrem são tintas, solventes, pesticidas

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(oriundos de serviços de jardinagem), repelentes, óleos lubrificantes, baterias, pilhas,

frascos de aerosóis e lâmpadas fluorescentes. São materiais considerados potencialmente

perigosos por possuírem substâncias inflamáveis, corrosivas, oxidantes ou tóxicas.

Por outro lado, também são constituintes dos resíduos urbanos uma série demateriais que poderiam ser reciclados, como vidro, metal, plástico e papel. A figura 9

mostra composição física média do lixo domiciliar produzido no Brasil (IPT, 1995).

Composição Média do Lixo no Brasil

25%

65%

3% 4%3%

VidroMetal

Plástico

Papel

Outros

Figura 9 - Composição percentual média do lixo doméstico no Brasil (IPT, 1995).

Como pode ser observado, o material reciclável representa 35% do volume total

de lixo produzido no país. O restante do material (65%) é constituído por resíduos

orgânicos (restos de animais mortos, alimentos, restos de podas de árvores e mato),

rejeitos inertes de difícil reciclagem (entulho, por exemplo), lixo hospitalar e outros

resíduos domésticos variados (óleos lubrificantes, tintas, pesticidas, etc.). De acordo comTchobanoglous et al (1993), a redução do volume de resíduos na fonte, através de coleta

seletiva de material para reciclagem, é um dos principais elementos do sistema moderno

de gerenciamento de resíduos urbanos.

Do ponto de visa da contaminação de águas subterrâneas, o material que oferece

risco é, em sua maior parte, representado pelos resíduos orgânicos, lixo hospitalar e

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Na década de 70 vários estudos realizados na América do Norte e Europa

começaram a mostrar os problemas de poluição de águas subterrâneas causadas por

aterros sanitários. Em situações onde os aterros foram instalados em áreas de material

geológico relativamente permeável, como arenitos, conglomerados e rochas fraturadas, ochorume pode atingir o aquífero e contaminar áreas muitas vezes maiores que a ocupada

pelo aterro. Um exemplo dessa situação é mostrado por Kimmel & Braids (1974), onde

um aterro foi instalado sobre sedimentos arenosos glaciodeltáicos, moderadamente

permeáveis. O desenvolvimento de uma extensa pluma de contaminação foi detectado

pela variação de concentração de cloreto, como é mostrado na figura 10. Os

contaminantes entraram no aquífero e desenvolveram a pluma por várias centenas de

metros na direção do fluxo. De acordo com os autores, essa contaminação estavadesenvolvendo-se por um período de 35 anos, e certamente continuaria por muitas

décadas.

230

220

210

200

Aterro

Areia

Cloreto (mg/l)

Direção do fluxo

Nível d'água

Argila

50

0 150 300 metros

Escala Horizontal

Elevação (m)

Figura 10 - Pluma de contaminação gerada por infiltração de chorume em aquífero

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arenoso. A zona contaminada é representada pelos contornos de concentração de Cl- na

água subterrânea. (Kimmel & Braids, 1974).

Outros casos de contaminação gerada desse forma começaram a comprometeraquífero responsáveis pelo abastecimento de água de populações vizinhas, e ficou

constatado que os processos físicos e químicos que ocorrem entre o chorume e os

componentes do solo muitas vezes são incapazes de causar uma atenuação satisfatória da

carga contaminante. Desde então a aumentou a preocupação com a instalação desse tipo

de empreendimento em áreas geologicamente mais adequadas, bem como surgiram

estudos de técnicas de disposição e manejo de aterros mais apropriadas. Esse conjunto de

medidas é atualmente denominado de sistema de gerenciamento de resíduos urbanos, quevisa dar um tratamento adequado ao lixo desde sua origem ao aterro sanitário, e

controlando e monitorando esse aterro para que os riscos de contaminação sejam os

mínimos possíveis. Esse sistema de gerenciamento pode ser resumido, segundo

Tchobanoglous et al. (1993), em seis elementos funcionais, que interrelacionam-se de

acordo com o diagrama apresentado na figura 11.

Geração deResíduos

Manuseio,separação,

armanezagem eprocessamentodos resíduos na

fonte

Coleta

Transferência eTransporte

Separação,processamento etransformação deresíduos sólidos

Disposição Final

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Figura 11 - Diagrama mostrando as interrelações entre os elementos funcionais de

um sistema de gerenciamento de resíduos sólidos urbanos (Tchobanoglous et al, 1993).

Dentro desse sistema, é fundamental que em cada etapa os resíduos sejam tratadosadequadamente, obedecendo técnicas especialmente desenvolvidas. Como visto, a etapa

final - disposição dos resíduos - é a que relaciona-se com o risco de contaminação de

águas subterrâneas, e é imprescindível que a área destinada, o aterro sanitário, esteja

localizado em um ambiente com características geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas

favoráveis, bem como o aterro seja construído e operado obedecendo normas e técnicas

adequadas.

3.1.1. Definição de Áreas Adequadas para Instalação de Aterros Sanitários

De acordo com IPT (1995), os estudos para seleção de áreas para instalação de

aterros sanitários podem ser divididos em duas etapas: a pré-seleção de áreas, onde são

analisados e compilados dados já existentes sobre o meio físico e características

sócioeconômicas, e estudos para viabilização de áreas pré-selecionadas, onde é feita uma

análise mais criteriosa das características do meio para avaliar se o local é apropriado, doponto de vista de proteção e preservação ambiental. Na etapa de pré-seleção são

analisadas informações de cárater mais geral sobre características:

• Geológico-geotécnicas - unidades geológico-geotécnicas; principais feições

estruturais.

• Pedológicas - tipos de solos, identificação de solos aproveitáveis como material de

empréstimo; identificação de processos atuantes no meio físico.

• Geomorfológicas - compartimentação e características das unidades que compõe o

relevo; declividade.

• Hidrológicas e hidrogeológicas - profundidade do lençol freático; áreas de recarga de

águas subterrâenas; mananciais, bacias e corpos d’água de interesse ao abastecimento

público; áreas de proteção de mananciais.

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• Climáticas - regime de chuvas e precipitação (série histórica); direção e intensidade

dos ventos.

• Sobre a legislação - localização de áreas de proteção ambiental, áreas de proteção de

mananciais, parques, reservas, áreas tombadas, etc.; zoneamento urbano da cidade.

• Sócioeconômicas - valor da terra; uso e ocupação dos terrenos; distância da área em

relação ao centro atendido; integração a malha viária; aceitação da população e

entidades organizadas.

A partir desse estudo preliminar são identificadas algumas áreas mais favoráveis,

que posteriormente serão alvo de estudos específicos e detalhados. Essas áreas mais

favoráveis podem ser classificadas nas categorias recomendada, recomendada com

restrições e não recomendada, de acordo com o grau de adequabilidade atingido em

função da análise das informações sobre o meio físico e características socioeconômicas.

Na tabela 4 são apresentados os critérios para avaliação do potencial de áreas para

instalação de depósitos de resíduos urbanos, nessa fase de pré-seleção.

Tabela 4 - Critérios para avaliação de áreas para instalação de aterros sanitários.

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁREAS

Dados necessários Recomendada Recomendada comrestrições

Não recomendada

Vida útil maior que 10 anos (10 anos, a critério do órgão ambiental)Distância do centro menor que 10 Km 10-20 Km maior que 20 km

Zoneamentoambiental

áreas sem restrições no zoneamentoambiental

Unidades deconservaçãoambiental ecorrelatas

Zoneamento urbano vetor de crescimentomínimo

vetor de crescimentointermediário

vetor de crescimentomáximo

Densidadepopulacional

baixa média alta

Uso e ocupação daterra

áreas devolutas ou pouco utilizadas ocupação intensa

Valorização da terra baixa média altaAceitação dapopulação e

entidades

boa razoável inaceitável

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ambientaisDistância de cursosd’água (córregos,nascentes, etc.)

maior que 200 m menor que 200 m, com aprovação do órgãoambiental

Fonte: IPT (1995)

Como observado na tabela acima, nessa fase de pré-seleção das áreas as

características sócioeconômicas recebem maior atenção. Normalmente, com base nessa

avaliação, devem ser selecionadas as áreas preliminarmente mais recomendadas e que

posteriormente deverão ser alvo de estudos mais detalhados, com maior ênfase às

características do meio físico frente ao empreendimento a ser instalado. Essas

características relacionam-se principalmente a capacidade do local em atenuar a cargacontaminante e isolá-la de aquíferos, bem como de águas superficiais.

De acordo com Cottas (1991), na fase de detalhamento dos estudos para seleção

de áreas adequadas - fase que é denominada por IPT (1995) de viabilização de áreas pré-

selecionadas - devem ser levados em consideração essencialmente três fatores geológicos:

• propriedades dos solos que os qualifiquem para material de cobertura das células de

resíduos;

• condições de drenagem superficial dos terrenos;• condições de drenabilidade de solos e rochas.

Os dois primeiros fatores determinam a aptidão das áreas para aterros de resíduos

domésticos e industriais. Os locais mais apropriados devem apresentar solos de fácil

escavabilidade e com boas características como material de aterro, ou seja, solos

homogêneos (porcentagens próximas de areia fina, silte e argila) com baixos valores de

limite de liquidez e índice de plasticidade - essas características qualificam o solo como

material de cobertura das células de lixo. O terreno deve apresentar baixa declividadepara evitar problemas com o escoamento superficial de águas pluviais.

O terceiro fator - drenabilidade de solos e rochas - está relacionado ao risco de

contaminação de águas subterrâneas, e deve ser tratado de maneira diferente para resíduos

urbanos e industriais. Segundo o autor, são mais apropriados para disposição de resíduos

urbanos locais com solos permeáveis e lençol freático profundo, pois a carga

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contaminante presente no chorume é constituída predominantemente por poluentes

biológicos e a zona de aeração (zona não saturada) seria capaz de degradar este tipo de

contaminante. Porém, como discutido anteriormente, além de existir outros tipos de

contaminantes perigosos no chorume, CETESB (1977) cita exemplos de bactérias e vírussurpreendentemente persistentes e móveis em solos e águas subterrâneas. No entanto, o

autor faz a ressalva de que o grau de permeabilidade e o conteúdo em argila são

importantes no processo de retenção de contaminantes. Dessa forma, locais com areias e

arenitos grosseiros muito permeáveis são inadequados, sendo mais apropriadas áreas com

solos areno-argilosos de granulação média a fina e medianamente permeáveis. No caso de

aterros de resíduos industriais, são consideradas mais adequadas áreas com solos

impermeáveis na base do aterro, para garantir que os contaminantes químicos de altapersistência em solos e águas subterrâneas fiquem isolados e sejam tratadas

quimicamente para descontaminação e então possam seguir para a disposição final.

Uma metodologia mais elaborada de seleção de áreas para disposição de resíduos,

onde as características do meio são classificadas de acordo com seu grau de

adequabilidade em intervalos definidos de variação é apresentada por Zuquette et al

(1994). É uma metodologia de mapeamento geotécnico específica, proposta para escalas

entre 1:100.000 e 1:25.000. Os atributos considerados são relacionados às característicasdo substrato rochoso, materiais inconsolidados, águas superficiais e subterrâneas,

processos geológicos, relevo e condições climáticas. Os atributos são classificados, de

forma a permitir a definição e delimitação de unidades, em quatro classes:

• Favorável: o atributo apresenta características adequadas para disposição de resíduos;

• Moderada: apresenta características não apropriadas para disposição de resíduos,

porém a correção é possível com baixos custos e mecanismos tecnológicos comuns;

• Imprópria: apresenta características não apropriadas, e existe a necessidade de

mecanismos tecnológicos especiais para correção;

• Restritiva: as características são impróprias, e a ocupação com área de disposição de

resíduos pode produzir impacto ambiental intenso. Para adaptar o local de forma a

permitir a instalação do empreendimento, seria necessária a aplicação de mecanismos

tecnológicos muito especiais a custos muito elevados.

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Essa classificação é apresentada na tabela 5, onde podem ser observados os

atributos considerados importantes para a avaliação da aptidão de locais para instalação

de aterros sanitários, bem como os níveis de variação que os classificam como

apropriados ou não.

Tabela 5 - Principais atributos e níveis de variação para seleção de áreas

adequadas para disposição de resíduos sólidos urbanos.

Componentes Atributo ClassesFavorável Moderada Imprópria Restritiva

1.Litologia Arenitos CalcárioAquíferos Aquíferos

Substrato 2. Profundidade (m) >15 5 - 10 4/negativa >5/negativa 5 / 15 >20

26. Formas de encostas encostas íngremes muito íngremesRelevo relevo planas planas inundáveis inundáveis

27. Limite entre (>200m) (>200m) próximo coincidentebacias de drenagem distante (200m) distante (100m)

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28. Zona alagada não não não ocorre29. Zona de não não período retorno período retornoinundação >20 anos 2000 mm/ano >3000 mm/ano

Fonte: Zuquette et al., 1994.

Essa classificação apresentada na tabela abrange uma grande quantidade de

parâmetros importantes em relação a proteção ambiental e permite uma avaliação

bastante precisa da adequabilidade do local frente a possível instalação de um aterro

sanitário. Porém, para obtenção dessa série de informações a respeito dos 32 atributos

listados na tabela, é necessária a execução de uma variedade de estudos, realizadosatravés de técnicas de investigação correntemente empregadas pela Geologia de

Engenharia., além da análise dos dados da etapa de pré-seleção. As técnicas utilizadas

podem ser resumidas em fotointerpretação, ensaios geofísicos, sondagens a trado e

percussão, sondagens mecânicas, ensaios “in situ” (bombeamento, infiltração, etc.) e em

laboratório (análise físico-química da água; granulometria, limites de Atterberg,

permeabilidade, compactação de solos, etc.).

Dessa forma, após toda essa série de estudos e análise dos resultados obtidos, aavaliação do local pode ser concluída. Ainda assim, de acordo com IPT (1995), mesmo

que nesse momento a área seja classificada como adequada, não fica eliminada a

necessidade de apresentação de um Estudo de Impacto Ambiental para a instalação do

aterro sanitário. A execução desse estudo é importante, pois uma vez que é acompanhada

pelo órgão ambiental responsável e com a participação da sociedade, permitirá uma

solução final de melhor qualidade e menos sujeita e contestações. Uma vez concluídas

essas etapas, o empreendimento poderá ser instalado no local, obedecendo normas etécnicas de instalação e manuseio adequadas.

3.1.2. Áreas de Disposição de Resíduos Urbanos - Formas Adequadas de Instalação e

Operação

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A forma de disposição adequada de resíduos sólidos urbanos é em aterros

sanitários. Aterro sanitário pode ser definido como forma de disposição final de resíduos

sólidos urbanos no solo, através de confinamento em camadas cobertas com material

inerte (geralmente solo). Esse empreendimento deve seguir normas operacionaisespecíficas, de modo a evitar danos ou risco à saúde pública e à segurança, minimizando

os impactos ambientais (IPT, 1995).

Como visto anteriormente, a maior parte do lixo produzido no Brasil é disposta

em lixões a céu aberto (76%), seguidos de aterros controlados (13%) e aterros sanitários

(10%). O restante (1%) recebe tratamento - compostagem, reciclagem e incineração.

Um lixão é uma forma totalmente inadequada de disposição de resíduos sólidos,

onde esses resíduos são dispostos diretamente sobre o solo, sem qualquer cuidado deproteção ao ambiente. O lixo disposto dessa forma favorece a proliferação de vetores de

doenças (moscas, baratas, ratos), geração de odores e contaminação de águas superficiais

e subterrâneas pelo escoamento e infiltração de chorume. Pontos negativos desse tipo de

disposição são também a total ausência de controle sobre os tipos de resíduos recebidos -

observando-se normalmente o descarte de lixo hospitalar e industrial - e a presença de

catadores e às vezes até a criação de animais.

O aterro controlado é caracterizado por causar apenas poluição localizada. Osresíduos são dispostos no solo obedecendo princípios de engenharia para confiná-los. Ao

final de cada jornada de trabalho os resíduos confinados em células recebem uma

cobertura de material inerte. Esse tipo de disposição normalmente não dispõe de

impermeabilização da base, sistemas de drenagem e tratamento de chorume e sistema de

dispersão de gases. Dessa forma, o chorume pode infiltrar e contaminar as águas

subterrâneas.

Um aterro sanitário obedece normas adequadas de instalação e operação, de formaa não apresentar os problemas citados nos dois tipos descritos acima. Como foi visto

anteriormente, nesse tipo de empreendimento, a escolha do local é fruto de um processo

detalhado de escolha e avaliação da aptidão da área. Em seguida, é desenvolvido o

projeto de instalação e operação, que conta com uma série de componentes que objetivam

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garantir a operação segura do aterro e minimizar os riscos ambientais. Segundo IPT

(1995), esse projeto deve definir os seguintes componentes:

a) Sistema de tratamento de resíduos. Esse componente visa garantir a função sanitária

do aterro e a conservação ambiental. Atualmente, são conhecidas duas alternativas: Otratamento a longo prazo (secular) ou anaeróbico tradicional, e tratamento de resíduos

acelerado. O tratamento anaeróbico tradicional é a simples disposição e cobertura do

lixo até sua inertização, que pode levar até centenas de anos. O tratamento de resíduos

acelerado procura, através de digestão aeróbica, inoculação biológica ou recirculação

de chorume, tornar mais rápidos o processos que transformam os resíduos em material

inerte.. O tratamento através de digestão aeróbica consiste na injeção de ar nas células

de lixo através de sistema de controle e bombeamento de ar, o que aumentasensivelmente os custos de operação do aterro. Porém, do ponto de vista de aceleração

dos processos, é muito mais rápido, facilitando o tratamento final do chorume,

evitando a formação de gases perigosos e aumentando a estabilidade mecânica do

aterro. O tratamento por inoculação biológica consiste em inserir microorganismos

específicos desenvolvidos em reatores nas células de lixo. Esses microorganismos

transformam a fração orgânica sólida em líquidos e gases, possibilitando

posteriormente a abertura das células e separação de inertes e compostos orgânicos,com tratamento dos líquidos gerados e queima dos gases. Esse processo permite um

grande redução no volume, porém apresenta as desvantagens de estar ainda em fase

experimental, com resultados a serem comprovados. Além disso, exige o

acompanhamento de uma equipe especializada para controle rigoroso de todas as fases

do projeto, o que resulta em custos adicionais. Uma outra alternativa é a recirculação

de chorume. Os líquidos percolados são concentrados e coletados e reintroduzidos no

aterro. De acordo com Gonzalez (1995), a recirculação dos líquidos facilita odesenvolvimento do processo de digestão anaeróbica, pois o aumento do teor de

umidade causa uma homogeneização dos componentes bioquímicos. Porém, este

processo não se mostra tão efetivo como os dois anteriores.

b) Sistema de impermeabilização da base. Esse sistema objetiva isolar os resíduos do

meio físico, evitando eventuais infiltrações de líquidos e gases, e deve ser usado

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principalmente quando o solo local não satisfaz as condições de textura e

permeabilidade adequadas, de acordo com a tabela 5. Esse isolamento é feito através

de camadas impermeáveis denominadas de liners, que podem ser constituídos por

argila, membranas artificiais (normalmente denominadas de geomembranas), ou deambos (Gray, 1995). Normalmente, os liners de argila devem ter espessura mínima de

1,0 m e permeabilidade inferior a 10-7 cm/s. As geomembranas devem apresentar

características como alta capacidade de isolamento, durabilidade, resistência

mecânica, resistência a intempéries e facilidade de instalação (Koerner & Wilson-

Fahmy, 1995). São compostas por polímeros como polietileno ou PVC, por exemplo.

Além disso, é necessário o tratamento da fundação do aterro, que envolve a captação e

drenagem de águas naturais que porventura existam no solo.c) Sistema de operação. Consiste do processo de aterramento dos resíduos ou a formação

das células. Existem três alternativas tradicionais, cuja escolha depende das

características físicas e geográficas do local: método da trincheira, método da rampa e

método da área. O primeiro consiste na abertura de trincheiras no solo e disposição do

lixo com posterior cobertura. O método da rampa consiste na escavação da rampa onde

o lixo é colocado e compactado pelo trator e posteriormente coberto. Esse método é

empregado em áreas planas com solos de alta escavabilidade. O método da área éempregado em locais onde a topografia é irregular, procurando adaptar as células de

lixo ao local.

d) Sistema de cobertura. Tem a função de proteger a superfície das células de resíduos

para evitar a proliferação de vetores de doenças, diminuir a quantidade de líquidos

percolados, reduzir a exalação de odores, permitir o tráfego de veículos, eliminar a

queima de resíduos e evitar a saída descontrolada de gases.

e) Sistema de drenagem de águas superficiais. Tem a função de orientar o escoamentosuperficial das águas pluviais, evitando sua infiltração nas células de resíduos, bem

como impedir a instalação de processos erosivos.

f) Sistema de drenagem de gases e chorume. Esse sistema é necessário para permitir a

dissipação de gases e remoção, captação e condução dos líquidos percolados para

sistema de tratamento. Dessa forma, reduz as pressões geradas pelos líquidos dentro

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do aterro e diminui o risco de infiltração desses no subsolo. De acordo com

Tchobanoglous et al. (1993), o sistema de coleta de chorume envolve uma rede canais

de dreno com brita e tubos perfurados interligados, localizados na base de planos

inclinados de modo a formar divisores de água, que conduzem o chorume ao sistemade tratamento. Os gases são drenados por tubos verticais que atravessam todo o aterro,

associados a drenos horizontais que facilitam a drenagem mais eficiente da massa de

resíduos.

g) Análise da estabilidade do aterro. Esse componente consiste no monitoramento de

movimentos verticais e horizontais do maciço devido a compactação dos resíduos. É

necessário para garantir um funcionamento seguro do empreendimento.

h) Sistema de coleta e tratamento de líquidos percolados. Os líquidos captados nosistema de drenagem de chorume são direcionados tanques de coleta, onde devem

receber tratamento para estabilização e purificação.. Existem, atualmente, várias

formas de tratamento de líquidos percolados: recirculação ou irrigação, que consiste,

como o próprio nome diz, em captar o chorume e bombeá-lo novamente para ser

infiltrado no aterro, aumentando a velocidade dos processos de degradação dos

poluentes. Tratamento em lagoas de estabilização, que é baseado na biodegradação da

matéria orgânica contida no chorume através da ação de bactérias aeróbias eanaeróbias. Tratamento por ataques químicos, onde os líquidos são purificados

através de reações químicas específicas, como por exemplo hidrólise enzimática e

hidrólise ácida. Tratamento por filtros biológicos, que consiste passagem dos líquidos

poluídos, através de descarga contínua ou intermitente, em um meio biológico ativado

com bactérias aeróbias ou anaeróbias. Tratamento fotossintético através de aguapé,

tipo de planta que absorve nutrientes, metais pesados e traços orgânicos existentes no

chorume e podem, além de purificar o líquido, produzir biomassa que pode serconvertida em fertilizante, combustível ou ração animal. Este último tipo de

tratamento ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento. Desses tipos de

tratamento, todos, exceto o primeiro, prevém a liberação dos líquidos purificados para

o ambiente.

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i) Sistema de tratamento de gases. Estudos sobre a utilização de gás metano vem sendo

feitos nos últimos em todo o mundo, porém ainda sem resultados conclusivos sobre

sua viabilidade técnica e econômica.

j) Sistema de monitoramento. Consiste em acompanhar e avaliar o comportamento doaterro nos aspectos geotécnico e ambiental. No aspecto geotécnico, deve ser feito o

controle de deslocamentos horizontais e verticais, o controle do nível de gases e

chorume dentro do aterro, e o controle da descarga de chorume através dos drenos, ou

seja, é analisada a estabilidade física do empreendimento. Esse monitoramento é

efetuado com a medidores de deslocamentos verticais e horizontais e medidores de

vazão. O monitoramento ambiental envolve o controle de qualidade das águas

superficiais e subterrâneas, o controle da qualidade do ar, o controle da poluição nosolo e o controle de vetores de doenças. Esse acompanhamento é realizado com a

instalação de piezômetros e poços de monitoramento, e com análises físico-químicas

e biológicas. Mahler & Oliveira (1997) descrevem a possibilidade de utilização de um

sistema de controle remoto para monitoramento completo (aspectos geotécnicos,

ambientais e inclusive condições meteorológicas), automático e permanente.

Todos esses componentes são necessários para o funcionamento de um aterro

sanitário, de forma a constituir uma obra estável no aspecto geotécnico e segura do pontode vista ambiental. Deve ainda ser elaborado um plano de fechamento final do aterro,

visando definir sua recuperação e ocupação depois de cessada sua vida útil. Todos os

sistemas de drenagem, tratamento e monitoramento devem ser mantidos em operação

mesmo depois desse fechamento, pois como discutido, um longo período de tempo é

necessário para a completa inertização dos resíduos.

3.2. Disposição de Resíduos e Efluentes Industriais

As altas concentrações de contaminantes e algumas formas de disposição fazem

com que os efluentes e resíduos industriais ofereçam grande risco de contaminação de

águas subterrâneas (Guedes, 1991; Haddad, 1991; Rebouças, 1992). No entanto é difícil

fazer uma caracterização generalizada das áreas utilizadas para disposição desses

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resíduos e efluentes devido a grande diversidade de atividades industriais e a uma

diversidade ainda maior de tipos de contaminantes gerados.

Uma caracterização de risco de contaminação por tipo de indústria existente no

estado de São Paulo foi realizada por CETESB (1977). De acordo com este órgão, oselementos específicos de poluição industrial são cianetos (CN-), cloretos (Cl-), metais

pesados e em especial o cromo (Cr), Nitrogênio (N), enxofre (S) e fósforo (P), e o

parâmetro demanda química de oxigênio (DQO). Dessa forma foi estabelecida uma

relação entre os principais tipos de industrias do estado e os elementos que caracterizam

a poluição gerada por cada uma delas. Os principais tipos de indústria eram alimentícias,

de papel e celulose, curtumes, químicas e petroquímicas, e têxteis. Os elementos que

caracterizam a poluição gerada por indústrias alimentícias são fósforo e nitrogênio, e aDQO. Para as indústrias de papel e celulose os elementos são cloretos, mercúrio e

enxofre, e DQO. Nos curtumes, além do parâmetro DQO, o cromo e os cloretos são os

elementos que se relacionam . As indústrias químicas e petroquímicas têm nos cianetos e

fenóis os elementos mais importantes. As usinas de cana de açúcar não foram

consideradas devido à prática comum de retorno do efluente (normalmente denominado

de restilo ou vinhoto) à lavoura e por este ser composto principalmente por carbohidratos

de baixo potencial de contaminação de águas subterrâneas.Porém, como a contaminação das águas subterrâneas está relacionada a forma de

disposição dos resíduos e efluentes, e existem outros tipos de indústrias em proporções

menores, mas com alto potencial de contaminação (metalúrgicas, de produtos plásticos,

farmacêuticas, produtos de limpeza, etc.), o problema ainda não pode ser tratado de

maneira satisfatória dentro de cada um dos grupos citados acima.

Uma abordagem relacionada ao estado físico dos resíduos (sólido e semi-sólido

ou líquido) e a forma de disposição pode oferecer uma visão mais efetiva do problema.Muitas indústrias utilizam lagoas para armazenamento ou concentração de

líquidos e efluentes, e em alguns casos dispõe os resíduos sólidos no mesmo local

(Zuquette et al., 1992). Esse tipo de disposição, além de tanques e tubos de drenagem de

substâncias tóxicas são fontes de contaminação de águas subterrâneas. Nesse caso, o

risco de contaminação não está relacionada diretamente a quantidade de resíduos

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produzida, não sendo necessariamente as indústrias maiores que oferecem maior perigo.

Normalmente, essas indústrias, apesar de gerar uma carga contaminante muito grande,

possuem sistemas mais sofisticados de disposição, tratamento e monitoramento desse

material, o que não ocorre com empresas menores, que estão amplamente disseminadas eproduzindo substâncias tóxicas em quantidades consideráveis, e muitas vezes suas

formas de disposição são pouco controladas. Por outro lado, as indústrias que têm maior

controle sobre a disposição de seus efluentes não estão livres de acidentes, o que, devido

a alta concentração e quantidade de resíduos, pode causar sérios danos às águas

subterrâneas.

Outras variáveis importantes na avaliação do potencial de contaminação por

resíduos industriais são o nível de risco oferecido pelos resíduos gerados por tipo deindústria, e a capacidade dos processos de tratamento em eliminar ou reduzir a

concentração de grupos específicos de contaminantes.

O nível de risco relacionado ao tipo de atividade industrial pode ser caracterizado

baseado em dados publicados na literatura. Esse tipo de caracterização foi feito por

Foster & Hirata (1991), o que permitiu a elaboração da tabela 6, que é uma adaptação

baseada no trabalho citado para os tipos de indústrias mais importantes.

Tabela 6 - Nível de risco oferecido pelos resíduos gerados em relação ao tipo de

atividade industrial

Concentração relativa

Atividade pH Salinidade Nutriente MatériaOrgânica

Hidrocar-bonetos

Patogên. MetaisPesados

Sintéticosorgânicos

I.P.C

Ferro e aço 6 b b m m b m m 2Processam.Metais

7-10 b b b b b a a 3

EngenhariaMecânica

- b b b a b a m 3

Metais nãoFerrosos - b b b b b a b 2

Miinerais n.metálicos

- a b b b b b b 1

Refinaria dePetróleo

- b m a a b b m 3

Plásticos - a b m m b b a 3Químicosorgânicos

7 m b m a m m a 3

Químicosinorgânicos

- m b b b b a b 2

Farmacêut. - a m a b m b a 3Móveis - m b m b b b m 1

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Papel ecelulose

8 b m m b b b m 2

Produtos delimpeza

- m b m m m b b 2

Têxteis - m m a b b b m 2Curtumes - a m m b b m a 3Alimentos ebebidas

- m a a b a b b 1

Praguicidas - m b b b b b a 3Fertilizantes - a a b m b b m 2Açúcar eÁlcool

- a a a m b b b 2

Eletro-eletrônicos

- b b b a b m a 3

(b) - baixa, (m) - média, (a) - alta concentração; I.P.C. - Índice de Potencial de

Contaminação de Águas Subterrâneas.

Fonte: Foster & Hirata (1991)

Como pode ser observado na tabela 6, o índice de potencial de contaminação

procura classificar o tipo de atividade de acordo com o nível de periculosidade oferecidopelos resíduos gerados. Essa classificação foi realizada com base nos parâmetros pH,

salinidade, e concentração de contaminantes, observando e ponderando o nível de perigo

relativo oferecido por cada tipo de contaminante. Dessa forma, atividades que geram

resíduos classificados com índice 1 são as potencialmente menos nocivas e aquelas

classificadas com índice 3 apresentam o mais alto nível de perigo. Essa classificação

aplica-se aos resíduos e efluentes gerados não tratados.

De acordo com Guedes (1991) a solução para os problemas de contaminação porresíduos industriais está na diminuição ou redução drástica dos resíduos perigosos ainda

no processo industrial.

Rebouças (1992) cita, além do controle dos poluentes no processo industrial, a

política ambiental dos países desenvolvidos obrigou as indústrias a buscar processos de

conversão dos resíduos em materiais menos perigosos. Atualmente existem vários

processos de tratamento de resíduos, como redução e oxidação química, sedimentação,

clarificação, flotação, filtração, troca iônica, aeração, adsorsão, processos biológicos,dessalinização, incineração e tratamento térmico, entre outros, que objetivam diminuir a

concentração de poluentes a níveis aceitáveis. Porém a eficácia desses processos é

variável, dependendo do tipo de poluente.

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