Conceito Funções Essenciais do Solo Funções Essenciais do Solo

Conceito
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS
Engenharia Ambiental - Noturno
Do ponto-de-vista físico, o SOLO é um sistema constituído por
CONSERVAÇÃO E RECUPERAÇÃO DOS SOLOS
partículas orgânicas e minerais de diferentes tamanhos e
composições, distribuídas umas em relação às outras em uma
estrutura que confere ao solo porosidade.
Características Básicas do Solo e Contaminante
Campinas
03 e 08 de agosto de 2005
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Funções Essenciais do Solo
Funções Essenciais do Solo
O que o solo faz?
Regular a água
Solo saudável nos fornece ar limpo e água, campos e florestas,
área produtiva e diversos meios de vida, e maravilhosos cenários.
O solo ajuda a controlar o percurso
da água proveniente de chuva,
derretimento de gelo e irrigação.
O solo faz isso tudo através da
realização de cinco funções
essenciais:
1. Regular água
2. Dar sustento a plantas e
animais
A água e os compostos
dissolvidos fluem sobre a terra ou
percolam através do solo.
3. Filtrar poluentes potenciais
4. Auxiliar o ciclo de nutrientes
5. Sustentar estruturas
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Funções Essenciais do Solo
Funções Essenciais do Solo
Dar sustento a plantas e animais
Filtrar poluentes potenciais
Os minerais e micróbios no solo são
responsáveis por:
A diversidade e produtividade dos
organismos vivos dependem do solo.
• filtrar
• degradar
• imobilizar
• desintoxicar materiais orgânicos e
inorgânicos, incluindo produtos
residuais provenientes de atividades
municipais e de empresas.
Quão mais produtivo o solo,
maior a diversidade da
comunidade de plantas e
animais.
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Funções Essenciais do Solo
Funções Essenciais do Solo
Auxiliar o ciclo de nutrientes
Sustentar estruturas
Carbono, nitrogênio, fósforo e muitos
outros nutrientes são armazenados,
transformados e reciclados através
do solo.
Isto é importante para mantê-los
longe do nosso sistema aquático.
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Funções Essenciais do Solo
Funções Essenciais do Solo
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Caracterização do Solo
Caracterização do Solo
A matriz do solo está formada por
cinco componentes principais
Minerais
(50%)
Aproximadamente 15% da
matéria orgânica consiste
Ar e Água
(25 – 50%)
em resíduo fresco
proveniente da vegetação
local.
Matéria Orgânica
(3 - 6%)
Organismos Vivos
(1%)
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Caracterização do Solo
Caracterização do Solo
A microflora do solo é
Os compostos orgânicos dos
responsável por 90% da
resíduos vegetais são
decomposição da matéria
transformados pelos
orgânica presente.
organismos presentes no
solo.
10-30% da matéria orgânica
(fração ativa) é responsável
Os organismos criam
pela manutenção dos
subprodutos, ´resíduos e
microorganismos do solo.
parede celular.
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Caracterização do Solo
Caracterização do Solo
- Cadeia alimentar no solo
A matriz do solo define o tipo
de solo, que, juntamente
com as condições
particulares do local,
frequentemente limitam a
seleção de um processo
particular de tratamento.
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Caracterização do Solo
Caracterização do Solo
Alguns dados do solo que podem ser obtidos com relativa facilidade e que
2. Heterogeneidade
controlam a eficiência de uma tecnologia de remediação são:
Um solo demasiadamente heterogêneo pode impedir o uso de tecnologias
1. Tamanho da partícula
in situ que dependem do fluxo de um fluido.
Argilas (<0,002mm), Sedimentos (0,002 – 0,05 mm) e Areia (0,05 – 2,0 mm)
Canais indesejados de fluidos podem ser criados nos solos arenosos e
argilosos, resultando em tratamentos inconsistentes.
área/volume dos diferentes tipos de partícula
propriedades físicas, químicas e biológicas do solo
tecnologias de remediação
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Caracterização do Solo
Caracterização do Solo
3. Densidade aparente
4. Permeabilidade
Peso do solo por unidade de volume, incluindo água e espaços (depende
Facilidade ou dificuldade com que um líquido pode fluir através de um meio
de sua umidade).
permeável. Controla as tecnologias de remediação in situ.
Permeabilidade ↓ → eficiência de remoção ↓
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Caracterização do Solo
Caracterização do Solo
5. pH
Chuva ácida
SO2 +OH → H2SO4 → SO4- + 2 H+
NO2 + OH → HNO3 → NO3- + H+
Determina o grau de adsorção de íons pelas partículas do solo, afetando
sua solubilidade, mobilidade, disponibilidade e formas iônicas de um
contaminante e outros constituintes do solo.
pH↑ → mobilidade ↓
Lembrete: pH = - log [H+]
10x >
pH = 6
pH = 7
→
100x >
pH = 5
pH = 7
→
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área atingida por chuva ácida
Caracterização do Solo
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Caracterização do Solo
Efeitos de chuva ácida em uma escultura de pedra
6. Umidade
Uma alta umidade pode impedir o movimento do ar através do solo, o que
afeta os processos de biorremediação, assim como provoca problemas
durante a escavação e transporte, podendo ainda aumentar o custo
durante o uso de métodos térmicos de remediação.
1908
1968
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Caracterização do Solo
Caracterização do Contaminante
7. Matéria orgânica
Antes de selecionar uma tecnologia de remediação, é essencial obter
Constituída de dejetos vegetais e animais (humos).
informações a cerca do tipo de contaminante (orgânico ou inorgânico),
Teor de humos
sua concentração e toxicidade, sua distribuição através da área
contaminante e o meio em que ele se encontra
Mobilidade dos compostos orgânicos
(água ou partícula do solo), entre outras.
Eficiência e certas tecnologias
(extração de vapores, lavagem do solo)
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Caracterização do Contaminante
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Caracterização do Contaminante
Dentre as classes químicas de poluentes, os organoclorados
propagaram-se pelo globo, por meio do ar e das correntes dos corpos
de água, atingindo até as regiões polares.
Os compostos químicos podem ser classificados em orgânicos e inorgânicos.
Orgânicos : são compostos basicamente de átomos de carbono e podem ter
origem antropógena ou natural e podem ser divididos em:
(i) compostos orgânicos voláteis (COV) não halogenados
(ii) COV halogenados
(iii) compostos orgânicos semivoláteis (COS) não halogenados
(iv) COS halogenados
(v) combustíveis
(vi) explosivos
Inorgânicos: não contêm átomos de carbono e incluem os metais.
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Caracterização do Contaminante
Locais onde foram encontrados resíduos de organoclorados
e pesticidas de outras classes (Tardivo, 2004).
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Caracterização do Contaminante
Algumas características físico-químicas importantes para serem
2. Concentração
determinadas em um contaminante são:
Fator de grande importância para definir se a área pode ser
1. Estrutura do contaminante
descontaminada com o uso de tecnologias biológicas, ou se é
necessário utilizar tecnologias físico-químicas ou térmicas
Determina sua polaridade, solubilidade, volatilidade e capacidade para
(concentração de contaminantes versus tolerância dos
reagir com outras substâncias.
microorganismos).
Alguns compostos são resistentes à transformação, enquanto outros são
completamente reativos química ou biologicamente.
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Caracterização do Contaminante
Caracterização do Contaminante
4. Solubilidade
3. Toxicididade
Em geral a solubilidade diminui ao aumentar o tamanho da molécula e
os compostos polares são mais solúveis que os não polares.
Os contaminantes podem ser tóxicos, ou inibidores para certos
microorganismos, retardando ou impedindo a biodegradação dos
Para que a transformação biológica de um composto seja realizada, é
mesmos.
necessário que este esteja em solução.
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Caracterização do Contaminante
Caracterização do Contaminante
5. Coeficiente de partição octanol/água (Kow)
6. Polaridade e carga iônica
É uma medida da tendência de um composto separar-se entre uma fase
Compostos polares tendem a ser hidrofóbicos e se concentram
orgânica e uma aquosa (hidrofobia). É um parâmetro chave para
preferencialmente na matéria orgânica do solo.
determinar o destino do mesmo no meio.
Compostos não polares têm geralmente uma menor mobilidade no solo.
Compostos relativamente hidrofílicos: Kow < 10
Compostos hidrofóbicos: Kow > 104 (tendem a acumular-se em
A carga iônica determina a capacidade de um composto ser adsorvido
superfícies orgânicas como solos com alto teor de matéria orgânica)
em um sólido.
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Caracterização do Contaminante
Caracterização do Contaminante
7. Difusão
8. Sorção
Relacionada à velocidade que um contaminante se movimenta através
Inclui os processos de adsorção e a absorção.
do solo.
A adsorção afeta a volatilização e difusão do contaminante (transporte e
Depende da concentração do contaminante, das características do solo
destino), assim como sua disponibilidade para os microorganismos.
e dos microorganismos presentes
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Caracterização do Contaminante
Caracterização do Contaminante
9. Volatilização
10. Densidade
Fase líquida → Fase sólida
A migração de um composto imiscível depende da sua densidade e
viscosidade.
Velocidade de volatilização
f (concentração, pressão de valor, solubilidade do contaminante)
A densidade determina a tendência da fase imiscível a flotar ou
e depende da umidade, temperatura, porosidade do solo, etc.
submergir na superfície do solo, e consequentemente, o lugar onde o
contaminante se concentrará
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Caracterização do Contaminante
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Caracterização do Contaminante
11. Biodegrabilidade
12. Reações de oxidação-redução
Susceptibilidade de um composto em ser transformado através de
Estes tipos de reações podem degradar compostos orgânicos, ou ainda,
mecanismos biológicos.
converter compostos metálicos em formas que são mais ou menos
solúveis que a forma original do contaminante.
Os compostos orgânicos metabolizáveis e não tóxicos são normalmente
oxidados muito rapidamente por microorganismos do solo.
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Em resumo...
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Caracterização do Contaminante
Algumas informações necessárias para tratar um solo contaminado incluem:
1. Tipo de material contaminante, orgânico ou inorgânico, biodegradável, perigoso
à saúde humana;
2. Quanto material foi adicionado ao solo, ele causará uma sobrecarga aos
organismos no solo;
Para qualquer ação de remediação, seja em fase de investigação ou de
limpeza, é importante definir os perfis horizontal e vertical dos
3. Razão C:N de material são necessários nutrientes adicionais (N & P);
contaminantes, tanto quanto seja possível. A informação a cerca da
4. Tipo de solo, o solo será capaz de conter ou degradar o material antes dele
atingir as águas subterrâneas;
amplitude e diversidade da contaminação em toda a área também é
5. As condições de crescimento dos organismos do solo, incluindo temperatura e
umidade;
crítica para a seleção de uma tecnologia de tratamento
6. Quanto tempo o material foi despejado no solo, existe alguma evidência de
problema ambiental, ele esta sendo decomposto;
7. Perigos imediatos para as pessoas, existe urgência para a situação.
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7
Investigação Geoambiental
Investigação Geoambiental
Técnicas não invasivas
Diagnóstico Ambiental
Raio X
histórico de disposição dos resíduos no local, características dos
Método Eletromagnético
resíduos dispostos, determinação de litologia, determinação da
profundidade, direção e velocidade do aquífero, determinação da
conformação espacial da pluma de contaminantes, etc.
bobina
bobina
fio
Técnicas não invasivas
solo
Investigação Geoambiental
Técnicas invasivas
Campo magnético secundário
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Investigação Geoambiental
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Investigação Geoambiental
Pluma de contaminação de poluentes pouco solúveis mais densos que a água.
Técnicas invasivas
Amostradores de água subterrânea
(Bailers)
Poço de Monitoramento
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Investigação Geoambiental
Investigação Geoambiental
Pluma de contaminação de poluentes solúveis na água.
Pluma de contaminação de poluentes poucos solúveis e menos densos que a água.
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Técnicas de Remediação
Características Básicas do Solo e Contaminante
EXERCÍCIOS 2
Biorremediação
Em fase lama
Em fase sólida
1. Que fatores (características do solo e contaminante) você considera mais
importantes para (a) avaliar a gravidade de uma contaminação do solo e
(b) indicar uma técnica mais apropriada para remediação? Justifique sua
resposta. Que informações adicionais seriam necessários além daquelas
relacionadas com as características do solo e contaminante.
Landfarming
Biopilha
Compostagem
Atenuação natural
Extração de vapor do solo / air sparging
2. Descreva pelo menos três técnicas invasivas e três não invasivas
utilizadas no processo de investigação geoambiental de um solo
contaminado. Indique as vantagens e desvantagens de cada técnica.
Lavagem do solo
Extração com solvente
Barreira de tratamento
Soil fluxing
Fitorremediação
Sorção
Precipitação
Degradação
Filtração
Estabilização
Degradação
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Bibliografia
1. Sepúlveda T. V. e Trejo J. A. V. “Tecnologías de remediación para suelos
contaminados”, Institulo Nacional de Ecologia, Mexico (2002).
2. Tardivo T. “Determinação de compostos organoclorados em espécies de
insetos aquáticos e peixes dos rios da Bacia do Betari - Vale do
Ribeira/SP”. Dissertação de Mestrado em Química Analítica, USP (2004).
3. http://www.cetesb.sp.gov.br/Solo/solo_geral.asp
4. Bibliografia básica do curso.
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