Considerações Sobre a Implantação de Sistemas de
Monitoramento de Águas Subterrâneas em Aterros de Resíduos
Sólidos Urbanos: Um Estudo de Caso
Giulliana Mondelli, Lázaro Valentim Zuquette
Departamento de Geotecnia, Escola de Engenharia de São Carlos – USP, Brasil
Heraldo Luiz Giacheti, Jorge Hamada
Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia de Bauru – Unesp, Brasil
Vagner Roberto Elis
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas – USP, São Paulo, Brasil
RESUMO: Este trabalho apresenta uma proposta para implantação de sistemas de monitoramento
de águas subterrâneas, que abrange tanto a obtenção de informações topográficas, como também
geológico-geotécnicas e hidrológicas. O caso do aterro de resíduos sólidos urbanos de Bauru é
apresentado, a partir da interpretação de uma extensa campanha de ensaios já realizados no local. A
análise conjunta de todos esses ensaios mostra que existem caminhos preferenciais de fluxo de água
e contaminantes, que nem sempre obedecem à superfície potenciométrica, ou provêm do aterro.
Além disso, observa-se que o fluxo de água e de contaminantes ocorre não somente pelo solo de
alteração superficial, mas também através do embasamento rochoso permeável, classificado como
arenito do Grupo Bauru. Os resultados obtidos demonstram a importância da combinação de
diferentes técnicas de investigação na detecção da pluma de contaminação e suas possíveis causas,
assim como na determinação e locação dos sistemas de monitoramento.
PALAVRAS-CHAVE: Monitoramento, Aterro Sanitário, Contaminação, Bauru.
1
INTRODUÇÃO
As normas brasileiras atualmente em vigor que
tratam sobre a locação de sistemas de monitoramento do aquífero freático em locais de
disposição de resíduos, exigem, basicamente,
que sejam instalados poços de monitoramento à
montante e à jusante da área potencialmente
contaminada, com base na superfície potenciométrica. Desta forma, os poços de monitoramento que atingem a zona saturada satisfazem
as condições legais, mas podem ser inconsistentes quanto à sua real função.
Um estudo realizado no aterro de resíduos
sólidos urbanos de Bauru-SP, com base nos
resultados de ensaios geofísicos, sondagens de
simples reconhecimento com medida de SPT,
ensaios de piezocone de resistividade (RCPTU)
e amostras de água e solo coletados nos poços
de monitoramento e de amostradores directpush, mostra que, mais do que a superfície
potenciométrica,
os
condicionantes
hidrogeológicos da área são determinantes para
uma locação mais adequada dos sistemas de
monitoramento.
Nos últimos anos, as técnicas geofísicas para
investigação geoambiental têm mostrado grande
potencial de aplicação no estudo preliminar de
áreas potencialmente contaminadas, assim
como daquelas destinadas à disposição de
resíduos no Brasil. A metodologia de ensaios
empregada no aterro de resíduos de Bauru
forneceu uma grande quantidade de dados e
informações que permitiram uma avaliação da
área quanto às características do meio físico
(nível d’água, espessura da cobertura inconsolidada, presença de fraturas) e quanto às relações
entre os resíduos e o local de disposição dos
mesmos. Permitiu ainda, a orientação dos ensaios intrusivos necessários para uma efetiva
identificação dos contaminantes, assim como a
locação dos poços de monitoramento.
2
ATERRO DE RESÍDUOS SÓLIDOS
URBANOS DE BAURU
2.1
Aspectos Gerais
A cidade de Bauru possui cerca de 320 mil
habitantes, que descartam cerca de 250
toneladas de lixo por dia. O aterro de resíduos
sólidos urbanos de Bauru opera desde 1993 e
localiza-se a cerca de 15 km do centro urbano,
tendo como referência as coordenadas 22º15’S
e 49º10’W.
O aterro ocupa uma área de 268.985 m2, com
cerca de 12 m de altura (3 camadas de 4 m
cada), encontrando-se em sua terceira e última
camada prevista no projeto original.
A proteção da base do aterro foi feita com 4
camadas de 20 cm de solo compactado 3 vezes
acima do teor de umidade ótimo, com rolo pé
de carneiro. Sobre esta camada, foi executada
uma imprimação betuminosa com asfalto
diluído. Segundo o EIA-RIMA (FIPAI 1992), a
base do aterro estaria situada a cerca de 5 m do
topo da zona saturada. Como foram feitas
escavações até o topo da camada do solo de
alteração do arenito, acredita-se que o nível
d’água, na época de implantação do aterro,
variava entre 2 e 4 m da base do aterro, segundo
os resultados das sondagens SPT realizadas na
época.
2.2
os vales do Córrego Gabiroba e do Ribeirão da
Água Parada.
Aspectos Geológicos
A cidade de Bauru está sobre uma área
caracterizada geologicamente por rochas do
Grupo Bauru (Formação Marília nas cotas mais
elevadas e Formação Adamantina nas cotas
mais baixas), de idade Mesozóica.
Estudos realizados por Cavaguti (1981)
mostram que o lençol d’água do Grupo Bauru é
freático, tendendo a acompanhar o relevo, com
níveis médios de 520 m e 538 m, quando em
contato com as Formações Serra Geral e
Botucatu/Pirambóia, respectivamente.
Na região onde está localizado o aterro, os
sedimentos do Grupo Bauru, assim como seu
solo de alteração, residual, estão sobrepostos
por camadas de aluvião e colúvio. A Figura 1
apresenta uma foto aérea tirada do local em
1996. Esta figura mostra que o aterro fica entre
N
o
eg
rr
Có
ba
iro
ab
G
ATERRO
Penitenciá
ária
Penitenci
o
rã
ei
ib
R
da
ua
Ág
da
ra
Pa
Figura 1. Foto aérea do local de implantação do aterro de
resíduos sólidos de Bauru.
2.3
Ensaios Realizados e Interpretação
A Figura 2 apresenta a localização dos poços de
monitoramento, assim como das sondagens SPT
e dos ensaios de geofísica e de piezocone
(CPTU e RCPTU) já realizados no aterro de
resíduos sólidos urbanos de Bauru.
Os resultados das sondagens SPT realizadas
antes da implantação do aterro mostram que, à
medida que se caminha para oeste do aterro, a
camada de solo coluvionar dá espaço ao solo
aluvionar (SPTs 1 e 2), como mosta o perfil da
Figura 3.
O colúvio cobria praticamente toda região
onde se encontra o aterro e, os resultados das
sondagens SPT indicam que o solo que ocorre
na área tem as mesmas características do solo
da região de Bauru, residual do Grupo Bauru,
classificado como areia argilosa vermelha,
laterítica. O solo da área do aterro possui
textura de areia fina a média argilosa, com
valores de permeabilidade variando entre 10-7 a
10-6 m/s e entre 10-8 e 10-9 m/s quando
compactado. A Tabela 1 apresenta os índices
físicos médios obtidos para o solo localizado no
entorno do aterro.
Na área onde estão dispostos os resíduos, as
cotas em que aparece o solo de alteração de
arenito variam entre 522 (SPT 4) e 543,4 m
(SPT 16), enquanto o arenito ou o impenetrável
das sondagens aparece entre as cotas 518,5
(SPTs 4 e 13, zona de vale) e 540,7 m (SPT16).
A Figura 4a apresenta a superfície do terreno
atual, seguida das camadas de solo de alteração
de arenito e de topo do arenito, estimados com
base na interpretação das sondagens SPT.
Observa-se que tanto a camada de arenito como
a camada de solo de alteração acompanham a
topografia do terreno. A zona saturada, que
aparece atravessando a camada de arenito na
Figura 4a, foi estimada conforme os últimos
níveis d’água medidos nos poços de
monitoramento, o que permitiu estimar o fluxo
subterrâneo preliminar da área (Fig. 4b).
ESCALA (m)
PP-13
0
50
100
200
150
SEV 2
LAGOAS DE CHORUME
E2
PP-1
PT-3
SEV 3 RCPTU-15
E2
PT-2, CPTU-4
RCPTU-1, 2, 3, 9
PP-9
PP-8
PT-4 PP-7
RCPTU-10
PP-2
RCPTU-14
PT-5
SEV 9
RCPTU-7 PP-5
SEV 8
RCPTU-8
PT-1, CPTU-3
RCPTU-4, 5, 6, 11
FOSSA SÉPTICA
SEV 7
SEV 5
PP-3B
PP-3
SEV 6
LIMITE DO
ATERRO
SEV 4
SEV 1
CPTU-1 PP-4
LEGENDA:
CPTU-2
PT-1 - Poços de Monit. Temporários
PP-12
L2
PP-11
RCPTU-12
L1
PP-10
RCPTU-16
RCPTU-13
N1
PP-6
PP-1 - Poços de Monit. Permanentes
CPTU-1 - Piezocone
RCPTU-1- Piezocone de Resistividade
- SPT (1992)
SEV 1 - Sondagem Elétrica Vertical
- Linha Geofísica
L1 - Lago
E1 - Erosão
N1 - Nascente
Figura 2. Localização de todos os ensaios realizados no aterro de resíduos sólidos urbanos de Bauru-SP.
540
535
530
525
520
515
(m)
(m)
(m)
Figura 3. Perfil geológico representativo da região do aterro na direção norte-sul (FIPAI 1992).
Tabela 1. Índices físicos médios obtidos para amostras de solo coletadas no entorno do aterro de resíduos sólidos
urbano de Bauru (Mondelli 2004).
w
S
n LL LP IP
γn
γs
γd
ρd max
e
wot (%) kv (m/s)
(%) (kN/m3) (kN/m3) (kN/m3)
(%) (%) (%) (%) (%) (g/cm3)
6
16
27
15
0.8 19 45 20 15
5
1,9
12
6x10-7
A análise conjunta de todas as campanhas de
ensaios realizados no aterro de resíduos sólidos
urbanos de Bauru, apresentados por Mondelli
(2004), mostra que existe uma pluma de
contaminação que já ultrapassa os limites do
aterro para oeste-noroeste. Valores de
resistividade aparente menores que 75 ohm.m
obtidos pelos mapas de isorresistividade foram
confirmados como zonas contaminadas por
alguns poços de monitoramento (PP-1 e PT-3),
através de campanhas de coleta de água
anteriores.
Deste modo, uma investigação mais
detalhada e mais abrangente nesta área é
recomendada, iniciando-se por novas e
constantes campanhas de coleta de água dos
poços de monitoramento permanentes, para que
estes indícios de contaminação sejam
confirmados e analisados minuciosamente, a
fim de proteger a subsuperfície e também de dar
suporte a futuras medidas de remediação.
Figura 4. Modelo digital da superficie do terreno, assim
como as principais camadas adjacentes a esta.
Observa-se, na Figura 2, que grande
quantidade dos ensaios intrusivos foram
concentrados próximos à Linha Geofísica 4,
pois foi nela que os ensaios elétricos
(eletrorresistividade e polarização induzida)
indicaram anomalias maiores, inclusive dentro
da zona saturada e fora da área preenchida com
resíduos (Elis et al. 2004). Os ensaios de
piezocone realizados nestes pontos mostraram
que esta região é composta por uma camada de
areia siltosa vermelha até cerca de 3 a 4,5 m de
profundidade, seguida de uma camada de
comportamento argiloso, até cerca de 6 m,
conforme a classificação de Robertson et al.
(1986). A partir daí, existem camadas de areia
siltosa e argila muito finas, intercaladas entre si,
até aproximadamente 9,5 m, surgindo então
uma camada de areia siltosa, residual de arenito
até o impenetrável do cone. Estas intercalações
foram mais freqüentes nos ensaios RCPTUs 7 e
10, que estão mais próximos às erosões,
desaparecendo conforme se caminha em direção
ao aterro (RCPTUs 8,14 e 15) (Mondelli 2004).
3
MONITORAMENTO DAS ÁGUAS DE
SUBSUPERFÍCIE
A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos da
última campanha de coleta de água dos poços
de monitoramento permanentes realizada no
aterro, assim como das águas superficiais
localizadas no entorno do mesmo.
Foram construídos dois poços considerados
inicialmente como de montante: PP-4, a
nordeste e PP-6, ao sul do aterro. As análises
químicas apresentadas na Tabela 2 mostram
que, o poço PP-6, apesar de ter apresentando
baixos valores de pH, condutividade, cloretos,
entre outros parâmetros, apresentou quantidade
de coliformes fecais e E. Coli consideráveis, o
que acredita-se ser influência do manejo de
gado que ocorre na área onde está localizado
esse poço.
Já o poço PP-4, também não tem apresentado
as características esperadas para um poço de
montante, uma vez que tem demonstrado
valores elevados de condutividade, pH, DBO,
DQO e metais, alguns menores apenas que os
valores obtidos para o poço PP-5.
Os valores elevados da maioria dos
parâmetros para o poço PP-5 mostram que
existe influência de outros fatores na água deste
poço, e não só do aterro. Pelo fato de ser o poço
mais próximo à fossa séptica existente no
escritório presente no aterro (56 m à jusante
desta, Fig. 1) e o mais longe do aterro a oeste,
considera-se que este poço não pode ser
empregado para qualquer avaliação da presença
da pluma de contaminação provocada pelo
aterro neste ponto.
Tabela 2. Análise química das águas dos poços de monitoramento permanentes e das fontes.
Poço/Local
PP-1
PP-2
PP-3
PP-4
PP-5
PP-6
PP-7
PP-8
PP-9
Prof. N.A. (m) 9,3
8,2
10,8
33,9
7,1
3,6
8,2
7,7
7,5
Cota N.A. (m) 516,2 515,9 517,4 517,1 515,9 540,6 515,9 515,9 516,1
pH
5,45
5,56
6,27
6,43
6,59
5,39
6,20
6,45
6,28
Condutividade
127,0 276,0 255,0 513,0 676,0
32,8
524,0 231,0 149,3
(µS/cm)
Cloretos(mg/L) 45,0
24,3
7,1
1,6
4,6
2,4
15,7
12,6
3,9
Sulfatos(mg/L)
3
3
<1
<1
52
1
<1
<1
<1
Sulfetos(mg/L) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001
Nitrogênio
0,15
0,21
0,09
0,20
0,60
0,26
0,55
0,07
0,08
amon. (mg/L)
Nitrogênio
0,32
0,29
0,26
0,14
1,03
0,40
0,29
0,63
1,60
nitrato (mg/L)
Nitrogênio
0,003 0,002 0,032 0,004 0,004 0,002 0,002 0,002 0,004
nitrito (mg/L)
DQO (mg/L)
6
12
24
49
132
33
21
12
4
DBO (mg/L)
<1
2
4
8
28
5
3
2
<1
Colif. Totais
250
600
8820
5630 600000 6000
420
4570
315
(UFC/100 mL)
E. COLI
50
10
70
16
1000
4000
40
60
2
(UFC/100 mL)
Zn (mg/L)
0,16 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002
Na (mg/L)
4,2
1,5
0,9
0,6
12,0
0,9
1,7
1,6
1,2
K (mg/L)
0,6
3,2
2,2
4,1
11,0
1,1
3,9
2,7
2,9
Ca (mg/L)
3,1
10,0
29,0
41,0
38,0
0,0
33,0
22,0
13,0
Fe (mg/L)
2,00
5,44
0,24
0,15 21,74
1,03
5,00 <0,005 <0,005
Cr (mg/L) <0,005 0,02
0,01 <0,005 0,17
0,03 <0,005 <0,005 <0,005
Mau
Cheiro
Observações
Cheiro Raízes
Mau
cheiro,
forte, Fosca
sobre a amostra
forte pretas
cheiro
escura
cinza
Com relação aos outros poços localizados a
oeste do aterro, importância deve ser dada aos
poços PP-1 e PP-7. O poço PP-1 apresentou
elevados teores de Na, Fe e cloretos, apesar dos
valores de condutividade estar reduzindo com o
tempo. Já o poço PP-7, além de estar próximo
do aterro e cortando a pluma de contaminação
obtida pela geofísica, tem apresentado piora na
qualidade da água, com elevados teores de
nitrogênios, condutividade e pH.
Atenção foi dada aos caminhos de fluxo
preferenciais ocorrentes no aterro e no entorno
dele, a fim de explicar a presença ou não de
contaminantes nesses poços, além da origem
desses contaminantes, levando em consideração
os níveis estáticos obtidos a partir dessas
campanhas. Pelo fato do poço PP-6 apresentar a
maior cota para o nível freático (Tab. 2), e
Nasc. Lago 1 Lago2
537,7 534,7 531,3
6,35 6,51
6,45
53,2
145,6
162,5
2,0
-
16,5
-
10,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2,0
1,4
0,4
8,68
-
2,34
3,6
14,5
0,7
15,40
0,04
0,82
3,0
5,5
3,8
4,67
0,09
Fosca
Marrom Marrom
forte
clara
muito acima daquela obtida para o poço PP-4,
instalado na cota mais alta, considera-se que
existe uma recarga da nascente existente
próxima a este poço e assim, uma recarga sobre
a água subterrânea dos poços localizados a
oeste do aterro.
O mapa de fluxo subterrâneo apresentado na
Figura 4b mostra que existe um forte fluxo no
sentido sul-norte e outro no sentido sulsudoeste. A realização de novos ensaios ao
norte da cava preenchida com resíduos poderia
confirmar ou não essa tendência do fluxo
subterrâneo, que se contrapõe ao sentido lesteoeste estimado pelos ensaios geofísicos.
A Figura 5 apresenta a seção de
eletrorresistividade interpretada para a Linha
Geofísica 1. Entre as distâncias 60 e 80 m,
destaca-se uma feição de menor resistividade
que pode caracterizar um caminho preferencial
de fluxo (Elis 2001).
Deste modo, o poço PP-4 não pode ser
considerado uma referência e sim um poço
próximo a um caminho preferencial de fluxo,
mesmo porque as lagoas de chorume estão
localizadas próximas a ele. Uma vez que o poço
PP-6 não está situado numa região com as
NE
Prof. teórica(m)
0
20
40
60
80
-10
-15
-20
-25
-30
Distância (m)
100
mesmas características geológicas do solo da
base do aterro, além de ter apresentado
contaminação por coliformes, a construção de
novos poços de monitoramento está prevista. Os
novos poços ajudarão a definir melhor o mapa
do fluxo subterrâneo apresentado na Figura 4b,
assim como um novo poço que possa ser
utilizado como referência.
PP-4
120
SW
140
160
180
200
Resistividade Aparente (ohm.m)
30
50
75
100
150
200
500
Figura 5. Seção de resistividade da Linha Geofísica 1 interpretada qualitativamente (Elis 2001).
4
CONCLUSÕES
Uma análise conjunta dos dados obtidos até o
momento mostra que o aterro de resíduos
sólidos urbanos de Bauru está situado no meio
de um vale, transversal ao córrego Gabiroba e
ao Ribeirão da Água Parada. Isto indica que
existe uma concentração maior de fluxo abaixo
e no centro da cava preenchida com resíduos.
Novos poços de monitoramento assim como
novas campanhas de ensaios geofísicos deverão
ser realizados na área, para que o fluxo
subterrâneo seja melhor estimado e para que um
novo poço de referência seja determinado.
A utilização de diferentes técnicas de
investigação foi fundamental para a avaliação
da pluma de contaminação, mostrando a
importância da hidrogeologia sobre os fatores
topográficos e potenciométricos da área. Deste
modo, a locação e a interpretação dos sistemas
de monitoramento, que também podem sofrer
influência de atividades externas à fonte de
contaminação em questão, pode ser feita de
maneira mais adequada.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à FAPESP e à Empresa
de Desenvolvimento Urbano de Rural de Bauru
(EMDURB).
REFERÊNCIAS
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Características Hidrogeológicas Mesozóicas da
Região de Bauru - Estado de São Paulo, Tese de
Doutorado, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras
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Elis, V.R. (2001) Resultados Preliminares dos Ensaios
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de Pesquisa, 12p.
Elis, V. R.; Mondelli, G.; Giacheti, H. L.; Peixoto, A. S.
P. e Hamada, J. (2004) The Use of Electrical
Resistivity for Detection of Leacheate Plumes in
Waste Disposal Sites, 2nd International Conference
on Geotechnical Site Characterization (ISC’2), PortoPortugal ,Vol. 1, p. 467-474.
FIPAI (1992) Aterro Sanitário da Cidade de Bauru-SP,
EIA-RIMA (Relatório de Impacto Ambiental –
Relatório de Impacto do Meio Ambiente, Vol. 1 ao 5.
Fundação para o Incremento da Pesquisa e do
Aperfeiçoamento Industrial, São Carlos-SP.
Mondelli, G. (2004) Investigação Geoambiental em
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Utilizando a Tecnologia do Piezocone, Dissertação
Mestrado, Escola Politécnica, USP, São Paulo, 264p.
Robertson, P. K., Campanella, R. G., Gillespie, D. J. e
Grieg, J. (1986) Use of Piezometer Cone Data,
Proceedings of In-Situ' 86, ASCE, Geotechnical Special Publication, No 6, p. 1263-1280.