Biotecnologia Ambiental – Remediação de solos e águas subterrâneas contaminadas. – Modulo 1
Prof. Denize D.Carvalho
Introdução
O solo foi considerado por muito tempo um receptor ilimitado de resíduos domésticos e industriais,
dentre outros.
Levava-se em consideração o poder tampão e potencial de autodepuração do solos
impactos criados.
saneamento dos
Porém essa capacidade, como ficou comprovado posteriormente, foi superestimada e, somente a partir
da década de 80, direcionada maior atenção a sua proteção.
Problemas gerados pela presença das áreas contaminadas
Vários são os problemas gerados pelas áreas contaminadas. Podemos
principais:
apontar quatro problemas
 existência de riscos à segurança das pessoas e das propriedades,
 riscos à saúde pública e dos ecossistemas,
 restrições ao desenvolvimento urbano e
 redução do valor imobiliário das propriedades.
Identificação das áreas contaminadas (inventários);
Para identificar áreas potencialmente contaminadas (APCs) é necessário definir inicialmente quais
entre as atividades industriais e comerciais desenvolvidas na região de interesse, podem ser
consideradas APCs.
A escolha das atividades industriais e comerciais, que podem ser definidas como APCs, é feita quando
as seguintes particularidades são observadas:
 existência de processos produtivos que possam causar contaminação dos solos e águas
subterrâneas;
 presença de substâncias que possuem potencial para causar danos aos bens a proteger via solos e
águas subterrâneas;
 a atividade industrial e comercial apresenta histórico indicando manuseio, armazenamento e
disposição inadequada de matéria-prima, produtos e resíduos;
 a atividade industrial e comercial apresenta histórico indicando a ocorrência de vazamentos e
acidentes;
 a atividade industrial e comercial apresenta histórico na geração de área(s) suspeita (s) de
contaminação (ASs) e área (s) contaminada (s) (ACs).
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Identificação do local
Definição dos objetivos
Estabelecimento do modelo conceitual
Compilação dos dados existentes
Determinação das informações complementares necessárias à investigação
Investigações de campo
Leis, normas e
procedimentos internos
Interpretação dos dados
Definição do quadro ambiental
Análise de risco
Existe risco
associado ?
N
S
Estabelecimento dos níveis de risco aceitáveis
(Compatíveis com a utilização do local)
Ações
Corretivas
Eliminação das fontes
Contenção
Foram
atingidos os níveis
predefinidos ?
Remediação
N
S
MONITORAMENTO CONTÍNUO
Figura 1 – Diagnostico ambiental
Definições
Solo Material inconsolidado
Ciclo geológico:
Solo
Rocha
Solo
Rocha
(Consolidação; Cimentação)
Rocha
Solo
(Intemperismo)
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Água Intersticial - Água presente nos poros dos solos.
Água subterrânea - Água contínua, na Zona de saturação (preenche todos os vazios) dos solos , ou
em rochas fraturadas.
Aquifero
Meio poroso capaz de armanezar e transmitir a água subterrânea.
Aquitardo
Estrato impermeável , capaz de isolar duas regiões de água subterrânea.
Franja Capilar
Zona de ascensão de água por capilaridade (pressão negativa)
Zona Vadoza
acima do nível d`agua.
Zona Freática
abaixo do nível d`agua.
Nível D`agua / Superfície Freática - Superfície de água contínua que se caracteriza pela pressão na
água igual á pressão atmosférica (água livre).
Lençol Freático / Aqüífero livre - Aqüífero não-confinado; superfície em contato com a atmosfera.
.
Aquifero Confinado - Aqüífero isolado da atmosfera pela presença de um estrato impermeável
sobrejacente (“Aquitardo”).
Aqüífero Artesiano - Aqüífero confinado, sob pressão positiva acima da Pressão de coluna d’água da
zona freática.
Investigação geoambiental
Conceito: Coleta de dados para determinar a extensão e o grau de contaminação de uma área.
Processos:
Levantamento de dados existentes; Visitas de reconhecimento; Investigações de campo,
métodos diretos e indiretos; amostragens (solo, água, gás); Análises e ensaios de
laboratório.
Interpretação e análise dos dados: Cruzamento das informações; Comparação com valores
orientadores; Modelos de previsão do avanço; Análise de Risco Ambiental.
Planejamento da Investigação
A investigação deve ser realizada em etapas: Fase Preliminar;
Detalhamento
Fase Exploratório; Fase de
Critério de planejamento: Modelo conceitual de risco
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Figura 2 – mecanismos de exposição
Amostragem de solos
Tipos de Amostras
Não Representativas
Modificação da estrutura e de constituintes originais; servem para identificação do tipo de solo.
Representativas
(deformadas ou amolgadas, reconstituídas)
Alteração da estrutura original; Podem ou não conservar umidade natural; Servem para
caracterização, ensaios de Compactação e determinação da umidade natural.
Indeformadas
(semi-deformadas ou não-perturbadas)
Conservam ao máximo a estrutura original e as características de peso específico aparente e
umidade natural; Servem para determinação de parâmetros e propriedades físicas.
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Tipos e exemplos de amostradores
Amostradores de exploração
Poços e Trincheiras a Pá e Picareta (Z < 3m )
Amostras representativas acima do nível d’água
Extração de blocos de 30 x 30 cm – indeformadas
Trado (Z 5 –6 m)
Amostras representativas acima do nível d’água
Amostradores de cravação
São cravadores por percussão dinâmica ou estática.
Amostrador de percussão (ensaio SPT)
Amostras representativas (45cm de comprimento) ; Cravação dinâmica.
Amostrador tipo Shelby ou de paredes finas
Amostras indeformadas (ø = 3” a 6” ; h = 50 a 60 cm); Cravação estática com equipamento de
sondagem.
Amostradores de pistão estacionário
Amostras indeformadas (ø = 4” ; h = cm) ; Cravação estática com equipamento de sondagem.
Amostrador de cravação direta (direct push sampler)
Amostras representativas em liners de material plástico inerte; Permite amostragem de solo, água e
gás; Minimiza a exposição da amostra ao ar.
Amostragem de águas subterrânea - dados hidrogeológicos
Medidores de nível D’água
Furos para monitoramento da profundidade da Superfície freática
Piezômetros
Furos para monitoramento da carga piezométrica em profundidades pré-determinadas
Tensiômetros
Instrumentos para monitoramento da pressão na água na zona não-saturada, em profundidades prédeterminadas.
Poços de Monitoramento
Furos para amostragem da água subterrânea em profundidades pré-determinadas;
Também funciona como medidor de nível d’água.
Extratores de água de subsuperfície
Instrumentos para amostragem periódica de água intersticial na zona não-saturada.
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Cuidados Especiais na amostragem
É necessário adotar equipamentos de proteção para os operadores
Evitar contaminação cruzada durante a Amostragem
Espaçamento entre amostras em cada furo deve ser mínimo para permitir a obtenção do perfil
(amostragem contínua ou quase-contínua)
Otmização da posição dos perfís de amostragem em relação á pluma de Contaminação
Quantidade de amostras suficiente para a representatividade dos resultados
Minimizar o contato das amostras com o ar e com a luz , para evitar reações químicas após a
Amostragem e perda dos voláteis
Quantidade de cada amostra coletada deve ser suficiente para as análises químicas necessárias
Prever condições de preservação e armazenamento das amostras adequadas às espécies que serão
analisadas
Planejar o tempo entre a coleta e a análise das amostras de acordo com tipo de contaminante
Problemas na Investigação
CONSEQUENCIAS
FALHAS
Falta de informação sobre o resíduo disposto - Risco á saúde e segurança da equipe de
levando á falha na Identificação dos potenciais investigação (no caso de omissão ).Emprego de
Contaminantes.
cuidados excessivos (no caso de exagero).
Presença de lentes ou estratos Arenosos não Falha na avaliação dos riscos à População
verificados ou reconhecidos
vizinha e falha no Monitoramento da pluma.
Não considerar que o fluxo de subterrânea possa Locação
inadequada
de
poços
de
ser modificado pela existência próxima de poços Monitoramento.
de extração, fundações profundas ou diques.
Não identificar a presença de espécies protegidas Danos durante a investigação e subseqüente
por Lei.
processo judicial.
Furos de sondagens penetrando em camadas de Ações judiciais generalizadas. Cliente Contra
baixa
permeabilidade
e
promovendo
contaminação do Aquífero.
Amostras deixadas ao sol ou em
inadequados
a contratado
ou
órgãos
Ambientais
contra
proprietário.
recipientes Perda de componentes e / ou reação com a
embalagem.
Laboratório emprega método de análise cujo Comparações não podem ser feitas. Tempo e
nível de detecção é insuficientemente baixo em dinheiro foram despendidos numa investigação
relação ao valor limite da norma.
perdida.
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Quantidade da amostra e insuficiente
quantidade de dados é insuficiente.
ou Comparação com valores limites da Norma não
são válidas. Perda de tempo e de recursos.
Atraso na Investigação.
Amostras não foram analisadas no
Os resultados para alguns parâmetros
Tempo requerido ou não foram adequadamente São duvidosos ou inválidos. O trabalho deverá
preservadas.
ser feito . perda de tempo e de recursos.
O laboratório emprega método de Preparação da Se a falha não for identificada o risco
amostra inadequado. Compostos voláteis ou Potencial será gravemente subestimado.
degradáveis são perdidos.
A palavra solo é originária do latim “solum”, que significa piso, terra. De acordo com a literatura, o
solo é definido como a camada superficial não consolidada da Terra, se distinguindo da rocha inalterada
(Seabra, 1997).
Formação e composição do solo.
O solo é um produto do intemperismo físico-químico da rocha de origem e do modo de transporte e
deposição dos sentimentos assim formados.
É conveniente classificar os solos em três grandes grupos:
SOLOS RESIDUAIS -
formados no local, não-transportados;
forma-se um perfil de alteração com a profundidade, e o
solo guarda uma relação direta com o material de origem e
com as condições ambientais do local onde é formado
(por ex: clima, topografia, condições de drenagem).
SOLOS COLUVIONARES- formados no local e transportados por gravidade ao
longo do talude (escorregamento);
característicamente composto de blocos de rocha de
diversos tamanhos imersos em uma matriz de material
inconsolidado.
SOLOS SEDIMENTARES - trata-se de sedimentos transportados e depositados em outro local que não
o de origem; a influência do agente transportador e do ambiente de deposição é
largamente dominante em relação as características do material de origem.
Representação esquemática da formação dos solos na natureza :
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ROCHA
intemperismo
SOLO RESIDUAL
gravidade
SOLO COLUVIONAR
Transporte
deposição
SOLO SEDIMENTAR
Figura 3. Representação esquemática da formação dos solos na natureza
Na escala de tempo geológica o processo é dinâmico, ou seja, a formação dos solos é parte de um
processo contínuo de transformação SOLO
ROCHA.
Na escala de tempo humana (de engenharia), o solo pode ser considerado um produto final, ou seja, do
ponto de vista da Engenharia, o solo natural encontra-se em equilíbrio físico-químico com o ambiente
em que foi formado.
Composição do solo :
Solo = Sólidos
+
Minerais
Sólidos + Água + Ar + Substâncias de ligação ou de + Microrganismos
orgânicos
minerais primários
martéria
+ argilo minerais
orgânica
cimentaçao fraca
fluido intersticial
O solo atualmente pode ser definido como um sistema multicomponente constituído por três fases:
sólida, líquida e gasosa.
A fase sólida é constituída de partículas minerais e de substâncias orgânicas. Esses compostos
orgânicos e os minerais sólidos constituem o que se chama matriz do solo e apresentam-se de várias
formas e tamanhos com diferentes composições químicas.
Serão apresentadas algumas dessas características de maior importância, que devem ser consideradas
nos processos de remediação.
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Fase Sólida
Fração Mineral - originada da desintegração das rochas, corresponde a menos de 50% do volume do
solo: e contribui, juntamente com a matéria orgânica para a formação de agregados e para a
estruturação do solo. Essa fração exerce grande importância na disponibilidade de nutrientes, na
aeração, na retenção e movimento da água.
A fração mineral do solo é constituída quimicamente por aluminosilicatos, óxidos, carbonatos, sulfatos
e minerais argilícos. Apresenta propriedades químicas e atividades variáveis de acordo com o tamanho
das partículas.
Dentre esses materiais que constitui a fração mineral, as argilas apresentam maior reatividade, e uma
complexa constituição química. A areia e as outras partículas minerais são formadas por quartzo,
feldspatos, micas e outros silicatos. Sua atividade química é quase nula e se decompõe lentamente
liberando seus elementos constituintes.
A argila é constituída por silicatos e óxidos de Al e Fe que caracterizam-se por apresentar propriedades
coloidais, com predomínio de cargas eletrostáticas negativas. São formadas por minerais secundários
(decomposição) do grupo da montmorilonitas, ilitas, caolinitas, etc
Fração Orgânica - Matéria Orgânica
Materiais orgânicos de origem animal ou vegetal, decompostos principalmente por atividade
microbiana, constituem a matéria orgânica presente no solo. A população microbiana produz enzimas
tais como desaminases, fosfatases e sulfatases, as quais atuam na liberação de nitrogênio, fósforo,
enxofre e outros nutrientes que estejam presentes como constituintes das moléculas orgânicas presentes
no solo.
A microfauna também tem grande importância, uma vez que atua tanto na quebra da matéria orgânica
como também auxilia para aumentar o ataque microbiano. A atividade xenobiótica incorpora ao solo
novos produtos químicos como fertilizantes e um grande número de pesticidas, além de inúmeros
dejetos industriais.
Diferentes tipos de matéria orgânica presentes no solo estão associados a diferentes composições da
microfauna e da microflora. A matéria orgânica que não é completamente degradada contribui para a
formação de húmus.
Húmus
Como já vimos anteriormente, essa fração do solo é formada por materiais escuros e complexos,
subdivididos em três classes: humina, ácidos fúlvicos e ácidos húmicos.
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Pertencem à primeira classe resíduos vegetais e provavelmente ácidos húmicos associados com
colóides argilosos, são insolúveis em solução alcalina.
A segunda classe de compostos é composta por substâncias heterogêneas, que contém proteínas,
carboidratos, além de frações similares aos ácidos húmicos e são solúveis em soluções diluídas de ácido
e base.
E a terceira classe é formada por compostos recalcitrantes originados, provavelmente, da polimerização
de compostos derivados da lignina, proteínas e metabólitos de origem animal e vegetal. Os ácidos
húmicos são solúveis em soluções alcalinas, mas insolúveis em ácidos.
Fase Líquida
A fase líquida, isoladamente, caracteriza a umidade do solo e é representada pela água ou solução do
solo, contendo íons como H2PO4-, SO42-, NO3-, Na+, K+, Cl-, Ca2+, H+, NH4+ etc.
A disponibilidade da água é o fator físico-químico que mais afeta os microrganismos do solo, os quais
requerem uma alta atividade de água (aw) para seu desenvolvimento. Atividade de água pode ser
definida como a razão entre a pressão de vapor do ar em equilíbrio com a substância ou solução e a
pressão de vapor da água pura. A manutenção do nível de umidade no solo durante o processo de
biorremediação é de grande importância.
A literatura demostra que a atividade microbiana decai rapidamente com a diminuição da umidade no
solo e, além disso, uma vez reduzida a limites próximos de 2%, mesmo que se torne a adicionar água ao
meio, a atividade microbiana original não é recuperada, ocorrendo um decréscimo de até quatro vezes
na taxa de biodegradação do contaminante, que no caso desse artigo tratava-se de hidrocarbonetos
aromáticos. Essa perda de eficiência no processo pode ser causada pela redução da população
microbiana devido à baixa umidade.
Baseado em sua distribuição reconhecem-se quatro tipos de água no solo:
a)Gravitacional: É a água que percola o solo por efeito da gravidade, está disponível para todos os
organismos e é importante no transporte de materiais.
b)Capilar: É a água que fica retida nos espaços porosos e cumpre um papel similar à água gravitacional.
É movimentada pela ação da tensão superficial
c)Osmótica: É a água que fica retida nas partículas de argila e húmus. Está muito pouco disponível para
os microrganismos e raízes.
d)Higroscópica: É a água que está muito fortemente retida nas partículas, formando uma película ao seu
redor (força de adesão). É a que está menos disponível.
Diferentes grupos de microrganismos têm diferentes tolerâncias a aw (por ex; fungos conseguem
metabolizar mesmo com uma aw mais baixa, o que já não acontece com as bactérias).
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As argilas e o complexo argila-húmus retêm íons de carga contrária, geralmente cátions que ficam em
equilíbrio na solução do solo, onde pode ocorrer o intercâmbio de cargas. Quando a concentração de
um cátion aumenta na solução (com a adição de um fertilizante, por exemplo) o cátion agregado libera
uma parte dos outros cátions retidos no colóide, que passam para a solução. A quantidade de cátions,
que um solo pode repor, constitui a sua capacidade de intercâmbio catiônico, que se expressa em
miliequivalentes/100g de solo. A capacidade de intercâmbio varia com o tipo e a quantidade de argila,
matéria orgânica e de óxidos metálicos presentes. Em geral, solos com elevado material orgânico e
argila possuem reduzida toxicidade para microrganismos quanto a metais pesados, uma vez que
apresentam maior capacidade de troca iônica que os solos arenosos.
Fase Gasosa
A fase gasosa caracteriza a porosidade de aeração do solo ou porosidade livre de água, a qual contém
gases como CO2, O2, NH3 e vapor de água.
Como o ar e a água dividem os mesmos espaços entre os micro hábitats, a composição gasosa do solo
pode ser facilmente manipulada pela alteração no conteúdo de água.
A adição de grandes quantidades de substâncias biodegradáveis também pode reduzir o conteúdo de O2
e aumentar o de CO2 no solo.
Entretanto, em condições normais, o conteúdo de CO2 é maior que o de O2 no solo, como resultado do
metabolismo microbiano e da lenta velocidade de difusão de ambos os gases.
Mesmo em solos bem aerados, existem sítios anaeróbios. Além de O2 e CO2, outros gases como CH4,
NOx e voláteis (por exemplo; ácidos orgânicos de cadeias curtas, aldeídos, álcoois, ésteres,
hidrocarbonetos, etc) estão presentes no ambiente gasoso do solo, podendo servir como substratos ou
como inibidores para a população microbiana.
Mecanismos de transporte dos contaminantes nos solos
Após estabelecer se um contaminante foi ou está sendo liberado de uma fonte qualquer, a próxima etapa
é determinar a taxa e direção de movimento da pluma.
Uma vez que a água é geralmente responsável pelo transporte dos contaminantes nos sistemas soloágua subterrânea, se a taxa e direção de movimento da água são conhecidas, elas fornecerão estimativas
da taxa e direção de movimento dos contaminantes.
A camada mais próxima da superfície do solo é chamada zona insaturada (ou vadosa), uma vez que não
está completamente saturada com água.
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Através da água o contaminante dissolvido é transportado, para dentro e para fora da zona insaturada,
geralmente em duas direções - para cima e para baixo. O movimento líquido da água é a soma dos
seguintes fluxos água-solo individuais: evaporação (fluxo para cima na interface solo-atmosfera),
transpiração (fluxo para cima devido à liberação de vapor d’água pela vegetação); infiltração (fluxo
para baixo da superfície do solo) e percolação (fluxo para baixo a partir da zona de raízes das plantas).
A água do solo percola devido à forças gravitacionais, através dos poros maiores (vazios) no solo e é
retida por forças capilares nos poros menores do solo. A zona saturada é encontrada a uma
profundidade onde todos os vazios no solo e rochas estão preenchidos com água, e a pressão
hidrostática é igual ou maior que a pressão atmosférica. A superfície superior da zona saturada é
conhecida como mesa (tábua) de água.
Zonas do solo e reservatórios de água
A água ao se infiltrar no solo está sujeita, principalmente, às forças devido à atração molecular ou
adesão, à tensão superficial ou efeitos de capilaridade e à atração gravitacional.
De acordo com as ações dessas forças e com a natureza do terreno o solo pode ser dividido em duas
regiões, zona de aeração e zona saturada, separadas pelo que se chama superfície livre. A Figura 4
mostra essas regiões.
Superfície do solo
Região do solo úmido
Zona de aeração
Zona insaturada de
Vadose
Superfície
livre
Zona saturada
~3m
Zona intermediária
Franja capilar
Aquífero
Camada impermeável
Figura 4: Camadas do solo
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A zona de aeração é aquela em que os vazios são preenchidos em sua maior parte por ar e é subdividida
em região de solo úmido, zona intermediária e franja capilar. Na zona de aeração a água está a pressões
menores que a atmosférica. Na região de solo úmido estão as raízes de plantas, a biota superficial e as
tocas das minhocas. A máxima profundidade da qual a água pode retornar à superfície por capilaridade
ou pelas raízes das plantas define o limite da região de solo úmido. Em geral, esta região pode chegar
até três metros abaixo da superfície. Sob ela está a zona intermediária cuja extensão é variável em
função da espessura da franja capilar.
A superfície livre é a divisão física entre a zona saturada e a zona de aeração. Logo acima dela, a franja
capilar é formada em função da atração molecular entre as fases líquida e sólida e da tensão superficial
na interface ar-água. Como resultado, a água sobre por poros de diâmetros muito pequenos (franja
capilar) opondo-se à força de gravidade. Isto que dizer que a espessura da franja capilar é definida pela
elevação capilar que é função da textura e granulometria do terreno.
Diferente da zona de aeração, a água da zona saturada encontra-se sob pressão, igual ou maior que a
atmosférica. Nessa região, todos os vazios estão preenchidos por água. Seu leito, além de água, é
constituído pela combinação de rochas de diferentes formações geológicas. A formação das zonas
saturadas pode ser explicada dessa forma.
A percolação da água varia de intensidade em função do tipo de terreno encontrado em seu caminho.
Algumas formações apresentam vazios relativamente importantes e contínuos facilitando o fluxo
descendente. Entretanto, se encontrar camadas menos permeáveis, a água será retardada e,
eventualmente, preencherá todos os interstícios da região sobrejacente, formando as zonas saturadas,
que recebem a designação de lençóis subterrâneos.
Quando um lençol subterrâneo é estabelecido em uma formação suficientemente porosa capaz de
admitir uma quantidade considerável de água e permitir seu escoamento em condições favoráveis para a
utilização, este recebe o nome de aqüífero. Na Figura 5 são mostradas, de forma esquemática, as
condições em que mais comumente se apresentam os aqüíferos.
Figura 5: Formas de ocorrência da água subterrânea
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Quando o lençol subterrâneo apresenta uma superfície livre, recebe a designação de lençol freático e a
superfície livre, onde reina a pressão atmosférica, é conhecida como superfície freática. Se o lençol
subterrâneo se formar entre camadas impermeáveis e for mantido sob pressão, denomina-se lençol
artesiano, confinado ou cativo. Em certas circunstâncias, devido à existência de uma camada menos
permeável de dimensões limitadas na zona de aeração, formam-se lençóis suspensos, em cota superior
ao nível da superfície freática da região.
Características Microbiológicas
O solo contém uma grande população de bactérias, fungos, algas, protozoários, nematóides e vírus. A
flora microbiana do solo está distribuída em todos os tipos de solo com ligeiras modificações: os
microrganismos são cosmopolitas e sua distribuição apresenta algumas variações de acordo com o tipo
de solo e com a profundidade do mesmo.
Nesse hábitat heterogêneo, ocorrem interações biológicas intensas e processos bioquímicos associados
à degradação da matéria orgânica, além de ocorrerem transformações de elementos minerais,
importantes para a nutrição das plantas como N, P, S, Fe e Mn.
As bactérias, que formam o grupo de microrganismos mais abundante nos solos, são seres unicelulares,
procariontes e possuem parede celular. As bactérias possuem tamanhos variados podendo ser menores
que 1 m , mas a faixa mais comum de tamanho está entre 1 e 3 m. Devido ao tamanho reduzido, esses
seres apresentam uma grande área superficial exposta ao solo.
São os organismos mais comuns no planeta, presentes em todas as regiões. E são, também, os mais
importantes no ponto de vista da biorremediação.
Dentro do grande grupo das bactérias pode-se destacar os actinomicetos que apresentam importante
papel na biodegradação de petróleo e derivados.
Esses microrganismos são bactérias gram-positivas que crescem formando filamentos ramificados,
originando micélios semelhantes aos dos fungos filamentosos. Apesar de também serem encontrados
em ambientes aquáticos, os actinomicetos são, caracteristicamente, organismos do solo. Sob o ponto de
vista nutricional, são microrganismos pouco exigentes e capazes de utilizar uma grande variedade de
substâncias como fonte de carbono, inclusive hidrocarbonetos aromáticos.
Os fungos são, juntamente com as bactérias, os principais responsáveis pela biodegradação de
hidrocarbonetos no solo. Os fungos filamentosos são encontrados com mais freqüência no solo já
havendo sido identificados mais de 700 espécies e 170 gêneros diferentes no solo.
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Tabela - Gêneros de bactérias degradadoras de hidrocarbonetos e fungos isolados do solo.
Bactérias
Fungos
Achoromobacter
Acremonium
Acinetobacter
Aspergillus
Alcaligenes
Aureobasidium
Arthrobacter
Beauveria
Bacillus
Botrytis
Brevibacterium
Candida
Chromobacterium
Chrysosporium
Corynebacterium
Cladosporium
Cytophaga
Cochliobolus
Erwinia
Cylindrocarpon
Flavobacterium
Debaryomyces
Micrococus
Fusarium
Mycobacterium
Geotrichum
Nocardia
Gliocladium
Proteus
Graphium
Pseudomonas
Humicola
Sarcina
Monilia
Serratia
Mortirella
Spirillum
Paecilomyces
Streptomyces
Penicillium
Vibrio
Phorma
Xanthomonas
Rhodotorulla
Saccharomyces
Scolecobasidium
Sporobolomyces
Sprotrichum
Spicaria
Tolypocladium
Torulopsis
Trichoderma
Verticillium
Fonte: WONG et al., 1997,apud Palas, 2002
Mecanismos fundamentais de transporte e retenção
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A água infiltrada e de percolação pode carrear os contaminantes depositados e/ou derramados no solo.
As fases sólida, líquida e gasosa do solo e a sua micro fauna e flora interagem com a solução, afetando
seu transporte e/ou retenção. Dessa forma, o estudo da migração de contaminantes no solo pode ser
entendido, em última análise, como o estudo dos mecanismos que afetam o transporte de solutos em
meios porosos.
Como já vimos, o solo pode ser definido como um sistema multicomponente constituído pelas fases
sólida, líquida e gasosa. A distribuição percentual volumétrica de cada fração constituinte é mostrada na
Figura 6.
Figura 6: Constituição do solo
A fração sólida, que corresponde a cerca de 50% do volume in situ do solo, é constituída de materiais
orgânicos com e sem vida e inorgânicos com granulometria variada que compreende desde colóides à
partículas pequenas. Os constituintes inorgânicos recebem a denominação de areias, argilas e siltes
segundo sua granulometria. A análise granulométrica define a principal textura do solo. A fração areia
apresenta diâmetro médio de 0,03 a 2,0 mm; a fração silte, de 0,002 a 0,063 mm e a fração argila, com
diâmetro médio inferior a 0,002 mm. A Figura 7 apresenta um diagrama ternário com a classificação
usual de textura para solos adotada internacionalmente.
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Figura 7: Diagrama textural dos solos
A textura do solo afeta as propriedades do solo como a condutividade hidráulica e retenção de umidade,
tendo portanto, importante efeito na capacidade de transporte e retenção dos contaminantes.
Uma das maneiras de compreender o transporte de solutos em meios porosos baseia-se nos mecanismos
preponderantes neste transporte. Segundo esta ótica, tais mecanismos podem ser agrupados em físico,
físico-químicos, químicos e biológicos (Hutchinson, 1992).
Outra forma de estudar a migração de contaminantes no solo destaca o fato de que esta pode ser
assemelhada, ao que ocorre com solutos em uma coluna cromatográfica (Stum, 1992). Há porém, três
diferenças básicas. A primeira deve-se ao fato de que na matriz do solo, as partículas apresentam maior
dispersão granulométrica e são mais heterogêneas em composição que em um meio cromatográfico; a
segunda, é conseqüência de que nos solos o transporte pode ocorrer de forma imprevisível em regiões
saturadas e insaturadas sendo nestas últimas, a água e o ar presentes nos interstícios dos grãos podem
alterar bastante a velocidade de escoamento, e a terceira, decorre de que no solo, as rachaduras naturais
e a zona próxima às raízes da vegetação resultam em escoamento através de caminhos preferenciais.
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LNAPL
Superfície livre
Fase residual
Zona de aeração
Fase livre
Zona saturada
Fase dissolvida
(pluma de contaminante)
Fluxo
Camada impermeável
Figura 8: Migração de uma LNAPL em um aqüífero
Já o contaminante do tipo DNAPL (Denser Non Aqueous Phase Liquid) que possui a densidade maior
que a da água, migra para baixo através da zona saturada, até encontrar uma camada impermeável
formando uma pluma da fase dissolvida como mostrada na Figura 12.
DNAPL
Superfície livre
Zona de aeração
Fase residual
Zona saturada
Fase dissolvida
(pluma de contaminante)
Fluxo
Fase livre
Camada impermeável
Figura 9: Migração de uma DNAPL em um aqüífero
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A pluma gerada na zona saturada dependerá da solubilidade como da velocidade de fluxo do aqüífero
que deverá se mover mais rápido quanto maior for a condutividade hidráulica na região.
Atualmente consideram-se três grandes grupos de métodos de remediação de solo:
 remediação no local ("in situ"/on-site”);
 remediação fora do local ("ex-situ/off-site");
 confinamento/isolamento da área contaminada.
Esta terceira opção não se trata verdadeiramente de um processo de remediação, mas sim de uma
solução provisória para o problema. O tratamento do solo como metodologia de recuperação de áreas
contaminadas é uma alternativa cada vez mais significativa relativamente à sua deposição em aterros
sanitários, devido essencialmente ao aumento dos custos envolvidos.
Tecnologias de Remoção e Remediação
As técnicas desenvolvidas para controlar e tratar contaminantes baseiam-se principalmente na:
destruição ou alteração dos contaminantes;
extração ou separação dos contaminantes do meio ambiente;
imobilização dos contaminantes
A destruição dos contaminantes é feita alterando-se sua estrutura química através processos térmicos,
químicos ou biológicos.
Os processos de extração ou separação dos contaminantes são baseados na seleção do mecanismo mais
eficiente de transporte de massa de forma a se obter a separação mais eficaz.
A imobilização dos contaminantes inclui a estabilização, solidificação, inertização e técnicas de
contenção.
Em geral, uma única tecnologia é insuficiente para remediar uma dada área. Várias tecnologias são
usualmente combinadas.
A Figura 13 apresenta técnicas disponíveis para o tratamento de solos contaminados. As técnicas
"on/off site" exigem extração por escavação do solo contaminado. O solo extraído pode ser tratado no
local ("on-site") ou em estações de tratamento ("off site"), sendo depois reposto no local de origem ou
em outros locais para outros fins.
Com a tecnologia disponível atualmente, uma parte dos solos contaminados ainda se torna
problemático devido aos problemas como emissões gasosas de alto risco, concentrações residuais
elevadas e/ou produção de grandes quantidades de resíduos contaminados.
Além destes aspectos, algumas das técnicas utilizadas envolvem elevados custos de tratamento.
Dos diferentes processos de remediação do solo, apenas os biológicos e a incineração permitem a
eliminação ambiental dos poluentes orgânicos, através da sua mineralização.
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“In-situ”
Processos
Térmicos
FísicoQuímicos
Seco
Úmidos
Biológicos
Processos Especiais
Isolamento
“Ex-situ”
(Sem Aplicação)
Combustão / Pirólise
Injeção de ar
Dessorção em reator
Lavagem de solo / Extração
Biológicos
Vitrificação
Confinamento
“Landfarming” / Bioreator
Eletrocinética
(Sem Aplicação)
Figura 10: Métodos e Técnicas de Tratamento de Solos Contaminados (Adaptado de Molitor, 1991)
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