Avaliação das Rotas de
Intrusão de Vapores do Solo
Aplicações Práticas e Estudo de Caso
VII Seminário Internacional Sobre Remediação e
Revitalização de Áreas Contaminadas
Roberto C. Landazuri Arteaga
Isabella A. Mezzari Landazuri
Thomas E. McHugh, PhD
Richard L. Bowers, P.E.
John A. Connor, P.E., P.G., B.C.E.E.
GSI Environmental Inc.
Houston, Texas, EEUU
www.gsi-net.com
Avaliação das Rotas de
Intrusão de Vapores do Solo
O qué é a Intrusão de Vapores?
Significado das Concentrações de Fundo
Amostragem de Gases
Estudo de Caso: Ex-Refinaria
18 de Marzo, México
Intrusão de Vapores: O que é?
EDIFÍCIO
Biodegradação?
Fonte da
água
subterrânea
PONTO
IMPORTANTE:
A qualidade
do ar interior
está afetada?
Fonte do
solo
Vapores no
subsolo
A intrusão de vapores é a migração de
compostos químicos voláteis desde o
subsolo até o interior de um edifício.
3
Por que se avaliam as Rotas de
Intrusão de Vapor? Análise de Riscos
FONTE
Transporte
Focos de resíduos
ou contaminantes
Migração pelo ar
ou pela água
RECEPTOR
Seres humanos,
espécies ecológicas
FOCO DA AVALIAÇÃO DE VAPORES:
Existe evidência de migração
de vapores entre a fonte e o
receptor?
4
Avaliação das Rotas de
Intrusão de Vapores do Solo
O Problema:
Concentrações de alguns VOC
nas águas subterrâneas ≤ 5 ppb
ou o solo poden causar
impactos através da intrusão
de vapores.
Complicação:
Pode existir concentrações de
VOCs de fontes dentro de um
edifício.
A Solução:
Avaliação através de
amostragem de gases de solo,
ar interior e ar ambiental.
PONTO
IMPORTANTE:
VOC = Compostos Orgânicos Voláteis
?
COVs en
Ar
Interior
Existe inquietação em relação à intrusão de vapores.
No entanto, as regulamentações e os métodos de
investigação estão evoluindo rapidamente.
5
Avaliação das Rotas de
Intrusão de Vapores do Solo
O qué é a Intrusão de Vapores?
Significado das Concentrações
de Fundo
Amostragem de Gases
Estudo de Caso: Ex-Refinaria
18 de Marzo, México
Significado das Concentrações de Fundo
Impacto de Fontes de Concentração
de Fundo ao Ar Interior
EDIFÍCIO
EDIFÍCIO
ASSUNTO CHAVE:
O efeito de fontes de concentração
de fundo ao ar interior na avaliação
da rota de água subterrânea-ar
interior.
DOIS CASOS:
Gasolina
Solvente
Biodegradação?
Fontes de Concentração de Fundo:
Não existe solo afetado nem água
subterrânea afetada
Fontes do Subsolo:
Sítios de ação corretiva
Água Subt. Afetada
7
Significado das Concentrações de Fundo
Fontes de Impactos ao Ar Interior
(Concentrações de Fundo)
Fontes de VOCs no Ar Interior
Ar ambiental Exterior
Veículos, combustíveis
Pinturas, adesivos
Produtos de Limpeza
Inseticidas
Fumaça de cigarro
Lavagem de roupas à seco
Cosméticos, plásticos, etc.
REFERÊNCIAS:
USEPA, 1991, “Building Air Quality Guide”
OSHA, 1999, “Tech Manual for Indoor Air Inv.”
Significado das Concentrações de Fundo
Hidrocarbonetos de Petróleo
1000
100
10
1
CORRELAÇÃO? NÃO (p = 0.11)
0.1
10
100
1000
10000
Conc. no Ar Interior ( ug/m3)
Conc. no Ar Interior ( ug/m3)
Existe Correlação entre as Concentrações
na Água Subterránea e no Aire Interior?
100
10
1
0.1
0.01
CORRELAÇÃO?
SIM (p <0.001)
0.001
Concentração na Água Subt. (ug/L)
Existe alguma
correlação?
Solventes Clorados
1000
0.1
1
10
100
1000
10000
Concentração na Água Subt. (ug/L)
Hidrocarbonetos del Petróleo:
Não
Solventes Clorados:
Sim
Direta
(p = 0.11) = Probabilidade = 11% que a linha de regressão seja 0 (isto é, no existe correlação).
Fonte: McHugh, T., et. Al, 2004: An Empirical Analysis of the Groundwater-to-Indoor-Air Exposure Pathway: The Role of
Background Concentrations in Indoor Air, Environmental Forensics, 2004
9
Significado das Concentrações de Fundo
Hidrocarbonetos de Petróleo
1000
100
VARIAÇÃO DA
CONC. MÉDIA
DE FUNDO DE
BENZENO NO
AR INTERIOR
10
1
0.1
10
100
1000
10000
Concentração na Água Subt. (ug/L)
As concentrações
observadas coincidem
com as de fundo?
Conc. no Ar Interior ( ug/m3)
Conc. no Ar Interior ( ug/m3)
As concentrações observadas
coincidem com as de fundo?
Solventes Clorados
1000
100
VARIAÇÃO DA
CONC. MÉDIA
DE FUNDO DE
PCE E TCE NO
AR INTERIOR
10
1
0.1
0.01
0.001
0.1
1
10
100
1000
10000
Concentração na Água Subt. (ug/L)
Hidrocarbonetos de Petróleo:
Sim: 95 %
Solventes Clorados:
Sim: 75 %
Fonte: McHugh, T., et. Al, 2004: An Empirical Analysis of the Groundwater-to-Indoor-Air Exposure Pathway: The Role of
Background Concentrations in Indoor Air, Environmental Forensics, 2004
10
Avaliação das Rotas de
Intrusão de Vapores do Solo
O qué é a Intrusão de Vapores?
Significado das Concentrações
de Fundo
Amostragem de Gases
Estudo de Caso: Ex-Refinaria
18 de Marzo, México
Amostragem de Gases do Solo
Processo Típico da Investigação de Linhas de Evidência
Fontes de Ar Interior
Vapores do Solo
?
Confirmação das
concentrações de
vapor > 10-5 limite de
risco à saude?
?
?
AI
concentrações no
solo são
suficientemente
altas para causar
um impacto?
<
Sim: Continue avaliação.
Sim: Continue avaliação.
SS
SOLO
AS
Não: Nenhuma ação.
Fontes de Ar Exterior
Concentrações de ar
exterior são iguais
ou maiores que as
conc. de ar interior?
<
?
IA
Não: Continue avaliação.
<
=
Comparação
IA
<
fonte mais provável é o
Sim: A
Ar Exterior.
SOLO
AS
Não: Não se precisa acção.
Distribução de Vapores de Ar Interior
?
?
SOLO
AS
B
SOLO
AS
A distribução de
vapores do ar
interior indicam
que a fonte é o ar
interior?
fonte mais provável
Sim: A
é o Ar Interior.
Não: Continue avaliação.
<
= Comparação
Amostragem de Gases:
Investigação de Linhas de Evidência
1
2
44
11
S
22
33
S
S
3
4
Amostragem de Vapores
11
22
Ar
Ar Interior
Interior
Vapores
Vapores do
do Solo
Solo
33
44
Ar
Ar Exterior
Exterior
Distribução
Distribução de
de
Vapores
Vapores de
de A.
A. Interior
Interior
HAPSITE
13
Amostragem de Gases do Solo:
Opções de Instalação
Permanente
Às vezes exigida pela lei reguladora.
Preferida quando muitas coletas de
amostras são efetuadas em
diferentes ocasiões.
Temporária
Usada para uma única ocasião de
coleta de amostras.
Preferida quando o pontos de
amostragem não podem ser
deixados no lugar.
Ponto de
Amostragem
Caminhão de
Perfuração
14
Amostragem de Gases do Solo:
Pontos de Amostragem Abaixo de Uma Laje
Permanente
Temporário
15
Amostragem de Gases do Solo:
Coleta de Amostra
Manômetro
Controlador
de Fluxo
Ponto de
Amostragem
Superficial
Ponto de
Amostragem
Profundo
16
Amostragem de Gases do Solo:
Detecção de Vazamentos
Gas Detector
de Vazamentos
Ponto de
Amostragem
Medidor de Campo do
Gás Detector de
Vazamentos
17
Amostragem de Gases:
HAPSITE
Pesquisa de Campo
VOCs
Oxigênio,
CO2
Hélio
PONTO
IMPORTANTE:
Onde está o contaminante?
Como medir?
FID ou PID
HAPSITE (GC-MS Portátil)
Existe biodegradação?
Como medir?
Medidores de gases portáteis
Existem vazamentos?
Como medir ?
Medidor de Hélio portátil.
Resultados en tempo real permite o usuário agir contra
possíveis problemas relacionados à qualidade dos
dados ou agir contra algum resultado não esperado
nesta mesma mobilização.
VOCs = Compostos Orgânicos Voláteis, FID = detector de ionización de chama, PID = detector de fotoionização
18
Amostragem de Gases:
Avaliação das Linhas de Evidência
LINHAS DE EVIDÊNCIA
Sim
Não
Concentrações de VOC no
Ar Interior?
Concentrações de VOC nos
Gases do Solo?
Concentrações de VOC no
Ar Exterior?
Distribução de Vapores do
Ar Interior?
PONTO
IMPORTANTE:
Água Subt. Afetada
Várias linhas de eviência existem para
avaliar o impacto da intrusão de vapores.
19
Avaliação das Rotas de
Intrusão de Vapores do Solo
O qué é a Intrusão de Vapores?
Significado das Concentrações
de Fundo
Amostragem de Gases
Estudo de Caso: Ex-Refinaria
18 de Marzo, México
Investigação da Ex-Refinaria 18 de Marzo
Estudo de Caso: Ex-Refinaría no México
Desmontagem da Refinaría
1991
Remediação Ambiental
2009
Construção do Parque
2010
Futuro Parque
2011
21
Objetivo da
Investigação de Vapores:
Parque Recreativo
1
Avaliar os Impactos atuais.
Residências
Próximas
Laje de concreto que
provavelmente vai
permanencer
2 Caracterizar a distribuição
dos Compostos Orgânicos
Voláteis do petróleo.
3
4
Avaliar o Impacto da
Biodegradação.
Apresentar recomendações
para a gestão da possível
intrusão de vapores.
Camada
Artificial
Trabalhador da
construção civil
Trabalhador
do Parque
Adulto
Criança
Solo
Não
Afetado
Coluna de
solo
afetado
Água
Subterrânea
Afetada
22
Investigação da Ex-Refinaria 18 de Marzo
Registro fotográfico: Metodologia
23
Resultados da Investigação
■ Ar Exterior
■ Vapores do Solo
Concentración
Concentração
(ppmv)
(ppmv)
0
0.01
0,01
B
0.01
0,01
0
B
E
E
T
T
X
A7
X
0,01
0.01
0
0
B
0
0
B
E
A3
B
0.01
0,01
E
T
E
T
T
X
0.01
0,01
0
X
0
X
Concentración
Concentração
(ppmv)
(ppmv)
A2
A4
0.01
0,01
Concentración
Concentração
(ppmv)
(ppmv)
(ppmv)
Concentración
Concentração
B E T X
0.01
0,01
(ppmv)
(ppmv)
0
A1
Concentración
Concentração
0
(ppmv)
0 0
Concentración
Concentração
(ppmv)
Concentración
Concentração
(ppmv)
(ppmv)
0,01
0.01
Concentración
Concentração
(ppmv)
(ppmv)
(ppmv)
(ppmv)
Concentración
Concentração
Resultados da Investigação
Ar Exterior: BTEX
ss
A6
0
0
B
0
B
A8
0.01
0,01
0
B
E
E
Vento
acima
E
T
T
T
X
A5
0
Centro
da área
X
A9
Vento
abaixo
Nenhuma
diferença
entre
vapores
vento acima
e abaixo
Sem
Impacto
No Ar
Exterior
0
X
25
Resultados
Resultados da
da Investigação
Investigação
Concentrações de Ar Exterior vs.
Concentrações de Fundo
BENZENO
TOLUENO
1
0.1
LIMITE DA EPA1
0.01
CONC.
MÉDIA
DE FUNDO
NO AR
INTERIOR
0.001
0.0001
Conc.
Vento
Acima
PONTO
IMPORTANTE:
Conc.
no Sítio
Variação da
Concentração (ppmv)
Variação da
Concentração (ppmv)
1
LIMITE DA EPA1
0.1
0.01
CONC.
MÉDIA
DE FUNDO
NO AR
INTERIOR
0.001
0.0001
Conc.
Vento
Acima
Conc.
no Sítio
Concentrações de BTEX no sítio são consistentes
com as concentrações vento acima e concentrações
típicas de fundo do ar interior.
1) USEPA Draft Vapor Intrusion Guidance, November 2002 (10-4 risk)
26
Investigação da Ex-Refinaria 18 de Marzo
Descobertas: Ar Exterior
■ Não existe impacto
ao Ar Exterior.
■ Não existe Risco
à Saúde.
As condições atuais do ex-refinaria
RESUMINDO: não afetam a qualidade do ar
ambiental exterior.
27
Resultados da Investigação
■ Ar Exterior
■ Vapores do Solo
Resultados da Investigação
Modelo Conceitual da
Biodegradação do Petróleo
Comax
CHmin
Possível
Biodegradação
Aeróbia
δ
Não existe
Biodegradação Aeróbia
L
Oxigênio
Hidrocarboneto
Comin
Fonte de Vapores
CHmax
Concentração no
Vapor
PONTO
Existe uma correlação entre o consumo de
IMPORTANTE: oxigêno e a atenuação de hidrocarbonetos.
Fonte: Roggemans et al., 2001, Vadose Zone Natural Attenuation of Hydrocarbon Vapors: An Empirical Assessment of Soil
Gas Vertical Profile Data, API’s Soil and Groundwater Technical Task Force Bulletin No. 15.
29
Resultados da Investigação
Vapores do Solo: Biodegradação
Poços
Multinível
SLP1
(%)CO2
(%)O2
(%)Total HC
Profundidade (m)
0
-0.5
PONTO
IMPORTANTE:
-1
-1.5
-2
-2.5
-3
0.001
0.01
0.1
1
Concentração
10
100
Os
Os vapores
vapores dos
dos
hidrocarbonetos
hidrocarbonetos
se
se biodegradam
biodegradam
ao
ao entrar
entrar em
em
contato
contato com
com o
o
oxigênio
oxigênio perto
perto da
da
superfície.
superfície.
30
Investigação da Ex-Refinaria 18 de Marzo
Descobertas: Biodegradação de Vapores Orgânicos
■ Os vapores de hidrocarbonetos
se degradam antes de chegar ao
solo superficial.
RESUMINDO:
Profund. (m)
■ Evidência de Biodegradação de vapores
nos gases do subsolo
0
1
2
3
4
5
Concentr.
Graças à difusão de O2, a biodegradação
previne a liberação de vapores de
hidrocarbonetos à atmosfera nos locais onde
não existe camada de concreto.
31
Resultados da Investigação
Benzeno
Benzeno
Etilbenzeno
Etilbenzeno
Tolueno
Tolueno
Vapores do Solo: BTEX
S35
TD1-0
T
X
0
B
E
CNP4-0
1
ND ND ND ND
0
B
E
T
T
X
1
ND ND ND ND
0
B
E
T
X
SLP1
1
ND ND ND ND
0
B
E
T
X
X
PONTO IMPORTANTE: Devido à
Bioodegradação, não se detectou
BTEX nos vapores do subsolo.
S14
1
ND ND ND ND
0
B
E
T
X
Concentration (ppm v)
E
ND ND ND ND
S12
Concentration (ppm v)
B
Conce ntration (ppm v)
ND ND ND ND
0
1
Concentration (ppm v)
Concentration (ppm v)
1
Concentration (ppm v)
Concentration (ppm v)
Xilenos
Xilenos
S9
1
ND ND ND ND
0
B
E
T
X
32
Investigação da Ex-Refinaria 18 de Marzo
Descobertas: Gases do Solo
■ Biodegradação: A biodegradação elimina os
■ Hidrocarbonetos Presentes: Os hidrocarbonetos
remanescentes se biodegradam mais lentamente e
são menos tóxicos (2,2,4-TMP y ciclohexano).
■ Ausência de BTEX: Não se detectou BTEX
nos gases dos solos.
RESUMINDO:
Profund. (m)
vapores de hidrocarbonetos nos gases dos solos
a profundidades pequenas.
0
1
2
3
4
5
Concentr.
A biodegradação reduziu a toxicidade dos
hidrocarbonetos nos gases do solo e está
limitando sua liberação à atmosfera.
33
Amostragem de Gases do Solo:
Avaliación das Linhas de Evidência
LINHAS DE EVIDÊNCIA
Sim
Não
Concentrações de VOC no
Ar Interior?
N/A
N/A
N/A
N/A
Concentrações de VOC nos
Gases do Solo?
Concentrações de VOC no
Ar Exterior?
Distribução de Vapores do
Ar Interior?
PONTO
IMPORTANTE:
N/A = Não Aplicável
AS Afeitada
Várias linhas de evidência apoiam a
conclusão de ausência de intrusão
de vapores.
34