Potencialidades de aplicação dos métodos geofísicos

Potencialidades de aplicação dos métodos geofísicos

A seguir, são relacionadas as potencialidades dos métodos geofísicos de geo-radar, eletromagnético indutivo, eletrorresistividade e magnetometria para fins ambientais:

Geo-radar (GPR)

  • Realização de perfis ao longo de linhas, produzindo seções contínuas e instantâneas;
  • A faixa de velocidade varia de 0,5 a 2,0 km/h para perfis detalhados e velocidades superiores a 8,0 km/h em perfis de reconhecimento;
  • Os registros gráficos podem ser, freqüentemente, interpretados no campo;
  • Boa definição para corpos de poucos centímetros a 1 metro, dependendo da antena a ser utilizada;
  • Adequação do equipamento às condições locais através da mudança de
  • antenas (freqüência): altas freqüências obtêm melhor definição; baixas
  • frequências fornecem maior profundidade de investigação;
  • Profundidades aproximadas e relativas são facilmente estabelecidas,
  • assumindo-se simples condições e técnicas de interpretação;
  • Possibilidade de detecção de contaminação por compostos orgânicos;
  • Utilização do método em áreas urbanas;
  • Aplicabilidade sobre a água, concreto, asfalto ou qualquer outro tipo de
  • superfície (exceção feita às superfícies metálicas e à água do mar);
  • Uma ampla variedade de técnicas de processamento pode ser aplicada aos
  • dados de radar, para aperfeiçoar a interpretação e apresentação;
  • Capacidade de detecção de dutos ou galerias subterrâneas de qualquer tipo
  • de material;
  • Possibilidade de identificação de vazamentos em tubulações.

Seção de geo-radar em área contaminada por infiltração de resíduos industriais

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Seção de geo-radar indicando os limites da contaminação
(atenuação do sinal) provocada pela infiltração de resíduos industriais

Eletromagnético indutivo (EM)

 

  • Rápida aquisição de dados, resultando em levantamentos de alta densidade e definição;
  •  Instrumentos de registros contínuos podem aumentar a velocidade, densidade e definição dos levantamentos, permitindo a cobertura total do local investigado;
  •  Os limites da pluma de condutividade do solo ou das águas subterrâneas podem ser detectados e medidos;
  •  A faixa de profundidade de aquisição de dados varia de 0,75 a 60 metros, aproximadamente, dependendo do equipamento utilizado;
  •  As leituras são realizadas diretamente em unidades de condutividade elétrica (miliSiemens/m), possibilitando o uso direto dos dados de campo, e correlacionando-os à condutividade de amostras do solo e da água subterrânea;
  •  Capacidade de mapear variações das diferentes porções hidrogeológicas;
  •  A direção de fluxo da pluma de contaminação pode ser determinada através dos mapas e seções de isocondutividade;
  •  Medidas levantadas em épocas diferentes podem fornecer taxas da migração dos contaminantes no solo e na água subterrânea, contribuindo para o monitoramento local;
  •  Possibilidade de mapear minerações abandonadas, estimar seus volumes e detectar resíduos enterrados;
  •  Detecção e mapeamento de dutos metálicos enterrados.
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Mapa de isocondutividade apresentando os limites da pluma de contaminação proveniente de aterro industrial desativado

Eletrorresistividade (ER)

  •  A técnica de caminhamento pode ser empregada para detectar e mapear as plumas de contaminação, e também as variações na hidrogeologia local;
  •  Através da técnica de sondagem elétrica vertical (SEV) é possível estimar a profundidade, espessura e resistividade das camadas em subsuperfície, além da profundidade aproximada do nível d’água;
  •  Os dados de caminhamento ou sondagem elétrica podem ser avaliados qualitativamente ou semiquantitativamente no campo;
  • Os dados de resistividade podem fornecer a provável composição geológica de uma camada ou estimar a condutividade específica da pluma;
  •  A profundidade de aterros ou de locais de descarte de resíduos pode, muitas vezes, ser estimada;
  •  Dos métodos apresentados é aquele que atinge maior profundidade de investigação (superior a 100m), dependendo fundamentalmente da abertura dos eletrodos de corrente, da geologia local e da corrente elétrica injetada no solo.
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Sondagem elétrica vertical externa à área de indústria suspeita de contaminação

Magnetometria (método magnético)

  •  Os magnetômetros respondem aos metais ferrosos (aço e ferro);
  •  Tambores individuais podem ser detectados a profundidade de até 6 metros;
  •  Um conjunto de tambores ou grandes tanques podem ser identificados de 6 a 20 metros de profundidade;
  • Os magnetômetros atingem maiores profundidades que os detectores de metal;
  •  A interpretação dos dados é empregada para estimar o número e a profundidade de tambores enterrados;
  •  Obtêm-se respostas contínuas ao longo das linhas de investigação;• Os levantamentos podem ser executados acoplando o equipamento a veículos para cobertura de grandes locais.

Seleção do método geofísico

 

Para a seleção de um método geofísico a ser empregado, o ideal é ter conhecimento da geologia local, das características físico-químicas das águas subterrâneas e do contaminante, do tipo de descarte efetuado e invólucro utilizado e da proximidade de edificações e instalações.

Dentre os aspectos mencionados, dois deles são preponderantes e decisivos na escolha do método o geofísico a ser empregado, que são:

– o tipo de contaminação;

– o ambiente geológico onde está disposto o contaminante.

Tipo de contaminação

A seguir, são efetuadas algumas considerações que relacionam os melhores métodos geofísicos a serem utilizados, de acordo com o tipo de contaminação a ser investigada.

Resíduos metálicos

A propriedade principal dos resíduos metálicos é a sua alta condutividade elétrica; além disso, se esses forem ferrosos também serão altamente magnéticos. Dessa forma, os dois métodos geofísicos mais apropriados são: o eletromagnético indutivo (EM) e o magnetométrico. Em áreas de interferências elétricas intensas, o magnetômetro será mais adequado; em contrapartida, se o resíduo estiver disseminado no solo, o método eletromagnético fornecerá melhores resultados. Além desses métodos, o geo-radar tem se mostrado eficiente para a detecção desse tipo de material, com a vantagem de apresentar alta definição dos dados e menor suscetibilidade às interferências urbanas graças à blindagem das antenas.

Resíduos inorgânicos

Os resíduos inorgânicos, geralmente, produzem anomalias de alta condutividade

(baixa resistividade), em relação ao meio onde está localizado. Assim, para a detecção desses resíduos é mais viável o emprego de métodos eletromagnéticos

indutivos (EM) e do geo-radar. Além destes, a eletrorresistividade também pode ser utilizada como método alternativo. Dentre os métodos aqui apontados, o geo-radar leva vantagem, devido à continuidade dos seus perfis e da alta resolução obtida.

Exemplos: a definição dos limites de valas com resíduos ou de lixões.

Pluma inorgânica na água subterrânea (íons e sais dissolvidos)

Os contaminantes inorgânicos em contato com a água subterrânea aumentam a concentração de íons livres, elevando a condutividade elétrica do meio. Para a determinação desses contrastes de condutividade, o método eletromagnético indutivo é mais indicado que a eletrorresistividade, principalmente pela rapidez de execução do levantamento e pela precisão na determinação de variações laterais.

O geo-radar pode ser empregado para este tipo de investigação como alternativa, uma vez que os limites da pluma inorgânica podem ser determinados pela atenuação das ondas eletromagnéticas.

Exemplos: mapeamento das plumas de contaminação a partir de aterros malcontrolados ou devido à infiltração de resíduos industriais.

Resíduos orgânicos e plumas orgânicas

Os compostos orgânicos possuem baixa condutividade elétrica e pequeno coeficiente dielétrico, apresentando, assim, pequeno contraste com as propriedades elétricas do meio geológico onde estão dispostos, dificultando, portanto, sua detecção. O geo-radar é, dentre os métodos geofísicos, o que tem apresentado os melhores resultados para identificação de contaminação por organoclorados, e, principalmente, por hidrocarbonetos (combustíveis). Em condições muito especiais, podem ser empregados os métodos de eletrorresistividade e eletromagnético, a fim de se mapear as anomalias resistivas (baixa condutividade elétrica).

Rejeitos de mineração

Os rejeitos de mineração proporcionam anomalias condutivas, tanto no solo como nas águas subterrâneas. Assim, o método mais indicado para identificar essa contaminação é o eletromagnético indutivo, tendo como vantagem, em relação à eletrorresistividade, a agilidade do levantamento e a maior capacidade de detecção dos contaminantes disseminados no solo e na água subterrânea.

De forma alternativa, o geo-radar pode ser empregado para a detecção desse tipo de contaminação, graças a atenuação do sinal provocada pela alta condutividade dos rejeitos.

Influência do meio geológico na detecção da contaminação

O material geológico, no qual está localizado o resíduo ou o contaminante, atua, sobremaneira, na aplicabilidade e na eficiência dos métodos geofísicos que se baseiam na condutividade ou resistividade elétrica. Na seqüência, são relacionados os tipos dos materiais geológicos que podem influenciar na detecção da contaminação através do emprego desses métodos.

 

Argilas

Devido à alta condutividade elétrica apresentada pelas argilas, o contraste entre o valor da condutividade natural do meio (background) e a condutividade dos contaminantes inorgânicos pode ser pequeno, podendo mascarar a detecção da contaminação. Em contrapartida, com a presença de compostos orgânicos, os contrastes de condutividade poderão ser salientados. Além disso, a presença de argila atenua a propagação dos campos e ondas eletromagnéticas, reduzindo a profundidade de investigação dos métodos eletromagnéticos indutivos (EM) e do geo-radar.

Rochas arenosas

Quanto maior é a resistividade desse tipo de material, maior será a profundidade de penetração dos campos e ondas eletromagnéticas no terreno. Assim, nesse tipo de ambiente, os métodos eletromagnéticos indutivos e o geo-radar detectarão de forma marcante os contrastes nas propriedades físicas provocadas pelos contaminantes inorgânicos ou metálicos. Como método alternativo, também poderá ser utilizado o método de eletrorresistividade, lembrando-se que, quanto maior a resistividade do meio geológico, maior será a dificuldade de propagação das correntes elétricas.

Sedimentos não consolidados e material intemperizado

Os sedimentos superficiais não consolidados, representados pelas areias, cascalhos, seixos, e os materiais intemperizados, freqüentemente, apresentam maior resistividade e menor teor de argila em relação aos materiais mais compactados. Assim, esse tipo de meio favorece a aplicação dos métodos de eletrorresistividade, eletromagnético indutivo e o geo-radar na investigação de contaminantes de alta condutividade.

 

Rochas fraturadas

A contaminação orgânica e inorgânica presente em meios fraturados é de difícil identificação por métodos geofísicos de superfície. Nestes casos, os métodos geofísicos têm se mostrado eficientes na detecção das fraturas como caminhos preferenciais para os contaminantes. Para a investigação da contaminação em si, os melhores resultados têm sido determinados por perfilagens eletromagnéticas e de resistividade, pois essas técnicas possibilitam a detecção de forma direta do contaminante localizado nas fraturas.

Áreas cársticas

Em áreas cársticas, existe grande variação das propriedades físicas do meio, o que dificulta a detecção da contaminação. Nesses locais, a aplicação dos métodos geofísicos deverá ser utilizada para caracterizar o meio geológico no qual os contaminantes possam se propagar. Dentre os métodos abordados, o geo-radar é aquele que tem se mostrado mais eficiente para a deteção de cavidades, decorrente da alta definição e continuidade das seções obtidas.

Tabela resumo das principais aplicações dos métodos geofísicos em áreas contaminadas

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Tabela resumo das características principais dos métodos geofísicos

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Fontes de consulta

Greenhouse, J.P. “Aplicações de Metodologias Geofísicas em Estudos Ambientais e Geotécnicos”. CEA/UNESP Rio Claro, 1996, 111pp.

Gretsky, P.; Barbour, R. & Asimenios, G.S. “Geophysics, Pit Surveys Reduce Uncertainty”. Pollution Engineering (june), 1990, 102-108pp.

Nobes, D.C. 1996 “Troubled Waters: Environmental Applications of Electrical e

Eletromagnetic Methods”. Surveys in Geophysics (17). 393-454 pp.

 

Olhoeft, G. “Geophysics Advisor Expert System (version 2.0)” EPA/600/R-92/200. United States Environmental Protection Agency (USEPA), 1992.

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