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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA E MEIO AMBIENTE
MAPEAMENTO DA PLUMA DE CONTAMINAÇÃO
EM DEPÓSITOS DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE
COURO, ATRAVÉS DE MÉTODOS GEOFÍSICOS-
DOIS CASOS EM MATO GROSSO.
LUIZ FERNANDO JORGE DA CUNHA
Prof. Dr. SHOZO SHIRAIWA
Orientador
Cuiabá, MT, Março de 2005
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA E MEIO AMBIENTE
MAPEAMENTO DA PLUMA DE CONTAMINAÇÃO
EM DEPÓSITOS DE RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE
COURO, ATRAVÉS DE MÉTODOS GEOFÍSICOS-
DOIS CASOS EM MATO GROSSO.
LUIZ FERNANDO JORGE DA CUNHA
Dissertação apresentada ao Programa
de Pós-Graduação em Física e Meio
Ambiente da Universidade Federal
de Mato Grosso, como parte dos
requisitos para obtenção do titulo
de Mestre em Física e Meio Ambiente
SHOZO SHIRAIWA
Orientador
Cuiabá, MT, Mar 2005
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FICHA CATALOGRÁFICA
C972m Cunha, Luiz Fernando Jorge da
Mapeamento da pluma de contaminação em
depósitos de resíduos da indústria de couro, através de
métodos geofísicos – dois casos em Mato Grosso / Luiz
Fernando Jorge da Cunha.- 2005.
viii, 118p. : il. ; color.
Dissertação (mestrado) Universidade Federal de
Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra,
2005.
“Orientação Prof. Dr. Shozo Shiraiwa”
CDU – 550.837.6:556.388(817.2)
Índice para Catálogo Sistemático
1. Água subterrânea – Contaminação – Cuiabá (MT)
2. Água subterrânea – Contaminação – Cromo
3. Água subterrânea – Contaminação – Métodos
geofísicos
4. Método eletromagnético indutivo – Água subterrânea
5. Água subterrânea – Eletrorresistividade- Método
geofísico
6. Curtume
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
Programa de Pós-Graduação em Física e Meio Ambiente
FOLHA DE APROVAÇÃO
TÍTULO: MAPEAMENTO DA PLUMA DE
CONTAMINAÇÃO EM DEPÓSITOS DE RESÍDUOS DA
INDÚSTRIA DE COURO, ATRAVÉS DE MÉTODOS
GEOFÍSICOS- DOIS CASOS EM MATO GROSSO
AUTOR: LUIZ FERNANDO JORGE DA CUNHA
Dissertação defendida e aprovada em 04 de Março de 2005, pela comissão
julgadora:
_______________________________________
Prof. Dr. Shozo Shiraiwa
Instituto de Ciências Exatas e da Terra/UFMT
Orientador
_________________________________________
Profa. Dra. Luciana Sanches
Programa de Absorção Temporária de Doutores/ Capes
Examinadora Interna
___________________________________________
Prof. Dr. Vagner Roberto Elis
Universidade de São Paulo
Examinador Externo
DEDICATÓRIA
Aos meus Pais Luiz Jorge (In
memorian) e Ecila que souberam me
alicerçar na busca do conhecimento,
a minha esposa Márcia e aos meus
filhos Vinicius e Luiz Felipe que
souberam compreender o esforço e
dar o apoio e o incentivo necessários.
AGRADECIMENTOS
• Ao Prof. Dr. Shozo Shiraiwa orientador deste trabalho que não mediu esforços e
esteve sempre a disposição para tirar dúvidas e propor melhorias no andamento
dos trabalhos, sempre com presteza no atendimento
• Ao Curso de Pós Graduação do Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
(ICET)Tecnológicas( ICET), da UFMT, representado pelo prof. Dr. José de Souza
Nogueira (Paraná) pela oportunidade de ter trabalhado nesta pesquisa e pela
atenção e simplicidade no atendimento aos pós-graduandos.
• Ao Prof. Dr. Renato Blat Migliorini Coordenador do Projeto de Pesquisa apoiado
pela FAPEMAT, pelo acompanhamento e pelas inestimáveis contribuições na área
de geologia.
• Aos Professores Dr. Shozo Shiraiwa, Dr. Renato Blat Migliorini, Dr. Vagner
Roberto Elis, Dra. Luciana Sanches pelas inestimáveis observações e sugestões
pertinentes na ocasião do exame de qualificação.
• A FAPEMAT- Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Mato Grosso pelo
apoio financeiro a realização da pesquisa “Estudo da disposição final de resíduos
sólidos de curtume como fonte de contaminação em águas subterrâneas. Inovação
tecnológica auxilia na preservação do meio Ambiente
Aos amigos e colegas do Mestrado, Prof. Mario José Pereira, Fernanda Marciellis
Santos e Renata Aguiar com quem tivemos a oportunidade de conviver mais
intensamente pelas valorosas discussões e auxílios nos nossos trabalhos de grupo.
Aos graduandos do Curso de Geologia da UFMT, Sérgio Fachin Júnior e, Félix
Huber, e ao técnico Alexandrino Leite que estiveram juntos nas nossas jornadas
de campo sempre nos apoiando com presteza e dedicação e colaborando com
suporte imprescindível nas questões especificas da geologia.
As empresas Curtume Viposa S.A e Durlicouros pelo total apoio aos nossos
trabalhos sempre liberando o nosso acesso aos locais necessários para pesquisa e
fornecendo o apoio nas valiosas informações sobre o tratamento de resíduos
líquidos e sólidos e a constituição do aterro em análise.
A empresa Tannery do Brasil, que de forma muito prestativa possibilitou várias
visitas nossa ao seu parque industrial, inclusive possibilitando que trabalhássemos
experimentalmente com alunos da graduação dentro das suas instalações.
A UFMT que de forma muito nostálgica me acolheu depois de exatos 20 anos do
término da minha graduação nos seus corredores, me fazendo relembrar um pouco
da minha juventude que agora mais do que nunca esta impregnada dessa fonte da
sabedoria.
A minha família, que sempre soube valorizar o meu esforço e dedicação e
compreender as minhas ausências com apoio e incentivo fundamentais no decorrer
desta caminhada.
Para o crente, Deus está no começo;
para o físico, Deus está no ponto de
chegada de toda a sua reflexão.
( Max Plank).
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ................................................................................... i
LISTA DE TABELAS .................................................................................. iv
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ................................................. v
LISTA DE SIMBOLOS ............................................................................... vi
RESUMO ....................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................... Viii
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................... 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................ 4
2.1. O Problema Ambiental ........................................................................... 4
2.2. A Água Subterrânea ............................................................................. 6
2.3. A Qualidade da Água ............................................................................. 8
2.4. A Legislação ......................................................................................... 11
2.4.1. Legislação Federal ..................................................................... 13
2.4.2. Legislação Estadual ..................................................................... 18
2.4.3. Normas Brasileiras ..................................................................... 19
2.5. A Geologia .............................................................................................. 20
2.5.1. Geologia Regional ....................................................................... 20
2.5.2. Geologia Local ............................................................................. 20
2.6. O Processo Industrial do Couro ............................................................. 22
2.7. Os Resíduos do Curtume ....................................................................... 31
2.8. A Área de Disposição dos Resíduos ...................................................... 34
2.9. O Sistema de Tratamento ....................................................................... 38
2.10. O Processo de Contaminação ................................................................ 41
2.10.1. Processos Físicos ................................................................... 42
2.10.2. Processos Químicos ............................................................... 43
2.11. O Mapeamento com Geofísica .............................................................. 47
3. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
51
3.1. Localização .............................................................................. 51
3.1.1. Localização da área da Pesquisa ............................................. 51
3.2. Caracterização Físio-Climática e Vegetação ............................. 54
3.2.1. Físiografia ........................................................................... 54
3.2.2. Clima .................................................................................. 55
3.2.3. Vegetação ............................................................................ 55
4. MATERIAL E MÉTODOS
56
4.1. Levantamento Altimétrico ....................................................... 56
4.2. Teoria Eletromagnética ............................................................ 57
4.2.1. Princípios Básicos ............................................................ 57
4.2.2. Relação entre a densidade de corrente elétrica (J) e o
campo elétrico (E)- Lei de Ohm ...................................
60
4.2.3. Relação entre a densidade de fluxo magnético (B) e o
campo magnético (H) .......................................................
61
4.2.4. Relação entre a densidade de fluxo elétrico (D) e o
campo elétrico (E) ...........................................
62
4.3. Métodos Eletromagnéticos em Geofísica ............................... 64
4.3.1.Método TDEM (Eletromagnético Domínio do Tempo)....... 67
4.3.2.Método FDEM (Eletromagnético Domínio da Freqüência). 69
4.3.2.1. Condutividade Aparente e Profundidade de Penetração 75
4.3.2.2. Equipamentos ................................................................ 77
4.3.2.3. Aquisição de dados ........................................................ 78
4.3.2.4. Apresentação dos dados e interpretação ........................ 81
4.3.3. Método da Eletrorresistividade ......................................... 81
4.3.3.1. Equipamentos ................................................................ 84
4.3.3.2. Técnicas de Aquisição de dados .................................... 85
4.3.3.3. Apresentação dos dados e interpretação ........................ 89
4.4. Plotagem dos dados . ............................................................. 89
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
94
5.1. Área localizada em Várzea Grande ...................................... 94
5.2. Área localizada em Cuiabá ................................................... 104
6. CONCLUSÕES FINAIS
110
6.1- Área localizada em Várzea Grande....................................... 110
6.2- Área Localizada em Cuiabá.................................................. 112
6.3- Recomendações..................................................................... 113
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
114
i
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Inicio do processo de descarga das peles na industria de curtume........ 23
Figura 2 Processo de depilação e caleiro dentro dos “Fulões”............................ 24
Figura 3 Operação de Descarne........................................................................... 24
Figura 4 Operação de recorte da pele................................................................... 25
Figura 5 Processo de divisão da pele em duas camadas...................................... 25
Figura 6 Retirada do resíduo liquido em excesso das peles................................. 27
Figura 7 Classificação das peles.......................................................................... 27
Figura 8 Tanque de decantação............................................................................ 28
Figura 9 Tanque de deposição de resíduos orgânicos.......................................... 28
Figura 10 Tratamento de resíduos dos caleiros...................................................... 29
Figura 11 Decantação dos resíduos que contém cromo......................................... 29
Figura 12 Lodo de cromo final.............................................................................. 30
Figura 13 Liberação final dos líquidos resultantes do processo de
tratamento..............................................................................................
30
Figura 14 Modelo em corte transversal de célula tipo para resíduos
perigosos................................................................................................
36
Figura 15 Modelo em planta de célula tipo para disposição de resíduos
industriais perigosos..............................................................................
37
Figura 16 Execução de impermeabilização em uma célula tipo para disposição
de resíduos industriais perigosos...........................................................
37
Figura 17 Localização Regional............................................................................ 51
Figura 18 Mapa Hidrográfico mostrando a localização da área de estudo situado
no município de Várzea Grande............................................................
52
Figura 19 Mapa hidrográfico da área de estudo localizada no município de
Cuiabá....................................................................................................
53
Figura 20 Mapa Hidrográfico mostrando a distância de separação das duas
áreas de estudo localizadas em Cuiabá e Várzea Grande.....................
54
Figura 21 Nível da Marca LEICA em que foi realizado o trabalho de
altimetria................................................................................................
56
Figura 22 Esquema mostrando a propagação de um campo eletromagnético...... 58
Figura 23 Esquema mostrando a propagação do campo elétrico 58
ii
Figura 24 Os vetores de campo elétrico e magnético (E e B) são
perpendiculares entre si e paralelos aos eixos de coordenadas.............
59
Figura 25 Ampliação de um modelo de campo elétrico em uma bobina............... 60
Figura 26 Diminuição do campo magnético em um semi-espaço......................... 68
Figura 27 Profundidade de penetração, tangente de perda e efetivo
comprimento de onda versus freqüência..........................................
71
Figura 28 Modelo mostrando o funcionamento do equipamento EM-34 através
dos campos magnético primário e secundário. (Fonte Borges,
2002)......................................................................................................
72
Figura 29 Orientação das Bobinas......................................................................... 73
Figura 30 Posicionamento do Campo Elétrico perpendicular a Bobina................ 73
Figura 31 Fases do campo eletromagnético........................................................... 74
Figura 32 Equipamento EM-34 – Geonics Ltda.................................................... 78
Figura 33 Trabalhos de campo em que se observa o emprego do método
eletromagnético indutivo.......................................................................
79
Figura 34 Configurações de espaçamentos das bobinas com respectivas
profundidades teóricas de investigação (Borges, 2002)........................
80
Figura 35 Equipamento de Eletrorresistividade Syscal R-2................................. 85
Figura 36 Arranjo Eletródico Schlumberger (Adaptada de Elis,1998).................. 86
Figura 37 Arranjo Dipolo-dipolo utilizado em Sondagem Elétrica Vertical......... 87
Figura 38 Arranjo Dipolo-Dipolo utilizado em Caminhamento Elétrico............. 87
Figura 39 Esquema de configurações eletródicas de sondagens dipolares.
a)SDD axial; b) SDD equatorial; c)SDD azimutal (adaptado de
Borges,2002)..........................................................................................
88
Figura 40 Forma de plotagem dos dados para construção da seção de
resistividade aparente (N= níveis de investigação)..............................
89
Figura 41 Semivariograma..................................................................................... 93
Figura 42 Curvas de Nível da área Localizada na cidade de Várzea Grande....... 94
Figura 43 Mapa de localização das linhas de aquisição de dados da área situada
na cidade de Várzea Grande.................................................................
95
Figura 44 Planta da área de resíduos do curtume de Várzea Grande com
visualização das linhas de investigação realizadas no presente
trabalho e dos poços de monitoramento analisados por LANNES em
2002.......................................................................................................
96
iii
Figura 45 Seções de condutividade aparente das linhas 0,4, 5 e 6 sentido NE-
SW da área de disposição de resíduos localizada na cidade de
Várzea Grande.......................................................................................
97
Figura 46 Seções de Condutividade aparente das linhas de investigação 1, 2 e 3
da área de resíduos do curtume da cidade de Várzea Grande...............
98
Figura 47 Seção de resistividade aparente resultante do caminhamento elétrico
realizado sobre a linha de investigação N° 1 sentido SE-NW na área
de rejeitos de Várzea Grande.................................................................
100
Figura 48 Mapa de condutividade aparente da área de resíduos sólidos do
curtume da cidade de Várzea Grande nas profundidades teóricas de
7,5m, 15m, 30m e 60 m.........................................................................
102
Figura 49 Vizualização espacial das linhas de isocondutividade aparente aos
níveis teóricos de 7,5m, 15m, 30m e 60 m da área de rejeitos
localizada na cidade de Várzea Grande.................................................
103
Figura 50 Vista em perspectiva das curvas de nível da área localizada na cidade
de Cuiabá...............................................................................................
104
Figura 51 Visualização em planta da área de deposição de resíduos sólidos do
curtume localizado na cidade de Cuiabá...............................................
105
Figura 52 Seções de condutividade aparente das linhas de Investigação de N°s
1,2,3,e 4 sentido NW-SE da área de deposição de resíduos do
curtume localizado na cidade de Cuiabá...............................................
107
Figura 53 Seções de condutividade aparente no sentido SW-NE das linhas de
investigação de N° 5 e 6 da área de resíduos do curtume localizado
na cidade de Cuiabá...............................................................................
108
Figura 54 Visualização espacial das isolinhas de condutividade aparente da
área de resíduos do curtume localizado na cidade de Cuiabá nas
profundidades teóricas de 7,5m, 15m, 30m e 60m................................
109
iv
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Padrões de Potabilidade da Água estabelecidos pelo Ministério da
Saúde em 2004 Constituintes inorgânicos..........................................
10
Tabela 2 Estratigrafia do Grupo Cuiabá, na área do Projeto Coxipó (Luz et
al,1980)................................................................................................
21
Tabela 3 Características dos banhos descartados no processo de curtimento
mineral( ao cromo) (CETESB
1989)....................................................................................................
32
Tabela 4 Resultados das Análises das concentrações de cromo nos poços
PM1, PM2,PM3, PM4- Ano de Estudo de 1999. (Adaptado de
LANNES,
2002)....................................................................................................
101
v
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABAS Associação Brasileira de Águas Subterrâneas
ARIP Aterro de resíduos industriais perigosos
ANA Agência Nacional de Águas
CEE Comunidade Econômica Européia
CEEIBH Comitê Especial de Estudos Integrados de Bacias Hidrográficas
CNAE Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica
COFEHIDRO Conselho de Orientação do Fundo Estadual de Recursos Hídricos
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente
DNAEE Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica
DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio
DQO Demanda Química de Oxigênio
ETE Estação de Tratamento de Efluentes
MINTER Ministério do Interior
NBR Norma Brasileira
OD Oxigênio Dissolvido
ONU Organização das Nações Unidas
SS Sólidos Suspensos
STD Sólidos Totais Dissolvidos
RBRH Revista Brasileira de Recursos Hídricos
vi
LISTA DE UNIDADES E SIMBOLOS
m metro
mm milímetro
m
3
metro cúbico
mS miliSiemens
mg/l miligrama por litro
ρ
resistividade elétrica ( m)
kg quilograma
σ
condutividade elétrica ( mS/m)
mS
milisiemens ( 10
-3
Siemens, unidade de σ)
permissividade dielétrica
operador nabla
permeabilidade magnética
E campo elétrico (V/m)
B densidade de fluxo magnético (Wb/m
2
)
D densidade de fluxo elétrico (C/m
2
)
H campo magnético (A/m)
J densidade de corrente elétrica (A/m
2
)
ε
μ
vii
RESUMO
CUNHA, L. F. J. Mapeamento da Pluma de Contaminação proveniente de dois
depósitos de resíduos do couro em Mato Grosso, através de Métodos Geofísicos.
Cuiabá,2005. 135p. Dissertação (Mestrado)- Universidade Federal de Mato Grosso.
Neste trabalho procedeu-se a investigação de dois depósitos de resíduos da
industria do couro localizados nos municípios de Cuiabá e Várzea Grande MT,
verificando a sua interação com o ambiente. Através dos métodos geofísicos,
Eletromagnético Indutivo (EM-34) e Caminhamento Elétrico com técnicas não
invasivas de investigação foi feito o mapeamento de duas áreas destinadas ao
recebimento dos rejeitos do curtume. Na área de Várzea Grande, já interditada pela
FEMA devido a técnicas inadequadas de deposição dos resíduos, a investigação
procurou mapear a pluma de contaminação do lençol freático através das medidas de
condutividade elétrica do solo/subsolo. Os resultados da investigação do método
Eletromagnético Indutivo, mostraram uma elevada condutividade em algumas
regiões da área localizada no município de Várzea Grande. Na área localizada no
município de Cuiabá os valores obtidos pelo mesmo método foram bem mais suaves
indicando uma possível ausência de contaminação pela adequação do
acondicionamento do resíduo ou pelo pouco tempo de estocagem do mesmo no local.
A associação de tais indicadores de condutividade com a contaminação só foi
possível graças ao trabalho anterior desenvolvido na área através da análise química
da água. Confirma-se neste trabalho que técnicas inadequadas de construção e
armazenamento da área localizada na cidade de Várzea Grande estão contribuindo
para a proliferação do chorume destes materiais lentamente para a água subterrânea o
que é extremamente preocupante pelo tipo de material presente nestes resíduos como
é o caso dos metais pesados.
Palavras-chave: Contaminação da Água Subterrânea, Cromo, Curtume,
Eletromagnético Indutivo.
viii
ABSTRACT
CUNHA, L. F. J. Mappging of the Feather of Contamination from two
deposits of leather residues in Mato Grosso, by Geophysical Methods.
Cuiabá,2005. 135p. Dissertation (Master) - Federal University of Mato Grosso.
At this composition it was performed the investigation on two deposits of
residue from the leather, industry located in the cities of Cuiabá and Várzea Grande-
MT, being verified their interaction with the environment. Through the Geophysical
Methods, Inductive Eletromagnetic (EM-34) and Electrical Ways with non-invasive
techniques of investigation, it was performed the outline of two areas intended for
the leather industry’s scraps. At the area of Várzea Grande, wich has been already
closed up by the “FEMA- (State’s foundation of Environment), due to inadequate
techniques of deposition of residue, the investigation aimed to outline the water table
through the measures of electrical conductivity of the soil/subsoil. The results of
investigation of the Inductive Eletromagnetic Method have shown a high
conductivity in some parts of the area located in the city of Várzea Grande. At the
area of the city of Cuiabá, the values obtained through the same method were even
softer, indicating a possible absence of contamination by the adequation of the
conditioning of residue, or by the short time of storage of the residue itself at the
local. The association of such indicators of conductivity with contamination was only
possible due to the last job, wich was performed at the area, through the chemical
analysis of water. It is confirmed at this composition that the inadequate techniques
of construction and storage of the area located it the city of Várzea Grande are
contributing for the proliferation of the chrome of these materials slowly to the
groundwater, what is extremely worrying due to the kind of material present in these
residues, like the heavy metals, as well.
Key Words: Contamination of Groundwater, Chrome, Leather Industry, Inductive
Electromagnetic.
1. INTRODUÇÃO
O início do novo século (e milênio) está sendo marcado internacionalmente
pela busca de uma maior eficiência no uso dos recursos hídricos, em respeito aos
princípios básicos aprovados na Rio 92. O uso sustentável da água é uma questão que
tem suscitado grande preocupação aos planejadores, sendo considerada como uma
das bases de desenvolvimento da sociedade moderna. Até a década de setenta, a
preocupação com os recursos hídricos era incipiente, a escassez ocorria,
principalmente por motivos climáticos e não por aumento da densidade demográfica.
A partir da década de 70, principalmente após conferências como a de Estocolmo em
1972 e Rio 1992, que a preocupação e a conscientização mundial sobre a necessidade
de conduzir o desenvolvimento das nações, no sentido de preservar o meio ambiente,
tem aumentado consideravelmente.
Segundo o IBGE (2004), o Estado de Mato Grosso conta com uma economia
baseada na agroindústria com o maior rebanho bovino do País, apresentando um dos
maiores índices de crescimento, batendo recordes sucessivos na produção de soja e
algodão. Com farta matéria prima no caso do couro com um rebanho bovino
estimado em mais de 24 milhões de cabeças, proliferam em todo o estado indústrias
de tratamento do couro muitas vezes carentes de uma melhor técnica no tratamento
deste couro e na preocupação com o meio ambiente. Segundo o INDEA-MT (2003)
o Estado de Mato Grosso conta com excelente estrutura de pastagem (14 milhões de
ha), em função das condições naturais favoráveis a criação de bovinos (pantanal,
mata e cerrado), qualidade e riqueza mineral do solo de algumas regiões e
abundância de chuvas (1.800 a 2.500 mm por ano).
A participação de empresas de beneficiamento, industrialização e
comercialização tanto de carne como do couro e do leite vêm sendo incentivadas
pelo governo local na esperança de que esta política contribua com um aumento na
geração de emprego e renda na região. De acordo com o governo de Mato Grosso, o
PIB estadual mais do que dobrou nos últimos 10 anos, puxado principalmente pelo
setor primário. O modelo de desenvolvimento do Estado seguindo o modelo nacional
2
onde as exportações são o carro chefe com um crescimento nos últimos 10 anos no
estado de mais de 230%, concentrou a economia do estado basicamente no ciclo da
soja e do algodão.
Com uma imensidão de terras disponíveis a um custo relativamente baixo,
ocorreu uma corrida de populações de outros estados para o Estado de Mato Grosso,
onde a boa qualidade da terra para a agricultura em algumas regiões e em outras a
pequena necessidade de investimentos para o desenvolvimento da pecuária em
relação a agricultura, propiciou que se estabelecesse neste Estado o chamado
agronegócio. Este tipo de economia em franco desenvolvimento servindo-se do
grande rebanho bovino do estado contribuiu para a instalação de frigoríficos e
curtumes para aproveitamento dos insumos do boi.
Com uma biodiversidade riquissima, fazendo parte do complexo do pantanal,
hoje o Estado se prepara para dar sustentabilidade ambiental aos seus projetos com
uma adequação tecnológica para competição nos mercados interno e externo.
Desenvolver de forma sustentada os recursos naturais, principalmente os seus três
ecossistemas (Pantanal-Turismo), (Cerrado-Agropecuária) e (Amazônia-Turismo e
Extrativismo) pode vir a ser a única alternativa econômica e social viável para o
estado.
Atualmente existe uma tendência mundial das populações concentrarem-se
cada vez mais em áreas urbanas. Essa concentração populacional e o conseqüente
aumento da produção de resíduos domésticos e industriais, vêm gerando muitos
problemas relacionados a forma de disposição desses resíduos e conseqüentemente
em relação a contaminação de solos e águas subterrâneas. A natureza dos métodos
geofísicos, aliados ao baixo custo operacional e rapidez e facilidade de aplicação dos
ensaios, torna-os particularmente adequados para aplicação no estudo de tais
problemas como pode ser visto em (ELIS, 1998). Um dos maiores problemas
ambientais são os rejeitos decorrentes do desenvolvimento tecnológico. Efluentes
industriais são, neste contexto, um problema particular, pois a natureza não os
absorve facilmente. A poluição e por conseqüência a contaminação por metais
pesados de ecossistemas aquáticos ou terrestres ocorre de maneira lenta e, por este
motivo pode ser avaliado de maneira errada, ao passo que vão se acumulando nos
organismos e seus efeitos muitas vezes só serão sentidos quando os prejuízos forem
3
irreversíveis. Para que ocorra o desenvolvimento sustentável dessa região torna-se
necessário que paralelamente aos projetos de instalações de complexo industriais seja
realizado um monitoramento da poluição causada pela operacionalização destas
plantas industriais, mais especificamente no caso dos resíduos advindos do
tratamento do couro com a possibilidade da poluição do subsolo e da água
subterrânea. Ressalte-se ainda que alguns destes curtumes estão localizados em
bacias hidrográficas importantes, podendo estar indiretamente comprometendo a
qualidade da água disponível para o abastecimento a população.
“A política ambiental no País começou em 1934 com a adoção do Código de
Águas, Código Florestal e do Código de Mineração, a criação em 1937, do Parque
Nacional de Itatiaia e da legislação de proteção do patrimônio histórico e artístico
nacional” (CLASS, 1994). O meio ambiente é citado na Constituição da República
Federativa do Brasil no Título VIII da Ordem Social inserido através do Capítulo VI
do Meio Ambiente: Art. 225- “Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente
equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida,
impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e conservá-lo
para as gerações presentes e futuras”.
Os resíduos sólidos resultantes do beneficiamento do couro (Classe I)
constituem problema de gerenciamento nas indústrias devido a situação problemática
de remoção da área industrial até se encontrar local adequado para a sua disposição
final. Muitas vezes constata-se situações em que tais resíduos são lançados nos rios
ou enterrados no solo de forma inadequada causando danos ao meio ambiente.
Este trabalho tem como objetivos principais, verificar a abrangência da área
que esta sofrendo a ação destes depósitos de resíduos bem como determinar a direção
de propagação da pluma de contaminação na água subterrânea. Dessa forma
procurou-se estabelecer alguns parâmetros físicos adquiridos através de métodos
geofísicos em comparação com análises químicas da água efetuadas em outros
trabalhos em áreas de despejos de resíduos industriais situadas em municípios
distintos com diferentes formas de acondicionamento dos resíduos.
4
2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. PROBLEMA AMBIENTAL
O impacto ecológico da indústria de couros no mundo é estimada em 40
bilhões de equivalentes-habitante, se forem considerados os efluentes sem nenhum
tratamento.
O Brasil é um dos cinco maiores produtores de peles bovinas do mundo com a
posição de liderança entre os países da América Latina, com 4,5 % da produção
mundial, contudo não consegue ter a mesma performance quando diz respeito à
produção de couros acabados.
“A falta de maior rapidez e empenho político das recentes administrações no
Brasil, na busca de um uso mais racional das suas águas propiciou um uso
descontrolado e sem parâmetros pelo país. Como exemplo pode-se citar Israel sendo
um dos países mais pobres de água com uma pluviometria média em torno de 200
mm/ano, conseguindo alta produtividade agrícola com uma taxa de irrigação da
ordem de 6.000 m
3
/ha/ano. Essa taxa situa-se entre 12.000 e 20.000 m
3
/ha/ano em
outras regiões do mundo, relativamente mais favorecidas em termos de
disponibilidade de água e clima”, (REBOUÇAS, 2002).
“Os parâmetros de poluição da indústria de couros acabados tipo vaqueta, por
tonelada de peles processadas são: 75 a 90 kg de Demanda Bioquímica de Oxigênio;
200 a 260 kg de Demanda Química de Oxigênio; 140 kg de Sólidos em Suspensão;
12,6 kg de Nitrogênio Total; 9,0 kg de Sulfetos; 5,0 kg de Cromo total e 55 m
3
de
águas residuárias”,(KOETZ et al,1995 ).
Segundo Chernicharo (2000), nos efluentes de curtume, obtém-se por
tonelada de pele cru cerca de 100 kg de resíduos sólidos contendo cerca de 4 kg de
cromo. “Entre a grande variedade de substâncias que entram no solo, nas águas
continentais e nos oceanos, como produtos de rejeito (por descuido ou de maneira
proposital), os metais pesados criam problemas a longo prazo. Isso ocorre não
somente porque se acumulam nos organismos e, dessa forma, percorrem as cadeias
5
tróficas, mas também por esses metais permanecerem nos ecossistemas em
concentrações perigosas por um longo período no sedimento” (LARCHER, 2000).
“A absorção de elementos metálicos pelas células, particularmente pelas
raízes, é facilitada por mecanismos próprios de transporte e acumulação, pois vários
metais pesados são realmente necessários as plantas como micronutrientes. No
entanto, a planta não pode evitar a entrada de elementos tóxicos pelos mesmos
mecanismos. Os metais pesados exercem um efeito tóxico devido, principalmente, a
sua interferência no transporte eletrônico da respiração e da fotossíntese e na
inativação de enzimas vitais” (LARCHER, 2000).
“O cromo é um elemento traço essencial (mas também tóxico) para o ser
humano. Este elemento químico se encontra naturalmente no solo, na poeira e gases
de vulcões. No meio ambiente são três os números de oxidação do metal: cromo(0),
cromo (III) e cromo (VI). Cromo (III) tem ocorrência natural no meio ambiente,
enquanto cromo(VI) e cromo (0) são geralmente produzidos por processos
industriais. Cromo (III) faz parte do centro de biomoléculas que se encontram em
pequeníssimas quantidades em nosso organismo. Sua principal função está
relacionada ao metabolismo da glicose, do colesterol e de ácidos graxos. Nosso
cérebro se nutre de glicose, e sem este alimento, nossa mente sofre sérios distúrbios.
Se nosso corpo não pode metabolizar glicose, nosso fígado não pode produzir
glicogênio, que é a energia de nossos músculos” (GIANNETI et al, 2000).
O processo de curtimento de peles no Estado de Mato Grosso, possui grande
importância econômica, contudo a atual disposição dos resíduos no solo constitui
uma prática de alto risco, devido ao acumulo e concentração de uma grande
quantidade de poluição orgânica e inorgânica, tendo o cromo como o elemento
potencialmente mais tóxico.
6
2.2. ÁGUA SUBTERRÂNEA
Um aqüífero é definido como uma formação que contenha água subterrânea e
seja suficientemente permeável para transmitir água em quantidade utilizável.
Existem dois tipos principais de aqüíferos: confinados e não confinados. Aqüíferos
não confinados, também conhecidos como aqüíferos livres, são reservatórios de água
subterrânea que estão sob o efeito da pressão atmosférica. A fonte principal de água
subterrânea em aqüíferos não confinados é a precipitação pluviométrica que infiltrou
no solo acima do aqüífero, diretamente quando cai sobre o solo ou indiretamente
através do escoamento a partir de corpos de água superficiais.
Um aqüífero confinado é uma camada de material que contém água
confinada entre outras camadas de um material muito menos permeável como, por
exemplo, uma camada de areia entre duas camadas de argila.
A fonte de água de um aqüífero confinado é, principalmente, a precipitação
que eventualmente move-se através das camadas confinantes ou que se infiltra no
material nas suas zonas de recarga.
As áreas de recarga de aqüíferos confinados e os aqüíferos livres são os mais
suscetíveis a contaminação a partir de locais de disposição, pois estão desprovidas do
isolamento por camadas de menor condutividades hidráulicas.
Do total da reserva de água existente, quase 80% consiste em água
subterrânea, parte da qual não esta disponível ou não é utilizável por encontrar-se a
grandes profundidades ou apresentar elevado teor salino. Praticamente todos os
países do mundo, desenvolvidos ou não, utilizam a água subterrânea para suprir suas
necessidades, seja no atendimento total ou apenas suplementar do abastecimento
público e de atividades como irrigação, produção de energia, turismo e indústria.
Quase toda a água subterrânea existente na terra tem origem no ciclo
hidrológico, isto é, no sistema pelo qual a natureza faz a água circular do oceano para
a atmosfera e daí para os continentes, de onde retorna, superficial e
subterraneamente, ao oceano” ,(FEITOSA, 2000).
De acordo com REBOUÇAS (2002), em regra geral a água subterrânea não
necessita ser tratada para ser consumida, como acontece com as águas dos rios, tendo
em vista ser naturalmente filtrada e purificada, muito além do que poderia obter por
7
meio do processo usual de tratamento. Como resultado, a utilização do manancial
subterrâneo é relativamente muito mais barata, sobretudo quando 90% dos esgotos e
70% dos efluentes industriais são lançados sem tratamento nos rios.
Segundo LEAL (2000), no Brasil as águas subterrâneas ocupam diferentes
tipos de reservatórios, desde as zonas fraturadas do embasamento cristalino até os
depósitos sedimentares cenozóicos. Dessa diversificação, resultaram sistemas
aqüíferos que, pelo seu comportamento, podem ser reunidos em: a) sistemas porosos
(rochas sedimentares); b) sistemas fissurados (rochas cristalinas e cristalofilianas); c)
sistemas cársticos (rochas carbonáticas com fraturas e outras descontinuidades
submetidas a processos de dissolução cárstica).
A exploração da água subterrânea esta condicionada a três fatores:
a) quantidade: intimamente ligada à condutividade hidráulica e ao coeficiente
de armazenamento dos terrenos;
b) qualidade: influenciada pela composição das rochas e condições climáticas
e de renovação das águas;
c) econômico: que depende da profundidade do aqüífero e das condições de
bombeamento.
As águas de superfície (dos lagos, represas e rios) e as águas subterrâneas
(dos aqüíferos) não são necessariamente recursos independentes. “Em muitos casos
podem existir ligações entre corpos de água superficial e aqüíferos” (FEITOSA,
2000). Embora parecendo óbvio que o planejamento e gestão dos recursos hídricos
deva ser feito envolvendo o conjunto da água de superfície com a água subterrânea,
ainda existe um certo preconceito na abordagem da questão dessa forma.
De acordo com LEAL (2000), a província hidrogeológica do Centro-Oeste é
representada em superfície, principalmente por sedimentos do Cenozóico,
constituídos por aluviões e coberturas detrito-lateríticas.
A despeito de sua grande área de ocorrência (30% de Mato Grosso do Sul,
55% de Mato Grosso e 6% de Goiás), o potencial hidrogeológico pode ser
considerado pequeno devido a predominância de uma permeabilidade baixa. Ainda
segundo LEAL, merece destaque a subprovincia dos Parecis, que ocorre no Centro-
Oeste de Mato Grosso, na Chapada dos Parecis, compreendendo uma extensa
ocorrência de sedimentos clásticos, consolidados ou não de média permeabilidade.
8
Para as águas subterrâneas as piores condições podem ocorrer no nível anual
mais elevado (quando o lençol freático sobe e atinge uma região superficial
contaminada, dissolvendo substâncias perigosas), ou quando o bombeamento remove
águas superficiais, permitindo o surgimento de águas profundas poluídas com
contaminantes densos.
O conhecimento do regime hidrológico/hidrogeológico é fundamental para a
investigação do meio hídrico. Informações sobre a variação do freático no ano,
direção e intensidade do fluxo da água são importantes não apenas na investigação
como também na avaliação de risco e remediação.
2.3- QUALIDADE DA ÁGUA
Ao escoar pela superfície do solo, a água faz uma espécie de lavagem,
carregando substâncias orgânicas, terra, fezes, microorganismos e outros materiais
que encontram no caminho. Já a água que percola na terra vai sendo filtrada pelas
diversas camadas do solo. Por isso, em principio, as águas subterrâneas são
consideradas de melhor qualidade para o consumo. Contudo, como foi dito
anteriormente, elas podem sofrer contaminação ou conter uma concentração
excessiva de substâncias minerais. Como a qualidade da água é muito variável, ela
deve ser avaliada por meio de análises físico-químicas e bacteriológicas, que irão
determinar seu índice de qualidade e potabilidade.
A poluição de corpos d'água associada aos processos de urbanização é
bastante conhecida e, de maneira geral, as formas que mais despertam a atenção, e
portanto são alvo de uma maior vigilância, são as decorrentes de lançamentos de
esgotos domésticos não tratados e efluentes industriais. Mais recentemente, no
entanto, vem crescendo a preocupação com relação às formas de poluição associadas
ao escoamento superficial em áreas impermeáveis, áreas em fase de consolidação,
depósitos de lixo ou de resíduos industriais, entre outros.
A poluição gerada pelo escoamento superficial é dita de origem difusa, uma
vez que provém de atividades que depositam poluentes de forma esparsa sobre a área
de contribuição da bacia hidrográfica. As principais características do que se entende
por poluição difusa são que o lançamento é intermitente, relacionado à precipitação e
9
os poluentes provém de extensas áreas, sendo praticamente impossível localizar as
origens exatas do mesmo. Por estas características, o controle da poluição deve
incluir ações sobre as áreas geradoras. Devido também à grande variabilidade da
carga poluidora, torna-se difícil o estabelecimento de padrões de qualidade.
A classificação mundial das águas, feita com base nas suas características
naturais, designa como água doce aquela que apresenta teor de Sólidos Totais
Dissolvidos (STD) inferior a 1.000 mg/l. As águas com STD entre 1.000 e 10.000
mg/l são classificadas como salobras e aquelas com mais de 10.000 mg/l são
consideradas salgadas. Vale ressaltar que a legislação ambiental vigente-resolução
CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) n° 20/86- classifica as águas do
território brasileiro, de acordo com a sua salinidade, em água doce (salinidade
inferior ou igual a 0,5%), salobra (salinidade entre 0,5 % e 30%) e salina (salinidade
superior a 30%) (REBOUÇAS et al, 2002 ).
“A informação disponível, entretanto, nos permite afirmar que o problema da
qualidade da água é mais sério do que se pensava anteriormente, em virtude da
poluição causada pelos metais pesados, nitratos e micropoluentes orgânicos”,
(REBOUÇAS, 1995).
“O problema é mais grave nos países em desenvolvimento, pela falta de
sistemas adequados de monitoramento e controle, e atinge muitos rios e lagos
próximos a grandes centros urbanos, regiões costeiras e também os aqüíferos
subterrâneos. Isto significa que se no futuro, padrões de qualidade mais rígidos não
forem adotados, algumas fontes de água, em uso hoje, não poderão mais ser
utilizadas” (REBOUÇAS, 2002).
Segundo SANTOS (2002), a qualidade dos corpos hídricos pode ser avaliada
em função de indicadores físicos, químicos e biológicos ou ecotoxicológicos:
a) Indicadores Físicos mensuram as características organolépticas da água: cor,
odor, turbidez, temperatura
b) Indicadores químicos: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), DQO
(Demanda Química de Oxigênio), OD (Oxigênio Dissolvido), SS (Sólidos em
Suspensão), ph, coliformes e ainda medição de concentração de diversas substâncias
10
(metais, cloretos, fluoretos, nutrientes, óleos e graxas, pesticidas, micropoluentes
orgânicos, etc.)
Em relação a potabilidade da água quanto a presença de produtos químicos
que podem ser nocivos a saúde humana, no Brasil o Ministério da Saúde estabeleceu
através da portaria n°518/2004 os valores máximos permitidos que não acarretam
danos a saúde (Tabela 1).
INORGÂNICOS
PARÂMETRO UNIDADE VMP
Antimônio mg/l 0,005
Arsênio mg/l 0,01
Bário mg/l 0,7
Cádmio mg/l 0,005
Cianeto mg/l 0,07
Chumbo mg/l 0,01
Cobre mg/l 2
Cromo mg/l 0,05
Mercúrio mg/l 0,001
Nitrato (como N) mg/l 10
Nitrito (como N) mg/l 1
Selênio mg/l 0,01
Fonte: Ministério da Saúde (2004).
“Níveis de Oxigênio Dissolvido (OD) abaixo de 5 mg/l causam problemas à
vida animal, sendo este um dos principais indicadores de qualidade da água de um
corpo hídrico” (SANTOS, 2002).
Tabela 1: Padrões de potabilidade da água estabelecidos pelo Ministério da Saúde
através da Portaria N° 518 de Março de 2004 para substâncias químicas que
representam risco à saúde.
11
Segundo FEITOSA et al (2000), em geral a água subterrânea é muito menos
vulnerável física e biologicamente do que a água superficial, contudo quando
acontece a contaminação o seu tratamento torna-se muito mais difícil e onerosa
podendo tornar-se irreversível devido ao lento movimento da água subterrânea,
principalmente em camadas de materiais finos.
A depender da sua abundância relativa, os constituintes da qualidade das
águas são denominados de maiores, menores e traços. Regra geral, um constituinte é
denominado maior ou principal quando está presente na água em teores superiores a
5 mg/l. Quando os teores ficam entre 5 e 0,01 mg/l, os constituintes são chamados
de menores. Quando os teores dos constituintes são inferiores a 0,01 mg/l, estes são
considerados de traços ou micropoluentes. “Os metais pesados, outros metais
tóxicos e os constituintes orgânicos sintéticos estão presentes nas águas em teores
muito baixos que, regra geral, os enquadram como elementos menores ou traços”,
(REBOUÇAS, et al, 2002).
2.4.
LEGISLAÇÃO
A experiência brasileira na gestão da água inicia-se, praticamente, nos anos 30
do século passado, com a criação da Diretoria de Águas do Ministério da
Agricultura, base para o Código de Águas, estabelecido pelo Decreto n° 24.643, de
10/07/1934. No entanto, a instalação de um sistema nacional de gerenciamento de
recursos hídricos só tomou impulso bem depois, com a edição das portarias
interministeriais dos anos de 1978 e 1979, que recomendaram a classificação e o
enquadramento dos corpos de água brasileiros, e criaram o Comitê Especial de
Estudos Integrados de Bacias Hidrográficas – CEEIBH (GARRIDO & CARRERA
FERNANDEZ, 2002).
Se por um lado a legislação referente aos recursos hídricos alcança hoje um
grau de excelência na sua generalidade, o mesmo ainda não se pode dizer quanto ao
aspecto das águas subterrâneas como diz REBOUÇAS (2002): “Observe que o
projeto de Lei 7.127/86, proposto pela Associação Brasileira de Águas Subterrâneas
(ABAS), tramita no Congresso Nacional e não é votado porque há disputa entre as
12
entidades federais de água e de recursos minerais para o exercício de atribuições de
supervisão da gestão das águas subterrâneas”.
“O controle da poluição de origem industrial é fixado no Brasil pela
resolução CONAMA 20 de 18/06/1986, que classifica as águas doces, salobras e
salinas do território nacional em nove classes fixando limites máximos de
concentração (mg/l) por poluente presente no efluente. Esta resolução em alguns
Estados sofre ainda uma acentuação maior quanto a restrição por parte de alguns
poluentes” (SANTOS, 2002).
Segundo REBOUÇAS (2002) o novo modelo brasileiro de gerenciamento de
recursos hídricos com base na lei 9.433 de 8 de janeiro de 1997 e nas leis estaduais
correspondentes define o regime de outorga de direitos de uso de recursos hídricos
que tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da
água e o efetivo exercício dos direitos de acesso à água, estando sujeitos a outorga
pelo poder público os direitos dos seguintes usos de recursos hídricos:
• Derivação ou captação de parcela da água existente em um corpo de água para
consumo final, inclusive abastecimento público, ou insumo de processo produtivo.
• Extração de água do aqüífero subterrâneo para consumo final, ou insumo de
processo produtivo
• Lançamento em corpo de água de esgotos e demais resíduos líquidos ou gasosos,
tratados ou não, com o fim de sua diluição, transporte ou disposição final.
• Aproveitamento dos potenciais hidrelétricos.
• Outros usos que alterem o regime, a quantidade ou a qualidade da água existente
em um corpo de água.
Apesar do impedimento constitucional para os estados legislarem sobre as
águas, e com a demora da promulgação da lei 9433/97 que se arrastou de 1991 a
1997, alguns estados adiantaram-se e promulgaram as suas respectivas leis para o
gerenciamento dos recursos hídricos, com a criação do conselho estadual dos
recursos hídricos. Com isso criaram-se em algumas regiões do país situações que
poderiam gerar conflito pela duplicidade de interpretação de legislação. “Juristas
especializados em águas subterrâneas entendem que os Estados, ao legislarem sobre
13
o gerenciamento das águas de seu domínio, não contrariam a disposição
constitucional de exclusividade da união para legislar sobre as águas, pois não estão
criando direitos sobre as águas, mas somente exercem o poder e, mais que isso, o
dever de zelar pela quantidade e qualidade de seus recursos hídricos” (REBOUÇAS,
2002).
“No Brasil, os estudos de águas subterrâneas sempre estiveram mais
vinculados à investigação geológica que a hidrológica. A hidrogeologia tem sido
tratada mais como uma ciência da terra do que da água. Isso deve-se, provavelmente,
a uma política de utilização das águas voltadas quase que exclusivamente para os
recursos de superfície e uma organização gerencial que separa as águas superficiais
das águas subterrâneas” (LEAL, 2000).
2.4.1
Legislação Federal
A Evolução da legislação sobre recursos Hídricos No Brasil:
• 1907 – É apresentado no Congresso Nacional o código de águas.
• 1934- Decreto 24.643- 10/07/1934- Promulga o código de águas, as vésperas da
promulgação da Constituição Federal ocorrida em 16 de julho de 1934 que apesar de
tão antigo já fazia constar nos capítulos 111 e 112, o principio de poluidor/pagador
tão em moda nos dias de hoje.
“Tanto as normas anteriores ao código de águas de 1934, como suas
disposições, seguiam modelos adotados pelos países de clima úmido e são aplicáveis
basicamente, as águas de superfície para geração de energia elétrica. A parte do
código relativa as águas subterrâneas e as regiões periodicamente assoladas pelas
secas deixou de receber a complementação e regulamentação necessárias, por ele
previstas, o que resultou no quadro caótico atual do uso das águas subterrâneas em
nosso país” (REBOUÇAS, 2000).
•1939- Criado o CNAE- Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica.
14
•1946- Com a constituição de 1946, descentralizando o poder para os Estados e
Municípios, os Estados passam a poder legislar sobre águas em caráter
complementar.
•1965- Lei 4.904 de 17/12/1965- O governo federal volta a centralizar o poder, cria o
DNAE- Departamento Nacional de Águas e Energia, incorporando ao DNAE a
divisão de águas do DNPM.
•1967- Decreto lei 227 de 28/02/1967- Cria o Código de mineração que em seu art.5°
Inciso IX, classifica entre as jazidas minerais as águas subterrâneas e fixa que as
mesmas serão regidas por leis especiais (Artigo 10, V).
•1967/1969- Constituições em que passa a ser privativo da união legislar sobre as
águas.
•1968- Decreto lei 63.951 de 11/12/1968 – Altera a denominação do DNAE para
DNAEE- Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica, acentuando ainda
mais a hegemonia do setor elétrico nas decisões sobre o aproveitamento da água.
Como conseqüência dessa hegemonia a regulamentação do Código de Águas, foi
feito com vistas ao aproveitamento Hidrelétrico. Com a lacuna deixada pelo governo
federal no tocante ao controle da poluição da água, em 1970 os Estados passaram a
legislar sobre o controle da poluição das águas, com base em objetivos de proteção
da saúde, criando um artifício para contornar a exclusividade federal de legislar sobre
as águas.
• 1972- Assembléia da ONU em Estocolmo, sobre o meio ambiente, desperta a
sociedade brasileira para a necessidade de proteção e conservação do meio ambiente
e em particular, das águas.
• 1978- Criação do (CEEIBH) – Comitê Especial de Estudos Integrados de Bacias
Hidrográficas, com o objetivo principal de classificação dos cursos de água da união
e o estudo integrado.
15
• 1979- Lei 6662 de 25/07/1979- Estabelece a política nacional de irrigação e
transfere para o (MINTER) Ministério do Interior, a responsabilidade sobre o uso dos
recursos hídricos para a irrigação, até então atribuição do DNAEE. Contudo o seu
alcance abrange somente as águas superficiais do domínio da união, pois esta não
pode dispor a respeito de águas do domínio estadual, entre as quais estão as
subterrâneas. Dessa forma a legislação das águas, passou a gerar conflitos entre as
decisões do setor elétrico e de irrigação, entre quantidade e qualidade das águas,
entre decisões estaduais e federais.
• 1981 - Lei 6.938 de 31/08/1981- Estabelece a Política Nacional do Meio
Ambiente, tendo entre seus princípios a racionalização do uso da água junto a uma
imposição ao poluidor e ao predador, da obrigação de recuperar ou indenizar os
danos causados pela utilização de recursos ambientais com fins econômicos.
• 1986- Projeto de Lei- 7.127/ 1986 (Não Aprovado)- Proposto pela ABAS-
Associação Brasileira de Águas Subterrâneas, ficou mais de 10 anos no Congresso
Nacional, até ser arquivado. Este projeto não foi a votação pela disputa entre as
entidades federais de águas e de recursos minerais sobre a gestão das águas
subterrâneas.
• 1988- A Constituição Federal em seu artigo 21, inciso XIX, dispõe que a união
instituirá o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. A constituição
deu aos Estados o domínio das águas subterrâneas, ampliando consideravelmente o
domínio dos recursos hídricos que os levou a promulgarem normas disciplinadoras
da gestão e da utilização das águas estaduais em suas constituições. “A Constituição
Federal de 1988, em vigência, muito pouco modificou o texto do Código de Águas.
Uma das poucas alterações feitas foi a extinção do domínio privado da água, previsto
em alguns casos naquele antigo diploma legal. Todos os corpos dágua a partir de
outubro de 1988, passaram a ser de domínio público”, (COSTA, 2000).
A Constituição Federal de 1988 estabelece em seu art. 26, I que “incluem-se
entre os bens dos Estados as águas superficiais ou subterrâneas, efluentes,
16
emergentes e em depósitos, ressalvadas, neste caso , na forma da lei, as decorrentes
de obras da União”.
•1992- Segundo COSTA (2000), a agenda 21, resultado da Conferência das Nações
Unidas sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, realizada no Rio de Janeiro em
junho de 1992, recomenda que o recurso hídrico seja cobrado, levando-se em conta o
seu custo marginal. “Com a demora da promulgação da lei 9433, sobre o sistema
Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos, em discussão desde 1991 e que
se arrastou até 1997, alguns Estados adiantaram-se e promulgaram as suas leis
respectivas”, (REBOUÇAS et al, 2002). Dessa forma vários Estados criaram suas
leis estaduais sobre gerenciamento de Recursos Hídricos, com a implantação dos
Conselhos Estaduais de Recursos Hídricos e Comitês de Bacias Hidrográficas,
prevendo inclusive a cobrança pelo uso dos recursos hídricos, com fundamentos
semelhantes a lei nacional 9433 que viria a ser promulgada em 1997.
O Poder Executivo Federal, regulamentando o inciso XIX do Art. 21 da
Constituição Federal de 1988, elaborou o Projeto de Lei 2249 de 1991, instituindo a
Política Nacional de Recursos Hídricos e criando o Sistema Nacional de
Gerenciamento de Recursos Hídricos, que tramitou durante mais de cinco anos no
Congresso Nacional, tendo recebido dois projetos substitutivos e diversas propostas
de emendas, sendo finalmente sancionado em 8 de janeiro de 1997, na forma da Lei
9.433 de 1997. O que se observa, atualmente, no que tange ao ordenamento, é um
esforço nacional no sentido de se implementarem aquelas diretrizes jurídico-
institucionais estabelecidas por legislação.
•1997- Lei 9433 de 08/01/1997- Institui a política Nacional de Recursos Hídricos e
cria o sistema nacional de gerenciamento de recursos hídricos. Regulamenta o inciso
XIX do art.21 da Constituição Federal. Esta lei da grande ênfase a participação social
na gestão e introduz, apesar de não regulamentar, o instrumento da cobrança.
“Este novo instrumento, previsto na lei 9433/97, repercute de forma
significativa no setor de saneamento, pois segundo o artigo 20, serão cobrados os
usos dos Recursos Hídricos sujeitos à outorga de direitos de uso. Dessa forma,
também nas duas pontas do sistema - captação de água bruta e lançamento de
17
efluentes- o setor de saneamento será afetado pela cobrança” (REBOUÇAS et al
2002). Nos termos da legislação em vigor (Lei Federal 9433/97), serão os comitês
de bacia que decidirão, quando e quanto cobrar dos usuários pelo direito de uso da
água dos rios, seja para abastecimento público, industrial ou agrícola (usuário/
pagador), seja para transporte e diluição de esgotos domésticos, efluentes industriais
ou agrícolas (poluidor /pagador).
A Lei Federal 9433/97 estabelece ainda no Artigo 12 que “estão sujeitos à
outorga pelo poder público os direitos dos seguintes usos de recursos hídricos:...II-
extração de água de aqüífero subterrâneo para consumo final ou insumo do processo
produtivo”. Como os usos sujeitos à outorga serão cobrados (Artigo 20), as águas
subterrâneas são passiveis de cobrança.
• 2000- Lei 9984 de 17/07/2000- Cria a ANA- Agência Nacional de Águas com a
função de regular a utilização dos rios de domínio da união, que integra o sistema
nacional de recursos hídricos. Esta lei vem complementar a Lei 9433 de 1997
regulamentando alguns aspectos de gestão relativos a outorga. Após a
descentralização da gestão preconizada pela lei 9433, a criação da ANA foi
considerada por muitos como um retrocesso no processo, e por outros como uma
percepção da necessidade de uma entidade motora do gerenciamento dos recursos
hídricos.
Com tanta lei sendo criada e com tantas experiências novas sendo exercitadas
no gerenciamento dos recursos hídricos é normal que se passe um tempo de ajustes
até que os diversos mecanismos criados possam definitivamente serem legitimados
pela sociedade, sem o qual nenhuma lei poderá vir a ter sucesso. “A legislação de
Recursos Hídricos é incompleta, e sobre vários aspectos. Primeiro porque o
gerenciamento dos rios como recurso natural é algo novo, e é natural que a legislação
não espelhe uma experiência que não tem. À medida em que vamos acumulando
experiência, vai ser necessário desenvolver uma nova legislação que ordene a
utilização dos recursos hídricos. Estamos identificando as falhas, mas seria precoce
tentar reformular a legislação antes de termos um pouco mais de experiência”
(KELMAN, 2001).
18
2.4.2. Legislação do Estado de Mato Grosso
Lei N° 7.663 de 30/12/1991- Cria o Conselho de Orientação do Fundo Estadual
Recursos Hídricos- COFEHIDRO.
Decreto n° 37.300 de 25/08/1993 - Regulamenta o COFEHIDRO. Deliberação
COFEHIDRO N° 1/94 de 14/09/1994- Aprova o regimento interno do Conselho
de Orientação do Fundo Estadual de Recursos Hídricos - COFEHIDRO, criado
pela Lei n° 7.663 de 30/12/1991 e regulamentado pelo decreto n°37.300 de
25/08/1993
Lei n° 6945 de 05/11/1997 – Dispõem sobre a política estadual de Recursos
Hídricos, institui o sistema estadual de Recursos Hídricos e dá outras providências
Decreto n° 2.545 de 14/09/1998 - Modificado pelo Decreto n° 2.548 de 10/05/01
Regulamenta o Conselho Estadual de Recursos Hídricos do Estado de Mato Grosso
de acordo com as disposições dos artigos 18,19 e 20 da Lei n°7663.
Decreto n° 1291 de 14/04/2000- Regulamenta o inciso VI do artigo 2° da Lei n°
7.153 de 21/07/1999, que altera o $4° do artigo 1° da Lei n° 7.083 de 23/12/1998
que dispõem sobre o licenciamento de poços tubulares no Estado de Mato Grosso,
consoante a Lei n° 6.945 de 05/11/1997, que dispõem sobre a política estadual de
recursos hídricos e dá outras providências.
19
2.4.3. Normas Brasileiras
NBR 10157
NBR 8418
A elaboração de um projeto de avaliação do impacto ambiental causado por
uma indústria de beneficiamento de couros que consome uma grande quantidade de
água e descarrega uma quantidade razoável de efluentes no meio ambiente deve ser
fruto de um minucioso estudo baseado tanto na legislação federal e estadual, como
também nas devidas normas pertinentes ao assunto como é o caso das NBR 10157 e
NBR 8418.
A NBR 8418 de 1983 foi a primeira norma brasileira a especificar as
condições necessárias para a apresentação de um projeto de aterros de resíduos
industriais perigosos descrevendo de forma genérica as premissas básicas a serem
levadas em consideração na formatação de um projeto de aterros. A NBR 10157 de
1987 de caráter muito mais abrangente pois não apenas incorpora os fundamentos
básicos necessários a apresentação de projetos constantes na NBR 8418, como
amplia o campo de atuação fazendo considerações relevantes também quanto a
critérios na construção e operação destes aterros. Esta norma prevê uma série de
requisitos para projeto, construção e operação de um aterro, a serem seguidos pelas
empresas interessadas em operar plantas industriais que produzam efluentes
caracterizados como de classe (I) perigosos e que necessitem ser acondicionados em
ARIP- Aterros de Resíduos Industriais Perigosos. Esta norma segue em principio as
diretrizes básicas da NBR 8418 e as aperfeiçoa ainda mais em diversos aspectos e
principalmente quando apresenta com maiores detalhes um programa de
monitoramento do aterro inclusive com indicação de técnicas estatísticas de maneira
a se conseguir cumprir de maneira mais eficaz as considerações de proteção ao meio
ambiente.
20
2.5. GEOLOGIA
2.5.1- Geologia Regional
Migliorini (1999) apresenta uma síntese sobre a geologia do Grupo-Cuiabá,
levando-se em conta as suas relações de contatos, sua divisão em unidades
estratigráficas, sua evolução tectônica e metamórfica e, finalmente o magmatismo
associado. Dessa forma a apresentação do Grupo Cuiabá refere-se basicamente em
exposições no domínio da Baixada Cuiabana.
O Grupo Cuiabá se caracteriza por uma seqüência predominantemente de
filitos com intercalações de quartzitos, metagrauvacas, metarenitos,
metaparaconglomerados, com raras ocorrências de metacalcários e filitos calcíferos
(Migliorini, 1999).
2.5.2. Geologia Local
A unidade litoestratigráfica do Grupo Cuiabá, descrita inicialmente por Evans
apud Migliorini (1999) como Cuyiaba Slates, constitui, juntamente com os
granitóides do tipo São Vicente, o Domínio Tectônico Interno do Cinturão de
Dobramentos Paraguai. Esta unidade, caracterizada como um expressivo conjunto
metassedimentar, constituído por metarenitos, metargilitos, metadiamictitos,
metarcósios, filitos sericíticos, filitos carbonosos, além de formações ferríferas,
calcários e margas, apresenta-se universalmente metamorfisada na fácies xisto-verde
(Luz et al 1980).
Luz et al, no Projeto Coxipó sistematizou uma subdivisão estratigráfica para
o Grupo Cuiabá em oito sub-unidades que apresentam feições geológicas bastante
distintas como mostrado através da tabela de N° 2
21
Tabela 2. Unidades Estratigraficas do Grupo Cuiabá, na área do Projeto
Coxipó (Luz et Al, 1980).
Na avaliação que faz em sua Tese de Doutorado Migliorini (1999), da uma
especial atenção a Formação Miguel Sutil, Subunidade 5 do Projeto Coxipó (Luz et
al 1980) e a Formação Rio Coxipó, Subunidade 6 de (Luz et al 1980). Em relação a
Formação Miguel Sutil caracteriza como metargilitos ou filitos de cor cinza
esverdeada a marrom avermelhada, normalmente sericiticos, onde as laminações
plano-paralelas centimétricas a milimétricas são freqüentes e indicadoras de mudança
na granulometria ou composição dos sedimentos. Classifica como comum as
intercalações de camadas tabulares de arenitos finos a médios, de cor branca com
SUB-UNIDADES DO GRUPO CUIABÁ, NA ÁREA DO PROJETO COXIPÓ
Sub
Unidades
Litologias
Espessura
(m
)
8 Mármores calcíticos e dolomíticos, margas e
filitos sericíticos
60
7 Metaparaconglomerados petromíticos, com
matriz areno-argilosa e clastos de quartzo,
quartzitos, feldspato, calcário, rochas graníticas
e básicas com raras intercalações de filitos.
600
6 Filitos conglomeráticos com matriz areno-
argilosa e clastos de quartzitos e filitos, com
intercalações subordinadas de metarenitos.
800
5 Filitos e filitos sericíticos com intercalações
subordinadas e lentes de metarenito,
metarcósios, quartzitos e metaconglomerados.
350
4 Metaparaconglomerados petromíticos com
matriz silte-arenosa e clastos de quartzo,
feldspato, quartzito, rochas graníticas e básicas
com raras intercalações de filitos e metarenitos.
150
3 Filitos, filitos conglomeráticos,
metaconglomerados, metarcósios, metarenitos,
lentes de metacalcário, além de níveis de
hematita no topo.
550
2 Metarenitos arcosianos, metarenitos calcíferos,
metarcósios, filitos grafitosos e lentes de
mármores calcíferos.
350
P
R
É
C
A
M
B
R
I
A
N
O
G
R
U
P
O
C
U
I
A
B
Á
1 Filitos sericíticos cinza-claro com intercalações
de metarenitos grafitosos.
300
22
tons róseos, principalmente quartzosos, em contatos abruptos com os pelitos
laminados ou maciços.
Segundo Migliorini (1999), a formação Rio Coxipó sobrepõem-se à
Formação Miguel Sutil através de contatos transicionais e tectônicos e aflora
principalmente na porção sul das cidades de Cuiabá e Várzea Grande. O
mapeamento desenvolvido em seu trabalho propiciou a identificação e
individualização de duas associações litológicas principais: a dos metadiamictitos
com matriz argilosa, maciços, com raras intercalações de areia fina a média e a dos
metadiamictitos, com matriz arenosa, intercalados a arenitos quartzosos grossos e
médios.
2. 6. O PROCESSO INDUSTRIAL DO COURO
O processo industrial no tratamento do couro começa com a descarga do
caminhão de peles de boi vindo do frigorífico para o curtume através de ganchos
rotatórios onde ficam pendurados as peles para seguir o processo industrial. As peles
já penduradas pelos trilhos chegam a máquina de PRÉ-DESCARNE (passam por
dois rolos, um de borracha e outro de metal corrugado enquanto facas rotativas
removem a parte indesejável) onde com a ajuda de operários são colocados na
máquina para retirar da parte inferior da pele (carnal) resíduos de gordura, restos de
carne ou fibras, não aproveitáveis deixados pelo frigorífico na esfola do animal.
23
Figura 1: Inicio do processo de descarga das peles na indústria de curtume.
Depois de passar pelo pré descarne as peles seguem pelos trilhos (Figura 1)
para a DEPILAÇÃO E CALEIRO nos Fulões (Figura 2) onde sofrem um primeiro
tratamento químico com a presença de sulfeto de sódio, cal e sal. Esta parte do
processo tem como função principal remover os pêlos e o sistema epidérmico,
provocando o inchamento das peles, preparando as fibras colágenas e elásticas para
serem curtidas.
Este processo pode ser altamente poluidor, principalmente quando são usados
sistemas de depilação com destruição dos pêlos, que são responsáveis por até 85% da
carga poluidora dos efluentes. A duração do processo varia de 14 a 16 horas dentro
dos fulões. Normalmente, a prática industrial, a composição do caleiro é de 2 a 5%
de sulfeto de sódio e de 2 a 4% de cal, sendo que para obterem-se bons resultados,
não é necessário empregar mais que 2,0 a 2,5% de cal e 2% de Sulfeto de Sódio em
relação a massa das peles. A quantidade de água pode variar de 200 a 300% em
relação a massa das peles.
Dessa forma se em cada um dos fulões da indústria são colocados
aproximadamente 8.000 kg de pele (200 peles), com aproximadamente 240 kg de
Sulfeto de Sódio (3%), 200 kg de Cal (2,5%) com aproximadamente 8.000 litros de
água. O pelo que sai deste processo pode ser separado das águas residuárias por
filtração e aproveitado como adubo agrícola. Contudo para que isto ocorra as peles
24
não podem ser deixadas por muito tempo pelo tratamento alcalino, que dissolveria os
pelos tornando-se impossível a sua filtração.
Figura 2: Processo de depilação e caleiro dentro dos “fulões”.
Na seqüência o DESCARNE (Figura 3) que é uma operação que tem por
finalidade eliminar os resíduos ainda restantes no couro após o pré descarne. Os
resíduos oriundos desta operação são chamados de carnaça.
Figura 3. Operação de descarne.
O RECORTE (Figura 4) é a operação realizada manualmente nas mesas que
aparecem na foto visando aparar a pele e remover apêndices.
25
Figura 4. Operação de recorte da pele
A DIVISÃO (Figura 5) é uma operação que consiste em dividir em duas
camadas a pele inchada e depilada. A camada que estava em contato com a carne
toma o nome de raspa ou crosta e a que continha a parte externa denomina-se flor ou
vaqueta.
Figura 5: Processo de divisão da pele em duas camadas.
No segundo processo dentro novamente de fulões tanto a FLOR como a
RASPA vão para a DESENCALAGEM ou DESCALCINAÇÃO visando a remoção
de substâncias alcalinas, tanto as que se encontram depositadas como as
quimicamente combinadas. A duração do processo é de aproximadamente 16 horas
26
dependendo do artigo que se quer fabricar. O volume do banho é de 20 a 30% em
relação a massa das peles. Como produto desencalante é utilizado o Ácido Sulfúrico
para abaixar o ph.
PIQUEL E CURTIMENTO
O piquel é um processo salino ácido visando basicamente preparar as fibras
colágenas para facilitar a penetração dos agentes curtentes. Os produtos químicos
empregados são 6 a 10% de Cloreto de Sódio, 1 a 1,5% de Ácido Sulfúrico e 60 a
100% de água em relação a massa de peles.
O curtimento é um processo que consiste na transformação das peles em
material estável e imputrescível, ou de outra forma a transformação da pele em
couro. No Curtimento os produtos mais utilizados são:
•Inorgânicos - Sais de Cromo, Zircônio, Alumínio e Ferro.
•Orgânicos- Curtentes Vegetais, Curtentes Sintéticos, Aldeídos e Parafinas
Sulfocloradas
Na utilização do Cromo são usados teores em torno de 2 a 3,0 % de Cr
2
O
3
em
relação a massa de peles, adicionados a banhos novos com 50% de água.
DESCANSO
Nesta etapa a finalidade é a de retirar o resíduo liquido em excesso antes de ser
levado a pele até o enxugamento. As peles são deixadas em repouso por um período
de 8 a 24 horas para que os mesmos adquiram a espessura normal.
27
Figura 6: Retirada do resíduo liquido em excesso das peles.
Após o descanso vem o Enxugamento (Figura 6) que é uma operação
mecânica visando a remover o excesso de água dos couros. É realizado na maquina
mostrada na foto. Após o enxugamento os couros são deixados em repouso por um
período de 8 a 24 horas para que os mesmos adquiram a espessura normal.
Na seqüência o couro é medido por um processo mecânico através de células
fotoelétricas. Em seguida é feita a classificação manual das peles (Figura 7) para
serem enquadradas em níveis que vão de 1° ao 6°. Finalizando o processo são
acondicionadas em embalagens próprias para serem transportadas até o mercado
interno ou externo.
Figura 7: Classificação das peles
28
Os resíduos que são esgotados pelo 2° fulão são depositados nestes tanques
(Figura 8) onde após algumas horas sofrem o processo de decantação com o depósito
de uma massa de lodo no fundo e os resíduos líquidos na parte superficial. Nestes
tanques são adicionados alguns produtos químicos como soda caustica para levantar
o ph.
Figura 8: Tanque de decantação
Os resíduos do FULÃO que não são tratados com cromo, utilizados na
descalcinação, purga e lavagem são depositados nestes tanques (Figura 9).
Figura 9: Tanque de deposição de resíduos orgânicos
29
Os resíduos dos caleiros com sulfetos que posteriomente estão sendo
utilizados na irrigação, passam antes por um cozimento da matéria orgânica (Figura
10) após o qual vão ser depositados em tanques equipados com aeradores.
Figura 10: Tratamento de resíduos dos caleiros
.
Figura 11: Decantação dos resíduos que contém cromo.
Resultante da decantação dos resíduos que contém cromo após serem
desidratados em leitos de secagem, formam este lodo (Figuras 11 e 12) que vão para
o aterro em valas impermeabilizadas com geo-membranas.
30
Figura 12: Lodo de cromo final
Finalmente depois de todo o processo de tratamento residual de efluentes a
água vai ser despejada em um córrego ou rio (Figura 13) .
Figura 13: Liberação final dos líquidos resultantes do processo de tratamento.
31
2.7. OS RESIDUOS DO CURTUME
O anexo 10 da resolução CONAMA N° 235 JAN/1998- (Conselho Nacional
do Meio Ambiente) que trata da classificação dos resíduos criou três classes como
apresentadas a seguir:
Classe 1- Resíduos Perigosos (NBR 10004): São os que apresentam
periculosidade ou uma das seguintes características- inflamabilidade, corrosividade,
reatividade, toxidade ou patogenicidade. Os resíduos resultantes da industrialização
do couro estão inseridos nesta classe.
Classe 2- Resíduos Não Inertes: São os que podem ter propriedades tais
como combustibilidade, biodegradabilidade ou solubilidade em água. Os resíduos
domésticos são assim classificados.
Classe 3- Resíduos Inertes: Resíduos que não sofrem transformações físicas,
químicas ou biológicas significativas a ponto de acarretar riscos a saúde e ao meio
ambiente.
“A indústria de curtume produz resíduos sólidos contendo cromo na forma
trivalente que, na maioria das vezes, apresenta concentração na faixa situada entre 25
a 30 g.kg
-1
de óxido de cromo” (BRITO et al, 2002).
De acordo com COIADO (1999), as industrias de curtumes do Brasil segundo
o projeto Senai-Unido (1985), descarregam cerca de 10 a 20 milhões de m
3
de
efluentes anualmente, com características poluentes de DBO > 2.500 mg/l e SS>
4.000 mg/l.
Segundo a CETESB através de nota técnica de 1989, as características das
emissões de poluentes em curtume seguem a tabela 3.
32
Tabela 3: Características dos banhos descartados no processo de curtimento
mineral(ao cromo) (CETESB 1989)
P A R Â M E T R O (*)
OPERAÇÃO
D.B.O.
D.Q.O.
CROMO
TRIV.
SULFETO
pH
REMOLHO
5.456 12.633 - - 7,3
CALEAÇÃO
11.083 43.966 - - 12,5
LAVAGEM
2.280 4.880 - 1.893 12,9
DESCARNAGEM
13.700 36.800 - 461 12,9
DESCALCINAÇÃO
E PURGA
2.541
11.670
-
439
11,5
LAVAGEM
2.790 4.400 - 51 9,1
PEIQUELAGEM E
CURTIMENTO
903
4.070
2.024
-
3,9
RECURTIMENTO
1.830 4.345 174 - 4,4
LAVAGEM
1.980 2.960 153 - 3,9
NEUTRALIZAÇÃO
695 2.130 387 - 4,67
(*) Todos os parâmetros em mg/l , exceto o pH
De acordo com KOETZ et al, (1995), os parâmetros de poluição da indústria
de couros acabados tipo vaqueta, por tonelada de peles processadas são: 75 a 90 kg
de Demanda Bioquímica de Oxigênio; 200 a 260 kg de Demanda Química de
Oxigênio; 140 kg de Sólidos em Suspensaõ; 12,6 kg de Nitrogênio; 9,0 kg de
Sulfetos; 5,0 kg de Cromo total e 55 m
3
de águas residuárias.
“Existe polêmica com relação aos efeitos que o cromo pode causar na
natureza (solo e meio hídrico). Quando na forma trivalente, é considerado pouco
tóxico, mas quando na forma hexavalente, causa danos à saúde, como hemorragias
intestinais graves, anemia severa e pneumoconiose”,(MORAES et al, 1991).
Segundo BARROS et al (2000), cerca de 80-95% das fábricas do mundo
utilizam Cr (III) no processo de curtimento. A importância da toxicidade do Cr (III)
está na possibilidade de oxidação a Cr (VI), o que pode ocorrer durante o despejo do
efluente no corpo receptor. De acordo com BRITO et al (2002), os resíduos sólidos
do beneficiamento do couro podem ser divididos em três grupos: a)resíduos não
curtidos (aparas caleadas e não caleadas e carnaças); b) resíduos curtidos (aparas
33
curtidas ao cromo, farelo da rebaixadeira, pó da lixadeira/ desempoadeira e aparas de
couro acabado) e c) lodo de Estação de Tratamento de Efluentes (ETE).
Segundo COIADO (2000), SPEWRLING(1996) e o Projeto SENAI-Unido
(1985) um descarregamento de efluente resíduo típico de curtume tem características
poluentes de DBO> 2.500 mg/l, SS> 4.000 mg/l. Dessa forma se utiliza a
metodologia descrita por SPERLING, para calcular o equivalente populacional de
uma indústria típica de curtume com produção 1.000 Peles/ dia que é o caso das
indústrias objeto deste estudo chegará a uma carga diária de 1.875,00 kg DBO/dia.
Os despejos de um indústria deste porte possuem um potencial poluidor (em termos
de DBO) equivalente a uma população de 34.722 Habitantes.
DBO = 2.500 mg/l 25 kg /pele 1000 peles= 25 Ton
Consumo específico de água m
3
/ton = 20 a 40 m
3
25 Ton. 30m
3
= 750 m
3
H
2
O/ dia
Carga de DBO:
Carga = vazão . concentração = 750 . 2500 = 1.875 kg DBO/ dia
1000 g/kg
Equivalente Populacional
Hab
Cpc
C
Ep 722.34
054,0
00,875.1
===
Segundo a Universidade Nacional do Nordeste da Argentina, Faculdade de
Ciências Agrárias, em texto publicado na Internet “Apesar de necessitar-se de
concentrações maiores para produzir os mesmos efeitos biológicos do Cr
+3
ao
Cr
+6
,principalmente por que não tem tanta facilidade para penetrar no organismo,
existe pouca evidência para afirmar que o Cr
+3
não tem efeitos genotóxicos “in vivo”
em animais. Alguns dos riscos mais assinalados referem-se a capacidade dos agentes
curtentes para estabilizar o colágeno, que é precisamente a base do curtimento,
abrindo a possibilidade de que esses mesmos agentes possam interagir com a
estrutura da hélice dupla do DNA. Ainda segundo esta mesma publicação, “Todas
34
as formas de cromo, incluindo o Cr
+3
, causam câncer a roedores, pelo que se deduz
serem provavelmente cancerígenos para seres humanos. Os despejos que contém
cromo devem ser avaliados com pensamento critico. São resíduos perigosos, tendo
em conta especialmente o comportamento desta substância nas camadas do subsolo
debaixo dos aterros sanitários. Estima-se que em um ambiente alcalino, os cromatos
permanecem estáveis até 50 anos e que são capazes de atravessar inclusive solos
compactos para migrar até o lençol freático. Em contato com a natureza o cromo
hexavalente é capaz de causar danos irreversíveis tanto na saúde dos animais e dos
homens como na vegetação, na água, terra e no ar.
Há ainda a preocupação com a poluição através de compostos nitrogenados. O
Nitrogênio que existe em abundância na atmosfera e é essencial a vida humana,
ameaça as águas subterrâneas. “Além do Nitrato, o Nitrogênio ocorre também sob a
forma de Amônio (NH
4
+
), Amônia (NH
3
), Nitrito (NO
2
-
), Nitrogênio (N
2
) e Ácido
Nítrico (N
2
O) e Nitrogênio Orgânico” ELIS (2003). A poluição através de nitrogênio
é de especial interesse para a saúde pública. O excesso de Nitrato (NO
3
) pode causar
a methemoglobinemia na população infantil (no sistema digestivo, o Nitrato é
reduzido a Nitrito, que se liga com a hemoglobina e limita a transferência de
oxigênio aos pulmões), além da formação de substâncias cancerígenas (Ward Elliot,
1995 apud ELIS, 2003). Entre os diversos temas tratados na realização do Projeto
Couro em Santa Catarina, o processo de desnitrificação através dos mais variados
métodos ganhou relevância como forma de proteção das águas.
2.8. ÁREA DE DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS
Segundo as normas brasileiras NBR-8418 e NBR-10157 os resíduos da Classe
1 (Perigosos) deveriam ser depositados em Aterro Industrial com especificações a
fim de atender um maior controle ambiental, capas impermeabilizantes mais fortes e
seguras, compartimentalização e dreno sentinela, drenagem superficial das águas
além de não poder emanar gases e nem produzir chorume ( Figuras 14 e 15 ).
35
Os resíduos dos curtumes vêm sendo descartados após os tratamentos em
aterros sanitários que deveriam estar preparados para a disposição destes resíduos ou
através do descarte como suprimento de nutrientes na agricultura. Como os
fertilizantes comerciais vem apresentando preços cada vez maiores, e com a
dificuldade de descarte dos resíduos industriais e urbanos, tem se tornado alternativa
corrente e atrativa tanto do ponto de vista econômico como do ponto de vista de
reciclagem de nutrientes. “A utilização desses resíduos em áreas agrícolas, tem
trazido benefícios, bem como preocupações, devido a presença de cromo e do
acúmulo de nitrato na água e no solo” (COSTA et al, 2001).
Segundo a NBR- 10157 os resíduos da Classe I deveriam obedecer algumas
recomendações como a colocação no fundo das valas de camadas de solo
praticamente impermeável (argila) e mais abaixo areia grossa onde são colocados
drenos ligados a caixa de inspeção nas laterais das valas (Figuras 14 e 15) . A
colocação de sistemas de impermeabilização (Figura 16) devem ser feitos com o fim
de garantir a estanqueidade, durabilidade, resistência mecânica, resistência a
intempéries e compatibilidade com os resíduos a serem aterrados. A colocação de
solos com alto teor de argila tem interesse particular por apresentar baixa
permeabilidade resultantes da sua pequena condutividade hidráulica, que contribuem
para serem usados como verdadeiras barreiras naturais em áreas de disposição de
resíduos limitando o escape dos contaminantes, tanto para os lençóis de água como
para o solo (Figura 14). Dessa forma na fase de projeto e implantação é de
fundamental importância que se opte por uma base de assentamento estável, pela
melhor técnica de impermeabilização e principalmente pela execução de uma
proteção eficiente quanto aos esforços mecânicos e as intempéries. Ainda de acordo
com a NBR-10157 estas áreas deveriam conter um plano de encerramento pós
fechamento das valas com aterro, com a preocupação em se fazer um ajardinamento
a fim de evitar o desenvolvimento de plantas de maior porte, cujas raízes poderiam
danificar a camada de impermeabilização superior propiciando o processo erosivo
que poderia ser danoso a capa selante do aterro.
Além de chorume, a infiltração de água de chuva em depósitos de resíduos
produz vários tipos de gases por decomposição bioquímica de matéria orgânica
(FEITOSA et al, 2000). Em aterros sanitários situados sobre materiais permeáveis,
36
como por exemplo, areias, cascalhos ou rochas fissuradas, a migração do chorume,
ocorre após algumas décadas de contaminação das águas subterrâneas ao longo de
áreas muito maiores do que as ocupadas pelos resíduos.
Figura 14: Modelo em corte transversal de célula tipo para resíduos
Perigosos (Coiado, 1999).
“Já esta comprovado que em regiões úmidas, as infiltrações de água de chuva
nos aterros sanitários produzem chorume pelo menos durante os primeiros 30 ou 40
anos de sua existência” (FEITOSA et al, 2000). Ainda segundo o mesmo autor, foi
observado que alguns aterros sanitários da época do império Romano ainda estão
produzindo chorume.
37
Figura 15. Modelo em planta de célula tipo para disposição de resíduos industriais
perigosos (Coiado, 1999)
Figura 16. Execução de impermeabilização em uma célula tipo para disposição de
resíduos industriais perigosos.
38
2.9. O SISTEMA DE TRATAMENTO
O controle da poluição industrial realizado através de medidas de “fim de
linha” permaneceu por muito tempo como a única medida para reduzir o impacto
ambiental causado pelos lançamento de efluentes. Contudo estas ações se mostraram
ineficientes representando um custo não produtivo.
Com as exigências ambientais e o custo da água cada vez maiores, há uma
tendência na indústria a otimizar o uso da água e reutilizá-la. Para alcançar este
objetivo novos tipos de tratamentos tem sido testados, tanto em escala real, como em
escala piloto. “Os processos integrados de controle buscam a redução da carga
poluente nas diferentes etapas do processo produtivo, abrangendo desde o uso de
matérias primas mais limpas, até a reciclagem de determinadas substâncias antes do
descarte final do efluente” (SANTOS, 2002).
No caso da indústria de beneficiamento do couro devido ao seu alto consumo
de água, qualquer tentativa de minimizar os impactos causados pelo processo
industrial deve passar necessariamente por um novo fluxograma do processo
industrial que seja valorizado as reciclagens de banhos residuais além da redução na
quantidade de produto químico adicionado limitando-se ao mínimo necessário. Os
valores máximos permitidos para as emissões no meio ambiente variam muito de
país para país. As leis de águas residuárias dos curtume são bastante flexíveis e há
uma variedade enorme de possibilidades de tipos de tratamento. Os efluentes contém
em geral uma grande carga orgânica, a qual está caracterizada pelos altos valores de
DQO, DBO, Sólidos Totais, Sólidos em Suspensão e Dissolvidos.
O sistema de tratamento (ETE-Estação de Tratamento de Efluentes)
compreende basicamente três fases:
a) Tratamento Preliminar (mecânico)
Envolve operações físicas como remoção de areia, gorduras e resíduos de
pele. A finalidade além de abater uma parcela considerável de carga poluidora, é
prevenir o entupimento das vias de fluxo, assegurando o bom funcionamento dos
equipamentos e unidades das etapas de tratamentos posteriores.
39
b) Tratamento Primário. ( físico-químico)
O tratamento primário tem importância relevante no sistema depurativo já que
o tratamento secundário é dimensionado segundo as características do efluente desta
fase. Quando o tratamento primário não consegue uma boa neutralização dos
despejos, ás vezes se faz necessário ajustar o pH, a fim de conferir melhores
condições de floculabilidade (7 pH 9). Caso específico das indústrias que
processam apenas algumas etapas do processo de industrialização das peles como é o
caso do “Wet-blue”, cujo despejo possui caráter ácido. Como produtos de ajuste do
pH são mais utilizados a cal hidratada e o ácido sulfúrico. Em pH superiores a 7,5 a
quase totalidade do cromo solubilizado precipita sob a forma de hidróxido, podendo
ser removido por decantação. A precipitação do cromo ocorre através da adição de
álcalis como, hidróxido cálcico, óxido de magnésio, carbonato sódico, hidróxido
sódico e aluminato sódico. Nessas situações o cromo é precipitado, bem como
outros metais pesados cujos hidróxidos sejam altamente insolúveis.
c) Tratamento Secundário (biológico)
Este tratamento, visa reduzir o teor de matéria orgânica biodegradável
remanescente, que não foi possível remover com os tratamentos anteriores. O
processo ocorre por via bioquímica no qual microorganismo adequadamente
desenvolvidos degradam a matéria orgânica do efluente, transformando em massa
celular e produtos metabólicos. De acordo com a cultura desenvolvida o processo
pode ser aeróbico ou anaeróbico. O processo anaeróbico para alguns pode levar
vantagem pelo fato de não necessitar de oxigênio ocasião em que grande parte da
matéria orgânica degradada é convertida em metano com propriedade calorífica
apreciável, além de produzir muito menos lodo biológico (massa celular). Apesar de
todas essas considerações as exigências do processo anaeróbico dificultam a sua
implantação, levando os processos aeróbicos como lodos ativados, leitos e lagoas
serem mais aplicados.
Segundo MORAES (2002), hoje em dia, uma grande parte dos resíduos
sólidos de curtume está sendo reciclada, como o lodo do reciclo de caleiro (rico em
cálcio) utilizado como corretivo na acidez do solo. Ainda em artigo publicado em
2002 na RBRH, MORAES afirma: “Comprovou-se, assim que o couro- Wet-blue-
40
lixívia, inicialmente, grandes quantidades de cromo quando exposto a uma simulação
de precipitações na natureza, ainda mais se possuírem caráter ácido”.
De acordo com a Dra. Eliza Coral, Coordenadora do projeto Couro
desenvolvido em Santa Catarina em 2002, fruto de uma parceria do governo
brasileiro e do governo alemão além de uma série de indústrias do setor coureiro,
para transferência de tecnologia da Alemanha para o Brasil, a reutilização da água no
processo industrial é de vital importância para o processo e muito importante para o
futuro pois a água é um insumo precioso e esgotável. De acordo com Eliza o metro
cúbico de água custa cerca de $ 4,00 na Alemanha, ao passo que no Brasil em muitas
regiões ainda não é cobrada e em outras não chega a ultrapassar R$ 0,15/m
3
, contudo
se não houver cuidado com os recursos hídricos, logo poderá ocorrer problemas de
abastecimento em algumas regiões do país.
“A moderna abordagem em termos de tratamento de efluentes e poluição
industrial tem a ver não com o chamado tratamento de “Fim de Linha”, que
representa um custo não produtivo continuamente crescente para a indústria,
agravado por restrições cada vez maiores aos tipos de concentrações de poluentes
que podem ser lançados ao meio ambiente, mas sim com uma mudança nos
processos industriais com uma tecnologia mais limpa e avançada resultando com isso
numa redução do volume e da carga das emissões geradas” (LEÃO et al,1997).
O reaproveitamento dos resíduos líquidos é feito principalmente sobre os
banhos da depilação e de curtimento das peles. A principal vantagem da reutilização
do banho de depilação é a considerável quantidade de matéria orgânica que não é
despejada no efluente. A reutilização dos banhos de curtimento com precipitação do
cromo e posterior decantação, efetuando-se a acidificação ou redissolução para ser
usado no processo de curtimento novamente. As vantagens do reciclo ou recuperação
do cromo são de caráter econômico, na medida em que se deixa de gastar um produto
caro e de natureza ambiental, quando o lodo da estação de tratamento irá conter
muito menos metal pesado. Acontece que o uso de tecnologias limpas e mais
avançadas tem um custo em termos de investimento maior de forma que precisarão
de um gerenciamento dos processos com uma otimização de funções muito mais
eficiente.
41
“Além da preocupação com a poluição das águas resultantes da liberação dos
efluentes industriais nos corpos hídricos, existe ainda uma grande preocupação
mundial com a exeqüibilidade de se garantir água potável em volume suficiente para
as próximas gerações. Preocupação que até bem pouco tempo poderia parecer
ridícula, mas que com o passar do tempo e com a nova configuração do mundo em
termos ambientais surge a preocupação real de que a água em condições de uso pela
humanidade é muito diferente da noção corrente até pouco tempo de ser infinita.
Esta nova tomada de consciência por parte da maioria das nações,
principalmente as mais desenvolvidas tem levado países a imporem uma política de
gestão dos recursos hídricos em que oneram com taxas razoáveis o uso da água no
sentido de se punir monetariamente os processos de desperdício e que possam
resultar em lançamento de efluentes para um corpo hídrico. Fundamentalmente
também aparece o instrumento do valor da água a ser tarifado tanto quando é captada
bruta pelo usuário através da superfície ou da subsuperfície e também quando é
fornecida tratada através de abastecimento regular de água”
(SANTOS, 2002).
2.10. O PROCESSO DE CONTAMINAÇÃO
A contaminação da água subterrânea na maioria das vezes se realiza tendo a
própria água intersticial localizada nos poros do solo como agente de transporte da
fase contaminante. Principalmente no caso dos sais de cromo devido a sua difícil
solubilização, o processo de contaminação do lençol freático deve ocorrer quando
estes sais entram em contato com a zona saturada do solo e aí sim inicia o seu
transporte já na fase líquida.
Segundo COELHO et al (2003) a contaminação do subsolo de aterros de
disposição de resíduos sólidos urbanos tem origem na infiltração dos lixiviados
através das camadas impermeabilizantes. De acordo com estes autores, a interação
solo-contaminante é muito complexa, uma vez que, muitos fenômenos físicos,
químicos e biológicos podem ocorrer simultaneamente, além do que são inúmeros os
fenômenos que controlam o transporte de contaminantes em meios porosos, onde o
contaminante a ser considerado é a massa de alguma substância tóxica dissolvida
(poluente), movendo-se com algum fluido (água) nos vazios do meio poroso (solo)
42
seja ele saturado ou não. A compreensão destes mecanismos de movimento dos
poluentes não deve depender apenas do fluxo do fluido no qual essas substâncias
estão dissolvidas, mas sim de mecanismos que por sua vez dependem de processos
físicos, químicos e biológicos, aos quais estas substâncias são submetidas.
De acordo com ELIS (2003), o mecanismo de transporte dos contaminantes
através das águas subterrâneas, se realiza por: processos físicos e químicos.
2.10.1 Processos Físicos
Advecção: Neste caso, o transporte é realizado pelo simples movimento da
água subterrânea carregando consigo os solutos dissolvidos. Com o deslocamento da
água, os contaminantes (solutos) presentes na mesma se movem na direção das linhas
de fluxo com uma velocidade que, em princípio, é igual à velocidade linear da água
não alterando a sua concentração. A quantidade de soluto transportado depende de
sua concentração na água subterrânea, do volume de água fluindo e da velocidade da
água subterrânea.
Difusão: Na difusão ocorre o movimento espontâneo de disseminação de
uma substância no interior de uma outra substância, dando como resultado uma
outra solução entre as duas substâncias. Este é o processo através do qual as espécies
moleculares e iônicas dissolvidas na água se movem devido a um gradiente de
concentração, indo das áreas de maior concentração para menor concentração,
mesmo na ausência de fluxo de água subterrânea. Devido ao gradiente de
concentração existente em um fluído, ocorre o transporte de contaminantes por
difusão molecular ou simplesmente difusão, ou seja o soluto dissolvido em água
desloca-se de uma área de maior concentração para uma área de menor concentração,
visando equalizar a concentração em toda a massa de fluido. De acordo com
COELHO et al (2003), este fenômeno ocorre independente da velocidade do fluido,
sendo mais acentuado pela turbulência resultante dos mecanismos de mistura
mecânica.
43
Dispersão hidrodinâmica : O espalhamento por dispersão caracteriza-se por
ser transversal à direção da pluma de contaminação. Engloba o processo de dispersão
mecânica e o transporte por difusão. A medida que o soluto se movimenta no meio
poroso, o processo de dispersão age no sentido de diluir o soluto e reduzir a sua
concentração.
2.10.2. Processos Químicos
Na dependência do tipo de solo e da solução contaminada, diversos processos
químicos podem ocorrer. Na maioria das vezes essas reações atrasam o fenômeno de
transporte de poluentes em solos. As reações de adsorção e desorção pode causar
uma transferência real de poluente da fase liquida para a fase sólida.
Sorção: Neste processo ocorre tanto a adsorção como a desorção. Na
adsorção ocorre a adesão de moléculas ou íons as superfícies de partículas do solo,
enquanto que na desorção ocorre a liberação da fase sólida. No caso da ocorrência da
adsorção haverá uma diminuição da concentração de poluentes na fase aquosa, com
um retardamento no transporte dos contaminantes. De forma natural, o solo apresenta
a habilidade limitada em reter substâncias. Dessa forma se a fonte de contaminação
tiver alimentação constante, a taxa de retenção tende a diminuir com o tempo,
podendo chegar a se anular. COELHO et al (2003), diz ainda que quando o solo
chega a alcançar este ponto de equilíbrio, ele atingiu a sua capacidade de retenção
de partículas. Dessa forma a quantidade de substância que permanece dissolvida na
água percolante aumenta à medida que a quantidade acumulada no solo se aproxima
da sua capacidade de retenção. A medida que vai ocorrendo uma transferência da
substância para a fase sólida durante o fluxo irá haver uma redução da frente de
contaminação, em relação a velocidade do fluido, resultando com isso no processo
conhecido como retardamento da frente de contaminação.
44
Decaimento: Num sistema de águas subterrâneas vão ocorrer reações que
resultarão naturalmente numa degradação simples de poluentes biológicos,
minimizando a fonte de contaminação com o passar do tempo.
No caso especifico do aterro em estudo grande parte da contaminação da
água subterrânea ocorre devido a percolação de águas pluviais gerados pela própria
degradação dos resíduos que por infiltração no solo sob o aterro atingem o nível
dágua. Segundo FEITOSA et al (2000), nos aqüíferos devido a lenta circulação das
águas subterrâneas, a capacidade de adsorção dos terrenos aliado ao pequeno
tamanho dos canalículos, leva a que uma contaminação pode demorar muito até ser
manifestada claramente. “Em contato com a água, cujas moléculas são polarizadas
(H
+
, OH
-
), as partículas sólidas atraem seus íons positivos H
+
, formando, assim uma
película de água adsorvida, denominada camada adsorvida. Este fenômeno assim se
explica: as moléculas de água, pela distribuição assimétrica dos seus átomos,
comportando-se como dipolos elétricos, são atraídas pelas partículas de argila, que
possuem uma carga elétrica negativa” (CAPUTO, 1990).
As propriedades da água adsorvida são diferentes das da água comum, em
vista da grande pressão a que está submetida pelas forças eletrostáticas de adsorção.
“Os resíduos sólidos dos curtumes são essencialmente resíduos orgânicos: pêlo,
gordura, carne e lodos do tratamento biológico. O problema específico dos curtumes
é a contaminação destes resíduos com cromo sendo que, a ocorrência da parte
orgânica em conjunto com a parte inorgânica tóxica, constitui a dificuldade central
do tratamento dos resíduos” (KELLER et al, 1998).
O afluxo de nutrientes como nitrogênio e fósforo as águas superficiais
provoca a fertilização do ecossistema aquático, aumentando a população de algas e
vegetais aquáticos superiores, num processo denominado eutrofização. Este processo
manifesta-se pela diminuição dos teores de oxigênio dissolvido na água, condições
anóxicas junto ao fundo do corpo d'água, episódios de mortandade de peixes e
alterações estéticas, resultando em profundas alterações no balanço ecológico do
corpo receptor. É um problema associado principalmente a lagos e estuários devido
aos respectivos altos tempos de residência, sendo um impacto de longo prazo, tanto
45
no que se refere ao tempo necessário para que comece a afetar o ecossistema, como
no tempo necessário para sua correção.
O problema clássico da poluição por matéria orgânica é o consumo do
oxigênio dissolvido na água pelos organismos que processam sua decomposição.
Como conseqüência direta, os baixos níveis de oxigênio resultantes prejudicam os
peixes e outros organismos aquáticos sensíveis. Contribuem para isto a matéria
orgânica e compostos sujeitos à oxidação presentes na água. Outra fonte de depleção
de oxigênio é a ressuspensão de sedimentos no ponto de lançamento. A matéria
orgânica presente junto ao sedimento, bem como outros compostos, ao serem
retirados das camadas anóxicas, são rapidamente expostos à biodegradação.
“O resíduo a ser depositado no ARIP (Aterro de Resíduos Industriais
Perigosos) é oriundo do tanque de precipitação de cromo, após ser desidratado em
leito de secagem, bem como os resíduos provenientes de diversos setores (aparas,
embalagens,etc). O principal resíduo em questão, face as características dos produtos
utilizados e análises qualitativas realizadas, foi considerado um Resíduo Classe I,
portanto, Resíduo Perigoso , de acordo com a NBR 10.004”, (COIADO, 1999).
Ainda de acordo com BARROS et al (2000), o Cr
+6
é considerado como
substância carcinogênica. Diversos estudos comprovaram o aparecimento de câncer
de pulmão devido a exposição de trabalhadores a Cr
+6
O Cr
+3
apesar de ser
considerado um nutriente essencial e relativamente não tóxico para humanos e
mamíferos, pode oxidar-se na natureza, transformando-se assim na sua forma mais
tóxica Cr
+6
.
A concentração do cromo varia grandemente com a natureza da rocha ou
sedimentos. As maiores concentrações de cromo são encontradas geralmente
associadas a grãos bastante pequenos, sendo a argila um dos melhores tipos de solo
para se encontrar grandes concentrações. Segundo BARROS et al (2000), o lodo de
curtume vêm sendo utilizado muitas vezes como adubo na agricultura.
Apesar do cromo presente nos resíduos sólidos encontrar-se via de regra na
forma trivalente, uma grande parte deste elemento no resíduo encontra-se
complexado pela matéria orgânica ou precipitado na forma de Cr
+3
, forma de difícil
assimilação pelas plantas. Estes lodos possuem uma ação fertilizante devido a
riqueza de nutrientes. No entanto, a aplicação em solos nem sempre é benéfica, pois
46
pode haver a oxidação do Cr
+3
, transformando o elemento em uma forma tóxica,
Cr
+6
. A formação do Cr
+6
no solo após a aplicação de resíduo de curtume já foi
verificada mesmo ante a presença de altos níveis redutores orgânicos presentes nestes
resíduos. Ainda segundo os autores “ ... via de regra, tais resíduos possuem alta
concentração de sal, que pode prejudicar de forma definitiva o efeito benéfico do
fertilizante”.
A presença de metais pesados, é prejudicial ao ecossistema aquático e
prejudica o uso do corpo receptor para o abastecimento humano, irrigação e
recreação. O impacto causado pela presença dos tóxicos pode ser avaliado pelos
índices de mortalidade provocados após o lançamento, pelos efeitos a longo prazo
que são mais difíceis de serem avaliados e usualmente levam a danos fisiológicos
que alteram o crescimento e as taxas de reprodução, tornando as populações mais
susceptíveis a doenças e desgastes. Vários poluentes tóxicos como, os metais pesados
e pesticidas sofrem a chamada bio-acumulação ou ampliação biológica, fenômeno
que leva ao aumento da concentração da substância tóxica no tecido dos organismos
nos níveis mais elevados da cadeia alimentar. A ingestão desses organismos pelo
homem pode causar graves danos à saúde. Muitos tóxicos acumulam-se no
sedimento, o que pode tornar a sua permanência no ecossistema bastante longa; a
toxicidade depende de vários fatores como, por exemplo, a forma química na qual se
encontra o elemento tóxico. A toxicidade depende ainda de complexas interações
dos tóxicos com outras características das águas superficiais como dureza,
alcalinidade, pH e concentração de oxigênio dissolvido.
De acordo com Gunsé et al (1991), a adição de Cromo ao solo pode causar
séria fitotoxidade, mesmo com concentrações de Cromo total geralmente
consideradas inofensivas. Para chegar a essa conclusão os autores realizaram
pesquisa com vários tipos de tratamentos envolvendo análises do solo e das
sementes de feijão e milho analisando o crescimento das plantas em ambiente
suprido com lodo de curtume. Segundo os mesmos pesquisadores, dessa forma, não
se pode confiar cegamente em indicadores de cromo total como condição para
isenção de fitotoxidade pois as amostras ensaiadas provaram o contrário. Isto é,
apesar de apresentarem valores de cromo totais considerados inofensivos ao
consumo humano, as frutas estavam comprometidas com séria fitotoxidade. Talvez
47
por isso, em 1988 a CEE- Comunidade Econômica Européia- impôs limites as
concentrações de cromo permitidas em solos em 100-200 mg/kg e, em lodos, em
1000-1750 mg/kg, o que na prática impede o uso do lodo de curtume em terras
cultivadas e gera problemas para a destinação final dos efluentes.
2.11. MAPEAMENTO COM GEOFÍSICA
Em estudos ambientais, a principal aplicação da geofísica está na avaliação da
contaminação do subsolo e das águas subsuperficiais, (GIACHETI et al, 1999).
A prospecção geofísica se constitui em um conjunto de técnicas físicas e
matemáticas aplicadas à exploração do subsolo visando identificar estruturas,
falhamentos ou corpos estranhos. Baseia-se na variação de uma ou mais propriedades
físicas do solo e no contraste entre materiais, sejam eles corpos ou estruturas
presentes no meio hospedeiro, ou interfaces naturais, produto de estratificações,
contatos litológicos, falhamentos, lentes, paleocanais, etc. Os métodos geofísicos são
técnicas indiretas de investigação das estruturas de subsuperficie através da aquisição
e interpretação de dados instrumentais, caracterizando-se, portanto, como métodos
não invasivos ou não destrutivos.
Essa metodologia permite avaliar as condições geológicas locais através dos
contrastes das propriedades físicas dos materiais de subsuperfície, por exemplo
condutividade ou resistividade elétrica, permissividade dielétrica, magnetismo,
densidade, etc, que podem ter como origem as diferenciações litológicas e outras
heterogeneidades naturais ou não. Uma das principais vantagens da aplicação das
técnicas geofísicas em relação aos métodos tradicionais de investigação de
subsuperfície, como por exemplo, as sondagens, é a rapidez na avaliação de grandes
áreas com custo relativamente menor. Além disso, os levantamentos geofísicos
propiciam a execução de perfis contínuos, possibilitando a identificação com maior
precisão das variações laterais decorrentes das mudanças litológicas ou originadas
pela presença da contaminação subterrânea
Segundo JUNIOR (2002) a investigação geoambiental apresenta a vantagem
de limitar a execução de furos desnecessários que poderiam induzir possíveis zonas
48
de fluxo de contaminantes. No diagnóstico ambiental de áreas contaminadas, a
realização de levantamentos geofísicos tem por objetivo básico a identificação da
presença da contaminação subterrânea, além da definição das feições geológicas e
hidrogeológicas dos locais investigados. As características do meio geológico, além
da natureza da contaminação, podem determinar o comportamento dos
contaminantes em subsuperfície.
Nesse contexto, a interpretação dos dados geofísicos pode contribuir para a
obtenção de informações sobre a litologia, estratigrafia, profundidade do nível
dágua, presença de falhas ou fraturas, existência de aqüíferos importantes, caminhos
preferenciais de propagação subterrânea e outras feições geológicas de interesse.
Na avaliação da presença da contaminação em profundidade, o emprego dos
métodos geofísicos está voltado, especificamente, à localização de valas contendo
resíduos, investigação da contaminação disseminada no solo e nas águas
subterrâneas, detecção de tambores e tanques enterrados e determinação de
vazamentos em tanques ou dutos. A aplicação de dois ou mais métodos geofísicos
distintos aumenta a precisão das interpretações, sendo que a natureza dos
contaminantes e a geologia local são os fatores decisivos na seleção das técnicas
geofísicas a ser utilizadas. Os desvios significativos do padrão normal das medidas
geofísicas, que são as anomalias, pode do ponto de vista ambiental, indicar a
presença de contaminantes em subsuperficie. A interpretação das anomalias é
fundamental, pois pode indicar a intensidade da contaminação presente,
proporcionando assim dados importantes para as atividades de diagnóstico,
monitoramento da propagação dos contaminantes e acompanhamento da recuperação
de uma área contaminada.
De acordo com ELIS (2003), as plumas de contaminação geradas pela maioria
das fontes de poluição mais comuns (áreas de disposição de resíduos urbanos e uma
grande parte de resíduos industriais) possuem normalmente altas concentrações de
sais, como cloretos e sulfatos. Essa característica torna os métodos elétricos e
eletromagnéticos de prospecção geofísica especialmente adequados a detecção e
mapeamento de pluma de contaminação, pois a presença de sal afeta diretamente a
condutividade eletrolítica de solos e rochas.
49
Dessa forma, as informações derivadas dos levantamentos geofísicos são
úteis para a locação dos poços de monitoramento, como também podem fornecer
estimativas de área e volume para as atividades de remoção e remediação de solos
contaminados. Além disso, podem ser aplicadas para reduzir o risco de perfuração de
tanques e tambores enterrados contendo resíduos, ou de dutos e galerias subterrâneas.
A realização dos levantamentos geofísicos pode ser efetuada nas diferentes etapas de
atividades estabelecidas para o gerenciamento de áreas contaminadas:
Na etapa de investigação confirmatória, as técnicas geofísicas são utilizadas
para localizar os pontos de amostragem mais adequados, através da determinação de
anomalias que representam os locais com maiores concentrações de contaminantes.
Quando da investigação detalhada e investigação para remediação, os
métodos geofísicos podem ser empregados para o mapeamento e monitoramento da
propagação da contaminação. Na fase de remediação de áreas contaminadas, estes
métodos podem ser aplicados na avaliação da eficiência dos trabalhos de recuperação
pela confirmação das reduções das concentrações dos contaminantes.
Segundo MCNEILL (1980) geralmente a condutividade é eletrolítica e é
determinada para solos e rochas através dos seguintes parâmetros: a) porosidade,
forma e tamanho dos poros, numero, tamanho e forma de interconexão das
passagens. b) A extensão em que os poros são preenchidos com água e
conseqüentemente a umidade contida. c) A concentração de eletrólitos dissolvidos
encontrados no solo úmido d) A temperatura e o estado da água dos poros e) A
quantidade de composição coloidal. De acordo com AQUINO & CAMARGO
(2000), em trabalho para verificar o efeito da adição de lodo de curtume sobre o
rendimento e absorção de nutrientes em soja, os maiores impacto da aplicação ao
solo dos resíduos do caleiro e do lodo de cromo foram a “elevação acentuada da
condutividade elétrica” possivelmente devido a alta concentração de sódio no
mesmo.
MCNEILL (1980), apresenta um exemplo através de um resumo de um
trabalho desenvolvido em um aterro sanitário em Camp Borden, Ontário no Canadá,
onde foi utilizado o EM-34 no mapeamento de chorume produzido por um aterro
sanitário em que a área sob o aterro apresentou valores máximos de condutividade
com o dipolo vertical a 15m de profundidade de 40 mS/m e a profundidade de 45m
50
valores máximos de 60 mS/m. GREENHOUSE et al (1988), relata um trabalho
realizado em Novo Horizonte, no estudo da contaminação da água subterrânea de um
aterro sanitário, considerou um background na área de 5,0 mS/m utilizando o dipolo
vertical com alcance aproximado de 15 metros. MC QUOWN (1988), ainda
apresenta um trabalho desenvolvido no oeste da Pensilvânia sobre um aterro sanitário
de uma indústria química, com métodos eletromagnéticos. Na ocasião foram
encontrados valores de condutividade aparente variando de 12 a 65 mS/m. Segundo
MC QUOWN, valores para a área maiores que 25 mS/m, sugerem a presença de
muita porosidade com preenchimento de seus vazios por outros materiais.
SCHUTTS (1991), comenta em seu trabalho de investigação de contaminação
da água subterrânea executado na Carolina do Sul, USA ter encontrado em algumas
áreas valores de condutividade aparente entre 7 a 13 mS/m, valores estes que
segundo o autor isentam aquelas áreas de qualquer possibilidade de contaminação
por material inorgânico.
Uma publicação da USACE (1995), avalia um trabalho em que é usado o
método eletromagnético indutivo de investigação nas proximidades de uma mina de
carvão em Appalachia- USA onde são encontrados valores de condutividade entre 6
a 10mS/m, sendo considerada pelo manual como característica de remota presença
de água subterrânea ou mesmo que ocorra água esta certamente deve ser pouco
mineralizada.
HUTCHINSON (2000) citando outros autores em seu trabalho exemplifica
que a variação de condutividade em um terreno argiloso pode ser de 20 até 80mS/m,
contudo avalia que 30 mS/m pode ser tomado como um valor aceitável de
condutividade aparente em terreno argiloso.
Segundo RISCH (2000) na avaliação de um trabalho empregando método
eletromagnético indutivo desenvolvido próximo a um depósito de sal em Indiana-
U.S.A de 1994 a 1998, os valores de condutividade encontrados na faixa de 70 a 100
mS/m em alguns locais eram compatíveis com análises de água subterrânea em que
eram evidentes as altas concentrações de cloretos nas amostras coletadas.
51
3. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
3.1. LOCALIZAÇÃO:
Situado no oeste da Região Centro Oeste do Brasil, o Estado de Mato Grosso
ocupa uma superfície de 906.807km
2
, equivalente a 10,59% da área do país. Limita-
se a oeste com Rondônia e Bolívia; a leste, com Tocantins e Goiás, e ao sul, com o
Mato Grosso do Sul. Sua capital é Cuiabá
3.1.1. Localização da Área da Pesquisa
Este estudo foi desenvolvido na região Centro Oeste do Brasil, nos
municípios de Cuiabá e Várzea Grande , localizada a 15° 35´56´´ Latitude Sul e 56°
06´01´´ de longitude Oeste e a 176 m do nível do mar (Figura 17). Nesta área
encontra-se a divisão das águas das bacias Amazônica e Platina. Entre os principais
rios dessas redes hidrográficas estão o Cuiabá e o das Mortes. O Rio Cuiabá que
corta a cidade, divide dois municípios: Cuiabá e Várzea Grande.
Figura 17: Localização regional.(Fonte FEMA 2003)
52
As principais rodovias que dão acesso as áreas estudadas são: Br 364, Br 163
e Br 070.
Área localizada na cidade de Várzea Grande.
A área está localizada no Município de Várzea Grande na localidade
denominada de Capão Grande (Figura 18) a aproximadamente 4 Km da indústria,
que foi utilizada durante 10 anos para receber os resíduos (lodo) da Estação de
Tratamento de Efluentes do Curtume. Este resíduo era disposto em valas de
aproximadamente 2,5 m de largura por 2,5 m de profundidade e comprimento
indeterminado onde era usada uma lona de 0,3 mm para impermeabilização. Esta
área encontra-se atualmente interditada pela FEMA-MT (Fundação Estadual de Meio
Ambiente de Mato Grosso).
Figura 18: Mapa Hidrográfico mostrando a localização da área de estudo
situado no município de Várzea Grande.(Fonte FEMA, 2003)
53
Área Localizada na Cidade de Cuiabá.
A área localizada na cidade de Cuiabá, situada a aproximadamente 30 Km do
perímetro urbano da cidade as margens da Br 364 (Figura 19), anexo a localização da
planta industrial de tratamento do couro. Esta área vem sendo utilizada recentemente
como depósito de resíduos sólidos de curtume com uma preocupação em atender as
normas referentes ao acondicionamento de resíduos sólidos perigosos. No local foi
executado uma vala com as dimensões aproximada de 50 m de comprimento, 3,0 m
de largura, x 3,0 m de profundidade com impermeabilização de manta de neoprene e
cobertura com telha de cimento amianto..
Figura 19: Mapa hidrográfico da área de estudo localizado no município de
Cuiabá. (Fonte FEMA,2003)
54
Na Figura 20 pode-se verificar a localização das duas áreas com a separação
de aproximadamente 37 Km em linha reta.
Figura 20: Mapa Hidrográfico mostrando a distância de separação das duas
áreas de estudo localizadas em Cuiabá e Várzea Grande.(Fonte FEMA,2003)
3.2- CARACTERIZAÇÃO FISIO-CLIMÁTICA E VEGETAÇÃO.
3.2.1. Físiografia
Segundo Migliorini (1999), O conjunto Cuiabá e Várzea Grande situa-se na
região Centro-Oeste do Brasil, com a designação de Depressão Cuiabana feita pelo
projeto Radambrasil em 1982. Esta região compreende uma área rebaixada entre o
Planalto dos Guimarães e a Província Serrana. Limita-se ao sul com o Pantanal
Matogrossense, a oeste, noroeste e norte com a província Serrana. O Planalto dos
Guimarães está no limite a Leste.
55
Com relação a caracterização Geomorfológica esta região possui uma
topografia rebaixada em torno de 150 a 200m de altitude, com característica de
relevo de planície, desenvolvido sobre rochas Pré-Cambrianas fortemente
deformadas.
3.2.2 Clima
“O clima da região de Cuiabá e Várzea Grande está na categoria Aw da
Classificação de KOPPEN, tropical semi-úmido, (Migliorini, 1999). Caracteriza-se
por apresentar duas estações bem definidas: a seca que vai de abril a outubro, e a
chuvosa que vai de novembro a março. A pluviometria média anual da região é de
1.350 mm, com sazonalidade marcada por dois períodos bem distintos: no verão
verifica-se os maiores índices pluviométricos, que oscila entre 1.000 e 1.500 mm e
na estação seca a precipitação chega a ser quase nula (Migliorini, 1999).
3.2.3 Vegetação
Segundo o Projeto RadamBrasil (1982), a vegetação desta região é
considerada como de área pertencente à região fitoecológica da savana,
correspondente ao que é regionalmente chamado de cerrado.
56
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1. LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO
O Levantamento topográfico teve como objetivo representar as elevações da
área em estudo em relação a um plano topográfico. A representação gráfica deste
levantamento são as curvas de nível do terreno que foram desenhadas após serem
processadas através do software Surfer (GOLDEN, 1994). Para o registro das cotas
do terreno foi tomado como base um nível arbitrário. O levantamento constou da
realização ao longo das linhas de investigação de visadas à vante e visadas à ré. A
visada à vante consistiu em visar uma régua graduada no ponto posterior à posição
da localização do aparelho, enquanto que as visadas à ré consistiam em visar a régua
graduada no ponto anterior a localização do aparelho. O resultado das visadas é a
diferença de altura entre o aparelho (Nível) (Figura 21) e o ponto onde foi instalada a
régua graduada.
Figura 21: Nível da marca Leica em que foi realizado o trabalho de altimetria.
Dessas alturas registradas em campo procedeu-se ao processamento das curvas de
nível em que as linhas representam o relevo do terreno.
57
4.2. TEORIA ELETROMAGNÉTICA .
4.2.1 - Princípios Básicos
A Teoria Eletromagnética fundamenta-se nas equações de Maxwell,
descrevendo o comportamento do campo magnético em qualquer meio. As relações
que constituem o meio, relacionam o campo elétrico externo aplicado ao campo
interno pelas propriedades elétricas (condutividade elétrica e permissividade
dielétrica) e magnética (permeabilidade magnética).
Oersted em 1820, observou que a corrente elétrica que percorre um fio
também pode produzir efeitos magnéticos, isto é que ela pode mudar a orientação da
agulha de uma bússola (HALLYDAY,2003). Pela primeira vez havia sido
demonstrado experimentalmente a relação entre os fenômenos elétricos e
magnéticos. Mais tarde outros cientistas como Joseph Henry e Michael Faraday
verificaram o inverso de que uma corrente elétrica surgia quando um imã era
deslocado nas proximidades de um condutor.
Maxwell, baseou-se nos trabalhos e experiências de Ampére, Gauss e Faraday
para elaborar a sua teoria. Coube a Maxwell através das suas equações sintetizar e
harmonizar as leis empíricas de Ampére e de Faraday, generalizando-as em função
de posição e de tempo constituindo até hoje a “Teoria Eletromagnética”
fundamentada nas chamadas equações de Maxwell descrevendo o comportamento do
campo magnético em qualquer meio. Para tanto Maxwell introduziu a noção da
corrente de deslocamento que generalizou a Lei de Ampere e a fez ficar válida em
todas as situações.
Estas equações relacionam o campo elétrico ( E) e o campo magnético (B)
(Fig. 22) juntamente com suas variações no espaço (representadas pelo operador
diferencial nabla —
) e no tempo
t
.
58
Figura 22. Esquema mostrando a propagação de um campo eletromagnético
(Fonte:http://myspace.eng.br/fis/eletr/eletr6A.asp)
O campo eletromagnético (Figuras 22 e 23) se caracteriza por quatro funções
vetoriais dependentes da posição no espaço (x,y,z em metros) e do tempo: o campo
elétrico E, a densidade de fluxo elétrico D, o campo magnético H, e a densidade de
fluxo magnético B. As leis básicas do campo eletromagnético são as equações de
Maxwell que relacionam esses quatro vetores.
x E + 0/ = tB (1)
. D =
ρ
(2)
x H = j + t /D (3)
x B = 0 (4)
A equação x H = j + t
/D também conhecida como Lei de Ampére, (Fig.
23 e 24) demonstra que quando uma corrente flui ao longo de um condutor, existe
um campo magnético em uma direção perpendicular .
Figura 23. Esquema mostrando a propagação do campo elétrico primário.
(Fonte: http://myspace.eng.br/fis/eletr/eletr4.asp)
59
Figura 24: Os vetores de campo elétrico e magnético (E e B) são
perpendiculares entre si e paralelos aos eixos de coordenadas.
(Fonte: http://myspace.eng.br/fis/eletr/eletr6A.asp)
A Lei de Faraday,
x E + 0/
=
tB expressa o fenômeno da indução
eletromagnética . Esta equação verifica a variação do fluxo magnético com o tempo
induzindo uma voltagem em seu redor. O campo elétrico E é produzido pela variação
do campo indução magnética B. Desse modo, um campo magnético alternado
oscilando com determinada freqüência induz uma corrente também alternada e de
mesma freqüência em um condutor próximo. Este fenômeno é a base para a
aplicação do método geofísico eletromagnético.
O processo representado na Figura 25 é conhecido como indução
eletromagnética, onde a Corrente AC fluindo na bobina cria um campo
eletromagnético primário nas proximidades da bobina .
Como apresentado anteriormente , quando se estabelece uma corrente AC ,
num fio colocado sobre a superfície do terreno, fluem correntes elétricas nos
condutores subsuperficiais.
60
Figura 25: Ampliação de um modelo de campo elétrico em uma bobina.
(Fonte: http://myspace.eng.br/fis/eletr/eletr5.asp)
Estas 4 equações não contém, explicitamente, nenhuma informação sobre as
propriedades elétricas e magnéticas dos meios onde os campos atuam. Para isso, é
necessário introduzir as relações constitutivas:
4.2.2 - Relação entre a densidade de corrente de condução (J) e o campo
elétrico (E)- Lei de Ohm.
Nas condições físicas encontradas no ambiente superficial da Terra, as formas
de cargas elétricas livres mais importantes são os elétrons nos minerais metálicos e
os íons contidos nas soluções eletrolíticas inclusas nos poros, fissuras e fraturas das
rochas. A ocorrência dessas cargas elétricas, livres para se deslocar sob a ação de
campos elétricos, caracteriza um meio condutor. Porém, acompanhando a trajetória
de uma dessas cargas, ver-se-ia que ela seria bastante complicada. Além da força
elétrica, a partícula carregada interage continuamente com o meio do qual ela faz
parte mas, estatisticamente, pode-se admitir uma velocidade média de deslocamento.
Considerando uma taxa de deslocamento de cargas por unidade de área, pode-se
definir que a densidade de corrente de condução J é linearmente proporcional ao
campo elétrico E e a constante de proporcionalidade é a condutividade elétrica
σ
.
Assim:
J =
σ
E (5)
O parâmetro σ designa-se por condutividade elétrica do material e é um
escalar: a densidade de corrente tem a direção e sentido do campo. A lei de ohm é
válida para os metais e soluções químicas. Há no entanto materiais para os quais ela
61
não se verifica, por exemplo os materiais semicondutores. Mesmo nos metais a lei
não se aplica a determinadas temperaturas muito baixas
À grandeza inversa da condutividade dá-se o nome de resistividade elétrica:
ρ =1/σ (6)
Considerando-se agora o caso particular de um condutor de secção reta S e
comprimento L . Ao ligarem-se os seus extremos a uma fonte de tensão com uma
diferença de potencial U, o campo elétrico que se estabelece no condutor será, em
módulo, E =U / L . Pela Lei de ohm estabelece-se no condutor uma densidade de
corrente tal que:
J = σ E = σ U/ L (7)
mas como J = I / S, fica I= U
L
S
σ
ou ainda:
U= R. I R=
S
L
σ
(8)
A constante de proporcionalidade
σ
é denominada condutividade elétrica
(S/m). Em meios isotrópicos,
σ
é uma grandeza escalar. Em muitas situações as
formações geológicas são anisotrópicas, em que a condutividade é uma matriz,
deixando o vetor J de ter o sentido do campo elétrico, e nesse caso, a condutividade
elétrica é um tensor do tipo :
[]
=
z
y
x
σ
σ
σ
σ
00
00
00
onde
x
σ
,
y
σ
,
z
σ
são as condutividades na direção dos eixos principais de
anisotropia. No vácuo
σ
é identicamente nula.
4.2.3- Relação entre o campo indução magnético (B) e o campo magnético (H).
Na maioria das situações, a relação entre a indução magnética B e o campo
magnético H, é adotado na forma :
B =
μ
H (9)
62
Onde a constante de proporcionalidade
μ
é denominada de permeabilidade
magnética. No vácuo a permeabilidade magnética
o
μ
,é igual a 4
π
x 10
-7
H/m. O
efeito da variação da permeabilidade magnética não é considerado quando são feitas
medidas eletromagnéticas na terra, por admitir-se que a mesma não varia
significativamente em relação a permeabilidade magnética do espaço livre
(OLHOEFT, apud BORGES, 2002).
4.2.4 - Relação entre a corrente de deslocamento (D) e o campo elétrico (E)
A relação entre a corrente de deslocamento (D) e o campo elétrico (E)
obedece a relação :
D=
ε
E (10)
onde a constante de proporcionalidade
ε
é denominada de permissividade
elétrica. No vácuo a permissividade dielétrica do material o
ε
, é aproximadamente
igual a
9
10
36
1
x
π
F/m. O Deslocamento é caracterizado pela movimentação dos
elétrons, núcleos e moléculas polares da posição de equilíbrio neutro para outra
(polarizada), devido a influência de um campo elétrico externo (KELLER, apud
BORGES, 2002).
A condutividade elétrica, a permissividade dielétrica e a permeabilidade
magnética constituem os parâmetros que descrevem as propriedades
eletromagnéticas de um meio e do vácuo. Nas rochas da crosta terrestre, a
condutividade elétrica apresenta, em média, uma faixa de variação entre 10
-1
S/m a
10
-5
S/m. Os outros dois parâmetros variam muito pouco quando comparados aos
valores no vácuo. Portanto, os valores destes parâmetros podem ser considerados
constantes para as rochas da crosta terrestre, ou seja
μ
o
μ
=
π
4 x 10
-7
H/m e
ε
o
ε
=
π
36
1
x 10
-9
F/m. Geralmente as propriedades eletromagnéticas
nas rochas não variam com o tempo, com exceção, da condutividade elétrica, em
alguns casos especiais tratados pelo método geofísico da Polarização Elétrica
Induzida, (MIRANDA, 2001).
63
Substituindo as equações das relações constitutivas (5), (9) e (10) , obtém-se
as equações de Maxwell na forma acoplada, mais conveniente para os objetivos
geofísicos:
x E = -
t
H
μ
(11)
x H =
E
σ
+
t
E
ε
+ JE (12)
. (
μ
H) = 0 (13)
. (
ε
E) = q (14)
Relações Constitutivas:
J =
σ
E
0
μ
ε
=
=
0
BH
DE
Onde: E é o campo elétrico ( V/m)
B é a densidade de fluxo magnético (Wb/m
2
= Vs/m
2
)
D é a densidade de fluxo elétrico ( C/m
2
)
H é o campo magnético ( A/m)
J é a densidade de corrente elétrica ( A/m
2
)
ρ
e j são as densidades de carga e corrente.
o
μ
é a permeabilidade magnética do vácuo
o
ε
é a constante dielétrica do vácuo
Sob certas condições essas quatro equações são válidas para qualquer meio
onde exista o campo eletromagnético
Os meios materiais podem ser divididos segundo suas características em
condutores, dielétricos, magnéticos e semi-condutores de acordo com a importância
64
dos fenômenos físicos da condução, polarização, magnetização ou se a condução e a
polarização são da mesma ordem de grandeza. Diz-se ainda que um meio é linear
quando suas características físicas (
ε
,
μ
,
λ
ou
σ
) são independentes da
intensidade do campo aplicado. Se essas características dependem da orientação dos
campos, então o meio é dito anisotrópico, caso contrário ele é isotrópico. Se ainda
essas características dependem da posição, o meio é dito ser não-homogêneo.
Embora essas características possam variar com o tempo em alguns casos essa
variação pode ser ignorada (PHILLIPS, 2004) .
4.3- MÉTODOS ELETROMAGNÉTICOS EM GEOFÍSICA
Os métodos elétricos e eletromagnéticos são amplamente utilizados na
exploração de recursos minerais, de hidrocarbonetos e da água subterrânea. Estes
métodos geofísicos se baseiam no estudo da distribuição de correntes e cargas
elétricas induzidas por campos eletromagnéticos gerados natural ou artificialmente.
A análise da distribuição dessas correntes e cargas elétricas é, em geral, muito difícil
devido a complexidade das estruturas geológicas, (BATISTA, 2001)
Segundo PORSANI (2004), as propriedades elétricas principais dos materiais
a serem consideradas em um estudo geológico são a condutividade elétrica, a
permissividade dielétrica e a permeabilidade magnética. Apesar de serem
importantes no contexto geral de um estudo eletromagnético, tanto na atenuação
como na propagação das ondas eletromagnéticas, em geral a condutividade é
dominante para ondas EM de baixas freqüências (freq< 1 MHz), enquanto que em
altas frequências (freq>1MHz) a permissividade dielétrica é dominante. No caso da
permeabilidade magnética supõem-se que esta seja independente da freqüência na
maioria dos materiais geológicos e com isso não variando significativamente em
relação a permeabilidade magnética do espaço livre. Em alguns casos especiais, em
formações geológicas mais complexas, anisotrópicas, a permeabilidade magnética
não pode ser totalmente ignorada, necessitando de análises mais complexas.
A descrição das propriedades eletromagnéticas de um meio semelhante às
rochas da crosta terrestre se resume, assim em determinar a variação dos parâmetros
eletromagnéticos dentro do meio, sendo a condutividade elétrica o mais importante, a
65
partir do conhecimento da distribuição de um ou mais componentes do campo
eletromagnético no seu contorno. Em prospecção geofísica terrestre, o meio é
constituído pela subsuperficie e o contorno é a superfície do terreno (Batista, 2001).
Os métodos eletromagnéticos em Geofísica são distinguidos por:
1-Uso de diferentes freqüências como forma de investigar a terra (e outros
planetas). Algumas vezes as técnicas são desenvolvidas no domínio da frequência,
usando o espectro das freqüências naturais ou, com uma fonte controlada, através de
freqüências fixas (Método FDEM- Eletromagnético Domínio da Frequencia).
Algumas vezes as maravilhas da teoria de Fourier são empregadas na transmissão de
um único sinal (como função do tempo) contendo muitas frequências (Método
TDEM- Eletromagnético Domínio do Tempo). Estas técnica tem se tornado muito
populares.
2- Operando em baixa freqüência, as correntes de condução predominam
sobre correntes de deslocamento. O inverso também é verdadeiro para o método
GPR- Radar de Penetração no Solo, onde correntes de deslocamento predominam
sobre correntes de condução. O método GPR, utiliza-se do fenômeno de propagação
da onda, tornando-se fácil de ser entendido em termos de óptica geométrica. A
reflexão e a refração de ondas planas são governadas pela Lei de Snell e pelas
Equações de Fresnel. A Lei de Snell especifica uma relação angular entre a onda EM
incidente, a onda refletida e a onda refratada. As Equações de Fresnel relacionam as
amplitudes dos campos elétrico e magnético (PORSANI, 2004).
Relembrando as equações de Maxwell, elas podem ser combinadas na forma
de equações de ondas envolvendo o campo elétrico E e o campo magnético H
(PHILLIPS, 2004):
0
2
2
2
=
tt
EE
E
μεμσ
(15)
0
2
2
2
=
tt
HH
H
μεμσ
(16)
66
Escrevendo a equação da onda abaixo em 1-D:
0
2
2
2
2
=
t
Hx
t
Hx
z
Hx
μεμσ
( 17)
e na forma harmônica
()
ti
ezHxHx
ω
ω
= ,
como
f
π
ω
2=
A segunda derivada em relação a profundidade z desta ultima equação é:
()
0
2
2
2
=++ Hxi
dz
Hxd
ωμσμεω
(18)
que pode-se reescrever como:
01
2
2
=
+ Hxii
dz
Hxd
σ
ωε
ωμσ
(19)
O primeiro termo em paranteses fornece a contribuição relativa de
correntes
de condução,
e corresponde ao termo
t
da equação da onda. O segundo termo
entre parênteses corresponde a
correntes de deslocamento e correspondem ao termo
2
2
t
na equação da onda. Para freqüências muito altas, e particularmente se
σ
ωε
>>1, o segundo termo é dominante e descreve o comportamento da onda EM
como em um dielétrico. O comportamento EM que é verdadeiro para a propagação
de ondas como no caso do GPR. Se, de outra forma
σ
ωε
<<1, trabalha-se com o
comportamento da onda EM em um condutor. Nesse caso conserva-se somente o
termo
t
, e temos:
0
2
2
=
t
Hx
z
Hx
μσ
(20)
67
O transporte de energia eletromagnética é feita por difusão, não pela
propagação da onda. Este é o regime da maioria dos métodos eletromagnéticos.
4.3.1.- Método TDEM ( Eletromagnético Domínio do Tempo)
Um problema muito importante em muitas técnicas de pesquisa que
investigam EM é que o campo magnético secundário (fraco) deve ser medido na
presença de um campo primário muito maior, com uma conseqüente diminuição de
precisão (PHILLIPS,2004). Isto é evitado até certo ponto na definição do método
(FDEM- Eletromagético Domínio do Tempo) medindo aproximadamente o
componente fora de fase. Em uma definição simplificada do método TDEM, o sinal
não é uma freqüência continua mas ao invés consiste por uma série de pulsos
separadas por períodos onde não há nenhum sinal gerado, mas o campo secundário
mais fraco é medido. As correntes de indução circulam em torno do condutor de
subsuperfície difundindo para fora quando a energia induzida é interrompida
repentinamente. A medida do campo a vários períodos é equivalente a medida de
várias freqüências em um sistema FDEM.
Normalmente sistemas de duas bobinas são usados e os resultados podem ser
empilhados para reduzir o ruído. Modelando a diminuição para sistemas de camadas,
e uma mais complicada geometria de condutividade, pode ser definida como
(PHILLIPS,2004) :
t
zerfH
x
4
μσ
(21)
onde erf é uma função do erro com a propriedade que erf (0) = 0, erf (
)= 1.
Se em um semi-espaço tem um campo magnético constante H que é de repente
desligado, então a solução será:
=
t
zerfHH
x
x
4
0
μσ
(22)
68
Esta descrição não apresenta a solução para o problema mais complicado de
uma fonte finita semelhante um transmissor em forma de bobina, mas dá os
fundamentos físicos da diminuição do campo magnético no solo (Figura 26).
Figura 26. Diminuição do campo magnético em um semi-espaço
(Phillips,2004).
A Figura 26 apresenta o comportamento do campo para duas condutividades
diferentes. Se amostragem em tempos diferentes fossem registradas, então poderia
ser feita a distinção entre as duas condutividades. Este é o principio do
Eletromagnético Domínio do Tempo (TDEM).
69
4.3.2- Método FDEM (Eletromagnético Domínio da Freqüência)
Em exploração geofísica, a variação temporal da densidade de corrente J na
fonte é em geral na forma de pulso de curta duração ou na forma senoidal. No
primeiro caso, denomina-se regime no domínio do tempo ou transiente
eletromagnético e no segundo de domínio da freqüência. Em algumas outras
situações, a densidade de corrente elétrica na fonte é considerada constante, e nesses
casos o regime é dito galvânico ou por corrente continua (DC).
A transformação do domínio do tempo para o domínio da freqüência se faz
através da transformada de Fourier. A transformação inversa (domínio da frequencia
para o domínio do tempo) é feita através da transformada inversa de Fourier.
Recordando as discussões das equações de Maxwell, elas podem ser
combinadas em uma equação de onda envolvendo o campo elétrico
E e o campo
magnético
H:
0
2
2
2
=
tt
EE
E
μεμσ
(23)
e
0
2
2
2
=
tt
HH
H
μεμσ
(24)
que pode-se ser reescrita como:
0
2
2
2
2
=
t
E
t
E
z
E
xxx
μεμσ
(25)
e assume um campo harmônico da forma (
f
π
ω
2
=
)
()
ti
xx
ezEE
ω
ω
= ,
()
0
2
2
2
=++
x
x
Ei
dz
Ed
ωμσμεω
0
2
2
2
=+
x
x
Ek
dz
Ed
70
Onde define-se a constante de propagação:
ωμσμεω
iK +=
22
(26)
β
α
iK
+
=
O primeiro termo representa a corrente de deslocamento e o segundo termo,
correntes de condução. Isto volta para a Lei de Ampére na forma harmônica:
x H = -
Ji +D
ω
(27)
x H = - EE
σ
ωε
+i (28)
Assim a equação da onda pode ser escrita:
0
2
2
2
=
+
x
EK
dz
d
como onda plana:
zzizziikzikz
x
eBeeAeBeAeE
βαβα
+
+=+= (29)
aqui presume-se que a freqüência é muito baixa e que então nós podemos
eliminar as correntes de deslocamento. Isto é equivalente a tangente da perda
ωε
σ
δ
=tan (30)
A Figura 27 é um gráfico de profundidade de penetração (1/
β
), tangente da
perda, e comprimento de onda efetivo versus freqüência. É claro que altas
freqüências (radar) alcançam o espectro de ótimas resoluções mas pouca
penetração. O oposto é verdadeiro com as baixas freqüências.
71
Figura 27. Profundidade de penetração, tangente de perda e efetivo
comprimento de onda versus freqüência (Phillips,2004).
A vantagem principal é que a fonte de campo EM pode ser muito bem
controlado. No caso do emprego de um método EM de fonte natural ou
descontrolada, a profundidade de penetração fica necessariamente limitada. Existem
uma variedade de instrumentos e técnicas de FDEM (Eletromagnético Domínio da
Freqüência). Na Figura 28 é apresentado uma analogia com a Lei de Ampére
(campos magnéticos dando origem a correntes de condução) e Lei de Faraday
(corrente dando origem a variação periódica do campo magnético secundário)
contribuindo para a produção de um campo magnético secundário na bobina
receptora.
72
Figura: 28 Modelo mostrando o funcionamento do equipamento EM-34
através dos campos magnético primário e secundário (Borges, 2002).
O Campo Magnético primário causa o fluxo de correntes secundárias (
eddy
currents
) em qualquer condutor presente. As correntes secundárias, ao fluírem pelo
condutor criam um novo campo, o campo magnético secundário, que traz consigo
informações sobre o condutor. O campo secundário altera o primário e como
conseqüência disso tem o campo resultante, que nada mais é do que uma composição
do primário com o secundário.
A bobina transmissora emite um campo magnético primário Hp, que induz em
subsuperfície correntes elétricas que geram um campo secundário Hs. A combinação
destes dois campos é medida pela receptora (Figura 28). Em determinadas condições,
definidas teoricamente como “operação de baixa indução”, admite-se que a relação
entre os módulos dos dois campos seja dada por Hs = k.Hp. Onde k depende da
freqüência do campo, da permeabilidade magnética do material no vácuo, do
espaçamento entre as bobinas e da condutividade elétrica do meio.
A bobina receptora mede primeiramente o campo magnético secundário.
No EM-34 é estabelecido um campo primário como uma referencia de fase e uma
componente fora de fase dependendo da condutividade do solo. O acoplamento dos
campos depende da orientação da bobina com o terreno. Uma orientação comumente
73
usada e indicada pelo fabricante da unidade EM-34 a Geonics é apresentada na
Figura 29.
Figura 29: Orientação das Bobinas (Phillips, 2004)
Com vários diâmetros de bobina, o campo eletromagnético registra as
características do dipolo magnético. Na Figura 30 é apresentada a posição do campo
elétrico
E perpendicular a bobina.
Figura 30. Posicionamento do Campo Elétrico perpendicular a Bobina.
(Phillips, 2004)
Na unidade do EM-34 por exemplo, o transmissor e o receptor dos campos
são conectados por um cabo para transmitir uma referencia de fase. Por definição o
sinal do transmissor que deixa a bobina é em fase somente. A presença de um solo
74
condutor produz um campo secundário em fase e em quadratura (fora de fase). A
componente quadratura portanto é extremamente sensível a condutividade do solo
com a componente em fase seria forçado uma separação entre o campo magnético
secundário e o campo magnético primário.
Conforme descrito anteriormente, durante a operação, uma corrente oscilante
de freqüência conhecida passa a circular na bobina transmissora. A mesma produzirá
um campo magnético primário, que induzirá uma força eletromotriz e,
conseqüentemente corrente em corpos condutores existentes na subsuperficie.
O campo secundário, por sua vez, induzirá uma voltagem oscilante na bobina
receptora que alcança o seu máximo num tempo diferente daquele em que o máximo
do campo primário é alcançado (USACE, 1995). Por isso, os campos primário e
secundário são ditos estarem fora de fase. A voltagem induzida pelo campo
secundário é separada em duas componentes durante a sua medida na bobina
receptora: uma que se encontra em fase com o campo primário (componente em fase
ou componente real) e uma segunda que se encontra um quarto de período fora de
fase (componente em quadratura ou componente imaginária).
As medidas do campo magnético secundário são tomadas como porcentagens
do primário gerado no transmissor, o qual é transmitido ao receptor via cabo. A
modificação do campo eletromagnético medido no receptor em relação ao campo
primário, depende das distribuições das condutividades elétricas dos diferentes meio
na subsuperfície do terreno (BAHIA, 2004).
Figura 31: Fases do campo eletromagnético.
75
Em um meio indefinido, os vetores
E e H são sempre ortogonais, ou seja, no
espaço, fazem um ângulo de 90 graus. Podem estar em fase, (como no vácuo) na
Figura 31, ou não, ou seja, podem não ter máximos ou mínimos simultaneamente
O EM-34 mede ambos o em fase e a componente quadratura. O componente
em fase é usado para medições eletrônicas de 3 distâncias pré definidas (10,20 e 40
metros) usados na unidade. A condutividade do solo é obtida somente do
componente quadratura. Como o solo não é um semi-espaço homogêneo de
condutividade constante, a condutividade determinada pelo EM-34 é uma
condutividade aparente
a
σ
.
4.3.2.1. Condutividade Aparente e Profundidade de Penetração
Considerando as configurações das duas bobinas apresentadas na Figura 31
Em cada caso a bobina transmissora é energizada com corrente alternada a uma
freqüência f hertz. A quantidade medida é uma relação entre o campo magnético
secundário medido no receptor e o campo magnético primário, quando ambas as
bobinas são colocadas coplanares sobre a superfície de um semi-espaço homogêneo
(considerando o vácuo). O espaçamento entre as bobinas é medido em metros. As
relações entre os campos magnéticos para as configurações de dipolo vertical e
horizontal são dadas pelas equações (31) e (32) (Mc Neill, 1980).
()
() ( )
[]
{}
s
V
eSss
sHp
Hs
γ
γγγ
γ
+++
=
32
2
4999
2
(31) Vertical
()
()
[]
()
+++=
2
2
2
33
3
12
s
e
ss
s
Hp
Hs
s
H
γ
γγ
γ
γ
(32) Horizontal
onde:
σμγ
oiw=
f
π
ω
2=
f = freqüência (Hz)
=o
μ
permeabilidade do vácuo i= 1
76
Estas expressões são funções complexas da variável (
s
γ
) que é transformada
em uma função complexa de freqüência e condutividade. Porém como é mostrado a
seguir, sob certas condições estas podem vir a ser simplificadas. Uma característica
bem conhecida de um semi-espaço homogêneo é a penetração da corrente elétrica na
superfície, que é definida como a distancia de propagação da onda plana onde a
amplitude sofre a atenuação de 1/e da amplitude da superfície.
A penetração é dada por :
γσωμ
δ
i22
==
o
(33)
e portanto:
i
s
2=
γ
δ
s
A relação
δ
s
, o espaço entre as bobinas dividido pela profundidade de
penetração, é definido como indução B, em que :
i
s
2=
γ
B
Pela equação (33) está claro que para atingir profundidades maiores será preciso
trabalhar com menores freqüências (OSKOOI, 2004)
Agora se
B for muito menor que a unidade (com s
γ
<< 1)
é uma forma simples de mostrar que as relações de campo magnético das equações
(31) e (32) podem ser reduzidas a uma simples expressão:
42
2
2
2
siiB
Hp
Hs
Hp
Hs
HV
σωμ
o
=
(34)
A magnitude do campo magnético secundário é agora diretamente
proporcional a condutividade do terreno e a fase do campo magnético secundário
orientado em 90° em relação ao campo magnético primário.
77
Para fazer
B muito menor que a unidade deve-se ter (s) muito menor que (
δ
) e
assim :
ω
<<
2
2
s
σμ
o
(35)
Isto é, tendo definido um valor para (s) (que fixa a efetiva profundidade de
penetração sob a condição B<<1 ), a condutividade provável máxima é estimada e a
freqüência de operação é alterada de modo que a equação (35) estará sempre
satisfeita.
A condutividade aparente que o instrumento lê é definido pela equação:
quadratura
componente
Hp
Hs
s
a
=
2
4
o
ωμ
σ
(36)
4.3.2.2. Equipamentos
Os equipamentos utilizados neste método são genericamente chamados de
condutivímetros. Os condutivímetros são compostos de duas bobinas (emissão e
recepção) além de um transmissor e um receptor (Figura 33). O modelo de
equipamento utilizado neste trabalho foi o EM-34-3 da empresa Geonics Limited do
Canadá (Figura 32).
78
Figura 32 Equipamento EM-34 – Geonics Ltda.
O aparelho de leitura digital possibilita a operação com cabos de 10,20 e
40m. O equipamento EM-34 opera a 6,4 kHz (10 m afastamento das bobinas), 1,6
kHz (20 m afastamento das bobinas) e 0,4 kHz (40 m afastamento das bobinas).
4.3.2.3. Aquisição de Dados
O primeiro passo na aquisição dos dados foi estender várias trenas ao longo
da linha de aquisição dos dados. Em seguida foi separada as duas bobinas até a
distância de 10m onde foi feita a calibração do aparelho num local longe da
interferência de possíveis fontes de ruídos como,linhas de transmissão, estruturas de
aço e outras, zerando os seus registros.
Após estes procedimentos preliminares foi dado inicio aos trabalhos de
aquisição de dados com o equipamento EM-34 sendo operado por 2 pessoas, cada
uma com uma bobina, conectadas por um cabo de corrente (Figura 33). O
espaçamento entre as bobinas é feito eletronicamente de modo que o operador do
receptor realiza a leitura do espaçamento para ajustar o correto espaçamento entre as
bobinas que pode ser de 10, 20 ou 40 m e que irá variar diretamente com a
profundidade de penetração das ondas.
79
A medida da condutividade aparente do subsolo é feita pelo operador do
receptor movendo a bobina receptora para trás ou para frente até que se verificar a
indicação correta do espaçamento entre as bobinas e fazer a leitura da condutividade
do solo. Importante de se frisar a preocupação constante que se deve ter com o
acoplamento dos planos das bobinas transmissora e receptora, sem o qual a
qualidade de aquisição dos dados pode estar comprometida.
A cada linha de investigação eram realizados os ajustes no equipamento
receptor em relação ao comprimento do cabo utilizado. Após os ajustes iniciais
foram sendo adquiridos dados de condutividade ao longo das linhas planejadas e
anotadas em uma planilha de campo para serem posteriormente processadas.
Figura 33 Trabalhos de campo em que se observa o emprego do método
eletromagnético indutivo.
O equipamento utilizado de fabricação canadense, denominado de EM-34,
construído para investigar as profundidades teóricas pré determinadas de 7,5 ,15 , 30
e 60m dependendo da orientação das bobinas e do comprimento do cabo de
referência. Foram feitas aquisições de campo com cabos de 10 m com bobinas
posicionadas na horizontal (dipolo vertical) investigando profundidades teóricas de
15m e com as bobinas posicionadas na vertical (dipolo horizontal) investigando
profundidades teóricas de 7,5 m. As aquisições de campo com cabos de 20 m com
bobinas posicionadas na horizontal (dipolo vertical) investigando profundidades
teóricas de 30m, na vertical (dipolo horizontal) a profundidades teóricas de 15m. As
aquisições de campo com cabos de 40m com bobinas posicionadas na horizontal
(dipolo vertical) investigando profundidades teóricas de 60m e com as bobinas
80
posicionadas na vertical (dipolo horizontal) investigando profundidades teóricas de
30 m (Figura 34).
Figura 34. Configurações de espaçamentos das bobinas com respectivas
profundidades teóricas de investigação (Borges, 2002).
81
4.3.2.4- Apresentação dos Dados e Interpretação.
A apresentação dos dados foi feita através do processamento em computador
com o traçado de seções verticais de cada linha investigada e posteriormente com o
agrupamento destes dados em planos de níveis teóricos de 7,5; 15; 30 e 60m traçando
mapas de condutividade.
4.3.3. MÉTODO DA ELETRORRESISTIVIDADE
A resistividade de uma rocha é uma das propriedades físicas mais significantes
na prospecção elétrica e mede a dificuldade de transporte de cargas livres pelo meio.
De modo geral os minerais formadores das rochas resistem muito a passagem de
corrente elétrica (TELFORD et al, 1990).
A eletrorresistividade é um método geoelétrico baseado na determinação da
resistividade elétrica dos materiais, tendo sido utilizado nos mais variados campos de
aplicação das geociências (BORGES, 2002). O método da eletrorresistividade
baseia-se no estudo do potencial elétrico tanto dos campos naturais, existentes na
crosta terrestre, como dos campos artificialmente provocados.
Segundo ORELLANA (1972) a aplicação dos métodos geoelétricos exige o
conhecimento das propriedades eletromagnéticas das rochas e dos minerais que as
constituem. Estas propriedades são expressas fundamentalmente por meio de três
magnitudes físicas que são: a resistividade
ρ
( ou sua inversa a condutividade
σ
), a
constante dielétrica
ε
e a permeabilidade magnética.
O mais freqüente no método geoelétrico é enviar energia ao terreno, criando
assim campos artificiais cuja deformação permite deduzir características geológicas
do subsolo. Neste método a corrente elétrica é injetada através de contatos diretos
com o solo feito por eletrodos metálicos. Emprega-se uma corrente artificial que é
introduzida no terreno através de dois eletrodos (denominados de A e B), com o
objetivo de medir o potencial gerado em outros dois eletrodos (denominados de M e
N) nas proximidades do fluxo de corrente, permitindo assim determinar a
resistividade real ou aparente em subsuperfície.
82
As freqüências utilizadas em prospecção devem ser preferencialmente as mais
baixas possíveis devido ao fato de que a profundidade de penetração diminui a
medida que se aumenta a freqüência. O parâmetro resistividade é o inverso da
condutividade elétrica, e pode ser definido como a resistência dos materiais em
conduzir a corrente elétrica. Depende da natureza e estado físico do material e pode
ser expressa na forma da resistência de um cilindro condutor homogêneo cuja área e
comprimento apresentam valores unitários como abaixo:
ρ
= R.S/L (37)
Onde:
ρ
= resistividade elétricas ( ohm.m)
R= resistência elétrica ( ohm)
S = área da seção transversal do cilindro (m
2
)
L= comprimento do cilindro (m)
Se o cilindro é atravessado por uma corrente elétrica (I), será submetido a uma
diferença de potencial (ΔV) e sua resistência será :
R= ΔV/I (38)
Se aplicar numa superfície plana de um semi-espaço homogêneo e isótropo, um
dispositivo arbitrário de quatro eletrodos, sendo dois para injetar a corrente (A e B) e
dois para medir a diferença de potencial (M e N), a resistividade é assumida como
constante e pode ser calculada através da seguinte expressão:
ρ
= K. ΔV/I (39)
onde:
ρ
= resistividade elétrica (ohm.m)
K = fator geométrico (depende da geometria do arranjo de eletrodos na superfície) .
ΔV = diferença de potencial entre os eletrodos M e N
I = intensidade de corrente que passa entre os eletrodos A e B
K = 2
()
(
)
(
)
(
)
[
]
BNBMANAM /1/1/1/1/
+
π
(40)
83
A resistividade elétrica (e seu inverso, a condutividade elétrica) relaciona-se
aos mecanismos de propagação de corrente elétrica nos materiais, sendo que a
condutividade em solos e rochas pode ser devida a presença de minerais metálicos e
grafita(condutores) em sua matriz, o que é denominado de condutividade eletrônica,
ou devido ao deslocamento de íons dissolvidos na água contida nos poros e fissuras
dos solos e rochas, o que é denominado de condutividade eletrolítica. Em geral a
condutividade é eletrolítica, pois apenas em casos específicos os minerais condutores
ocorrem em rochas em quantidades suficientes para aumentar sua condutividade
global. A resistividade dos solos e rochas que possuem condutividade eletrolítica é
afetada principalmente por quatro fatores: composição mineralógica, porosidade, teor
em água e quantidade e natureza de sais dissolvidos.
Dentre esses fatores, os mais importantes são, sem dúvida, a quantidade de
água contida e a salinidade dessa água. O aumento do valor desses fatores, teor de
umidade e quantidade de sais dissolvidos, leva a uma diminuição dos valores de
resistividade. Essa condição é que permite a imensa possibilidade de aplicação do
método em estudos ambientais e hidrogeológicos. No caso especifico de áreas de
disposição de resíduos, de uma forma geral ocorre a formação de líquidos com alta
concentração de sais, o que faz com que a área afetada pela poluição seja
caracterizada por valores de resistividade bastante baixos. Dentro do método da
eletrorresistividade existem várias técnicas de aplicação dos ensaios em campo. São
divididas basicamente em técnicas de sondagem elétrica e caminhamento elétrico,
dentro das quais existe uma grande variedade de configurações possíveis de
eletrodos.
Normalmente os ensaios de sondagem elétrica são aplicados quando é
desejada uma informação pontual com observação vertical do parâmetro físico, e o
caminhamento elétrico é aplicado quando o interesse é pelo estudo da variação
lateral da resistividade em profundidade teoricamente constante. Na caracterização
da resistividade nos ensaios de eletrorresistividade, é importante lembrar que como é
mostrado na Figura 36 a medida que os espaçamentos forem aumentando a corrente
irá percorrer um número maior de camadas com diferentes valores de resistividades a
serem determinadas pelo quadripolo AMNB, resultando com isso numa resistividade
84
aparente influenciada pelos valores das resistividades de todas as camadas
investigadas.
Quando se realiza uma prospecção através da injeção de corrente no solo,
aparecem os seguintes problemas: a) As dimensões do material através do qual passa
a corrente varia com a geometria do arranjo usado para injetar a corrente e, b) o meio
não é homogêneo pois engloba o solo, a rocha subjacente, a influência do nível
freático e de outras rochas intercaladas.
Num meio heterogêneo, os valores de área e comprimento já não podem ser
definidos a priori porque dependem da geometria do arranjo dos eletrodos no terreno
e são portanto, substituídos na fórmula da resistividade por uma constante K, que
será diferente para cada arranjo. A resistividade aparente vai depender do tipo de
arranjo usado na investigação; da natureza do solo e do subsolo atravessado pela
corrente injetada no terreno; e da situação do corpo rochoso (pouco, muito ou não
fraturado).
4.3.3.1. Equipamentos
O equipamento utilizado, nas medidas de campo, foi um resistivimetro
SYSCAL R-2 (Figura 35) fabricado pela Íris Instruments o qual dispõe de uma
unidade receptora e transmissora totalmente digital. O aparelho é alimentado por
uma bateria de 250 W. Com ele é possível estudar as variações da resistividade com
a profundidade (sondagem), bem como as variações laterais da resistividade ao longo
de linhas (caminhamento elétrico). A forma de onda é quadrada, a largura do sinal
ajustável entre 250 e 10000 ms, com opção de período de repouso (corrente=0) ou
não. A alimentação é realizada com uma bateria comum de automóvel (12 V),
conectada a um conversor DC-DC de 250 W, com voltagem de saída variável de 100
a 800 V. Armazena até 1022 registros em uma memória interna, possibilitando
conexão com um computador pessoal. Visando otimizar a aquisição de dados,
empregou-se um sistema de multi-eletrodos.
85
Figura 35. Equipamento de Eletrorresistividade Syscal R-2
4.3.3.2- Técnicas de Aquisição de dados:
No método da eletrorresistividade existem várias técnicas de levantamentos
de campo, divididas basicamente em sondagem elétrica vertical e caminhamento
elétrico, dentro dos quais existe uma grande variedade de configurações possíveis de
eletrodos que conferem ao método grande versatilidade.
Normalmente, os ensaios de sondagem elétrica são aplicados quando se deseja
uma informação pontual, com observação da variação vertical da resistividade. O
caminhamento é aplicado quando o alvo de interesse é o estudo da variação lateral da
resistividade, mantendo-se uma profundidade teoricamente constante .
Arranjo Schlumberger
O arranjo de campo mais utilizado para os ensaios de sondagem elétrica
vertical é o denominado de Schlumberger que utiliza quatro eletrodos, sendo 2 para
injetar corrente (A e B) e 2 para a leitura de diferença de potencial (M e N), todos
dispostos no terreno de acordo com um mesmo alinhamento.O ponto de atribuição do
ensaio é o centro geométrico do arranjo. A principal característica desse arranjo é
que a distância MN deve ser bastante pequena em relação a AB, procurando sempre
sastisfazer a relação MN AB/5 (Figura 36) .
86
Figura 36 Arranjo Eletródico Schlumberger (Adaptada de Elis, 1998).
A corrente elétrica é injetada no solo através do contato direto feito por
eletrodos metálicos ou porosos. A resposta é medida na forma de diferença de
potencial (voltagem), observada também através de contato direto com o solo.
Tendo-se os valores da corrente e do potencial registrado, é possível estimar a
resistividade dos materiais do local investigado.
Para terrenos homogêneos e isotrópicos e considerando uma disposição de eletrodos
simétricos, a resistividade aparente do meio pode ser obtida através da expressão:
ρ
= K .
I
V
Δ
O fator geométrico K do arranjo para uma disposição de eletrodos simétrica pode ser
obtida através da equação:
K=
+
BNBMANAM
1111
2
π
(41)
Arranjo Dipolo-Dipolo
O arranjo dipolo-dipolo pode ser utilizado tanto em sondagens elétricas
verticais (Figura 37) como em caminhamentos elétricos (Figura 38). Neste arranjo,
87
os eletrodos AB de injeção de corrente e MN de potencial são dispostos segundo
uma linha e o arranjo é definido pelos espaçamentos entre os eletrodos X= AB=MN.
A profundidade de investigação cresce com a distância entre os eletrodos de
potencial e os de corrente ( R ) e, teoricamente, corresponde a R/2. As medidas são
efetuadas em várias profundidades de investigação(n) , isto é, n= 1,2,3,4,5...... é o
ponto de intersecção entre uma linha que parte do centro do arranjo de eletrodos AB
e outra que parte do centro do arranjo MN, com ângulos de 45° (Figura 37).
Figura 37. Arranjo Dipolo-dipolo utilizado em Sondagem Elétrica Vertical.
Figura 38. Arranjo Dipolo-Dipolo utilizado em Caminhamento Elétrico.
88
Na sondagem elétrica vertical com o arranjo dipolo-dipolo (SDD), os quatro
eletrodos podem ser dispostos de diversas maneiras, sendo elas SDD axial, SDD
equatorial e SDD azimutal (Figura 39) . Neste trabalho utilizou-se somente a SDD
axial, onde os eletrodos são expandidos simetricamente a partir de um centro que
permanece fixo e cujas profundidades de investigação crescem com o aumento da
distância entre os eletrodos de corrente (A e B) e os eletrodos de potencial (M e N).
Figura 39 : Esquema de configurações eletródicas de sondagens dipolares.a) SDD
axial; b) SDD equatorial; c) SDD azimutal ( adaptado de Borges,2002).
Quando o interesse do estudo é saber as variações laterais de resistividade,
como no caso desta pesquisa, utilizamos a técnica de Caminhamento Elétrico (CE),
onde os eletrodos são expandidos simetricamente a partir de um centro que
permanece fixo e cujas profundidades de investigação crescem com o aumento da
distância entre os eletrodos de corrente (A e B). A cada medida, os dipolos são
deslocados de uma distância igual a X e os dados são novamente obtidos nas
profundidades n= 1,2,3,4,5, ...., gerando uma seção de distribuição de pontos de
resistividade aparente como mostrado na Figura 40 .
89
A resistividade aparente do meio é dada pela equação e o fator geométrico K para o
arranjo dipolo-dipolo é dado por:
K= 2
π
. G. (42)
Onde G é expresso pela equação:
G=
+
+
+
2
1
1
21
1
nnn
(43)
4.3.3.3. Apresentação dos dados e interpretação
A cada medida, os dipolos são deslocados de uma distância igual a X e os
dados são novamente obtidos nas profundidades n = 1,2,3,4,5...., gerando uma seção
de distribuição de pontos de resistividade aparente como na Figura 40.
Figura 40. Forma de plotagem dos dados para construção da seção de resistividade
Aparente (N= níveis de investigação).
4.4 PLOTAGEM DOS DADOS
Até algum tempo atrás os trabalhos de pesquisa em sua maioria baseavam-se
na sua generalidade na comprovação de suposições através de base estatística
clássica, que se utilizava de parâmetros como média, desvio padrão eram suficientes
para representar um fenômeno assumindo a hipótese de que as variações de um local
para outro fossem aleatórias. De acordo com LANDIM (2003), com o
desenvolvimento das pesquisas na década de 1950, muitos cientistas chegaram a
conclusão de que somente as informações fornecidas pela variância eram
90
insuficientes para explicar com maior precisão os fenômenos da natureza. Dessa
forma, verificou-se a necessidade de se levar em consideração a localização
geográfica e a dependência espacial.
Dessa nova concepção de abordagem dos processos surgiu o conceito de
variáveis regionalizadas, que por sua aplicação mais freqüente no campo da geologia
e da mineralogia ganhou a denominação de “Geoestatística”, que hoje é amplamente
empregada em climatologia, hidrogeologia, geotecnia entre outros. Essas variáveis
regionalizadas obedecem a uma função que varia de um lugar para outro no espaço
com certa aparência de continuidade, relacionada de algum modo com a posição
espacial que ocupam. De acordo com ORTIZ (2002) a característica específica
dessas variáveis regionalizadas, se assim pode-se dizer vem exatamente do conceito
de continuidade que lhes é atribuída que vai contra os princípios básicos da
estatística clássica que prega a independência total entre as diversas observações.
Dessa forma, qualquer medida feita em um determinado ponto vai guardar
uma certa dependência com outras medidas tomadas em pontos adjacentes, sugerindo
que ela faça parte de uma estrutura de correlação. Muitos pesquisadores já mostraram
em estudos anteriores que a variabilidade de propriedades do solo é espacialmente
dependente, ou seja, dentro de um certo domínio, as diferenças entre os valores de
uma propriedade do solo podem ser expressas em função da distância de separação
entre as observações medidas. Como conseqüência dessa afirmação temos que os
valores em locais mais próximos entre si são mais semelhantes, até um determinado
limite, que aqueles tomados a maiores distâncias. Se passar a aceitar estas
considerações logo não se poderá tratar os dados como independentes. Em muitos
dos nossos estudos, muitas vezes existe a necessidade em obter valores em pontos
não amostrados ou de outra forma representar através de mapas ou gráficos de
superfície uma malha de pontos interpolados que possibilite a vizualização do
comportamento da variável. Um dos métodos geoestatistícos de interpolação é
conhecido como “Krigagem”. O método utilizado no presente trabalho foi o de
Krigagem Ordinária” sendo uma combinação linear dos pontos conhecidos, em que
os ponderadores são proporcionais às distâncias euclidianas entre o ponto a ser
estimado e os demais pontos conhecidos, incorporando a estrutura de variabilidade
na região de estimação.
91
A plotagem dos dados da pesquisa foi feita com a utilização do software
SURFER obedecendo a utilização da Geoestatística, calculando estimativas dentro
de um contexto regido por um fenômeno natural com distribuição no espaço e, desse
modo, supondo que os valores da variáveis consideradas como regionalizadas, sejam
espacialmente correlacionados. “De uma forma geral, a metodologia geoestatística
procura extrair, de uma aparente aleatoriedade dos dados coletados, as características
estruturais probabilísticas do fenômeno regionalizado, ou seja uma função de
correlação entre os valores situados numa determinada vizinhança e direção no
espaço amostrado” (LANDIN et al, 2002).
Na pesquisa foram realizadas diversas simulações com o método da
Krigagem. A Krigagem é um conjunto de técnicas de regressão linear generalizadas
para minimizar uma variância de estimação a partir de um modelo de covariância
definido a priori. No método de estimativa de “Krigagem”, utiliza-se um processo de
médias móveis, de valores de variáveis distribuídas no espaço a partir de valores
adjacentes, enquanto considerados como interdependentes por uma função
denominada variograma. Se uma variável regionalizada v(i) for coletada em diversos
pontos (i), o valor de cada ponto estará relacionado com valores obtidos a partir de
pontos situados a uma certa distância (h) e a influência será tanto maior quanto
menor for a distância entre os pontos. O grau de relação entre pontos numa certa
direção pode ser expresso pela covariância, sendo os pontos regularmente espaçados
por múltiplos inteiros de h. O vetor h apresentando-se infinitamente pequeno faz com
que a variância seja mínima e a covariância máxima. Haverá um valor h, para qual
ambas podem apresentar valores aproximadamente iguais, porem a medida que (h)
aumenta a covariância diminui enquanto a variância aumenta, porque ocorre
progressivamente maior independência entre os pontos a distâncias cada vez maiores.
A Krigagem é feita para estimar um valor em um local não amostrado. Um
estimador de Krigagem ordinária utiliza médias locais ou tendências locais estimadas
a partir dos elementos amostrais vizinhos, ao invés de uma única média estacionária,
como o faz um algoritmo de interpolação simples. Segundo LANDIN (2002) no
estudo do comportamento das variáveis regionalizadas, há duas ferramentas
fundamentais dos métodos geoestatistícos: o semivariograma e a Krigagem .
92
Os semivariogramas, expressam o comportamento espacial da variável
regionalizada e mostram:
a)
O tamanho da zona de influência em torno de uma amostra.
b)
A anisotropia, quando os semivariogramas mostram diferentes comportamentos
nas diferentes direções de linhas de amostragem.
c)
Continuidade, pela forma do semivariograma, em que para h= 0 , γ (h) já
apresenta algum valor (efeito pepita)
(
)
h
γ
() ( )
[
]
2
2
1
+
=
hxixi
ZZ
N
(44)
onde:
(
)
h
γ
- é o valor do semivariograma estimado para a distância h;
x - é a medida de posições
h – é a distância entre as medições. γ
(h)
93
O semivariograma (Figura 41) analisa o grau de dependência espacial entre as
amostras dentro de um campo experimental, além de definir parâmetros necessários
para a estimativa de valores para locais não amostrados, através da técnica de
Krigagem.
Figura 41: Semivariograma (Fonte: ZIMBACK, 2003)
onde:
γ
(h)
- Semivariância;
Co - Efeito Pepita;
C - Semivariância Estrutural ou Espacial;
C+Co - Patamar ou Soleira
;
94
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os levantamentos de campo foram realizados em dois curtumes que
apresentavam duas plantas industriais que apesar da semelhança do processo
industrial cada uma dispunha de caracteristicas próprias quanto aos processos de
armazenamento dos resíduos. O primeiro Curtume denominado no presente trabalho
como Curtume Várzea Grande está localizado na cidade de Várzea Grande no
distrito de Capão Grande. A área trabalhada pertencente a este Curtume já se
encontra interditada há vários anos pela FEMA- Fundação Estadual do Meio
Ambiente- MT, tendo sido servido de local para depósito de rejeitos sólidos
resultantes do processo de industrialização das peles por aproximadamente 10 anos.
Esta área de Várzea Grande já havia sido estudada no trabalho de mestrado
LANNES (2002), cujos poços de monitoramento de qualidade da água são citados
no presente trabalho como forma da integração dos estudos geofísicos a análises
químicas da qualidade da água.
5.1. ÁREA LOCALIZADA EM VÁRZEA GRANDE
-200
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Figura 42. Vista em perspectiva das curvas de nível da área localizada na
cidade de Várzea Grande
95
O Planejamento dos levantamentos de campo foram feitos levando-se em
consideração o traçado de 6 linhas (Figura 43) sobre o terreno preocupando-se em
mapear a maior extensão possível sobre as valas de resíduos bem como verificar a
possibilidade de determinar a direção do fluxo do material contaminante. Os
trabalhos foram realizados nesta área nos meses de outubro de 2003 e março, abril e
maio de 2004.
0
4
5
6
1
2
3
Figura 43 Mapa de localização das linhas de aquisição de dados da área situada na
cidade de Várzea Grande.
96
Figura 44. Planta da área de resíduos do curtume de Várzea Grande com visualização
das linhas de investigação realizadas no presente trabalho e dos poços de
monitoramento analisados por LANNES em 2002.
Na análise das isolinhas foi considerada uma escala genérica de valores de
condutividade aparente para todos os gráficos variando de 0 até 70 mS/m. Conforme
podemos verifica-se na Figura 45 a aquisição dos valores de condutividade aparente
obtidos na linha 0 (zero) sobre a estrada que margeia a área de deposição dos
resíduos os valores de condutividade aparente foram mais acentuados entre os
espaços de 70 e 230 m a profundidades teóricas a partir de 15 m os valores de
condutividade aparente começaram a acentuar-se registrando valores desde 20 mS/m
até 50 mS/m.
8262000
8261875
8261625
590700 590800 590900 591000
8261500
1 2
5
4
3
1
2
3
0
4
5
6
LINHAS DE
INVESTIGAÇÃO
POÇOS DE
MONITORAMENTO
LANNES (2002)
N
4
8261750
97
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
D i s t â n c i a (m)
-30
-15
0
Prof. Teórica (m)
SW
NE
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350
70 100 130 160 190 220 250 280 310 340 370
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
SW
NE
100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00
70 100 130 160 190 220 250 280 310 340 370
D i s t â n c i a
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Prof. Teórica (m)
SW
NE
80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 200.00 220.00 240.00
70 100 130 160 190 220 250
D i s t â n c i a
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Prof. Teórica (m)
SW
NE
0 10203040506070
Valores de Condutividade Aparente (mS/m)
Figura 45. Seções de condutividade aparente das linhas 0,4, 5 e 6 sentido NE-SW da
área de disposição de resíduos localizada na cidade de Várzea Grande.
Com exceção da linha 5 (situada sobre o comprimento da vala) (Figura 45) o
fluxo de contaminação (condutividades superiores a 20 mS/m) concentrou-se
preferencialmente entre os pontos de 70 e 220 m ao longo das linhas longitudinais a
área. Na linha 5 os valores acentuados de condutividade estenderam-se até o ponto
de 340 m preferencialmente mais a superfície por ser a direção de locação
predominante das valas. Pelas informações obtidas no local pelo técnico da empresa
do Curtume de Várzea Grande e pela verificação no local, as valas estão situadas em
uma região aproximada de 50m na direção SE-NW estendendo-se por mais ou
menos a 200 m na direção NE-SW.
Linha 0
Linha 4
Linha 5
Linha 6
98
As linhas de condutividade aparente adquiridas nas posições perpendiculares
a estrada, sentido SE-NW (Figura 46), linhas 1, 2 e 3 confirmam uma predominância
de contaminação até a profundidade aproximada de 40 m (linhas 1 e 2).
Nota-se uma nítida ausência de valores acentuados de condutividade nos 100
m no final da área na parte de terreno localizada a jusante do lançamento e paralela a
estrada que margeia a área.
SE
NW
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. teórica (m)
NW
SE
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
SE
NW
0 10203040506070
Valores de Condutividade Aparente (mS/m)
Figura 46. Seções de Condutividade aparente das linhas de investigação 1, 2 e 3 da
área de resíduos do curtume da cidade de Várzea Grande.
99
Esta ausência de valores acentuados de condutividade e por correlação de
contaminação na parte mais a jusante da área no sentido NE-SW talvez poderia ser
explicada pelos inúmeros dobramentos de filitos característicos dessa região. Este
pressuposto poderia vir a ser confirmado pela característica dos poços de
monitoramento (LANNES, 2002). Segundo LANNES, (2002) enquanto o poço de
monitoramento de N°3 apresentava água a profundidade de 6,00m na época da
chuva entre agosto a março de 1999, o poço de N° 4 (12 m) e 5 ( 6m) situado
poucos metros a jusante e mesmo na época das chuvas não possibilitou a análise de
água pois os mesmos estavam seco. Em Novembro de 2003 quando estivemos na
área verificou-se a ausência de água nestes dois poços. Talvez esta abrupta
interrupção do fluxo de água subterrânea poderia ser fruto da mudança da
característica geológica do subsolo, como caminham na mesma direção as análises
geofísicas atuais de mudança do perfil de contaminação do subsolo nesse sentido.
LANNES corrobora esta afirmação quando diz que o comportamento hídrico do
lençol devido a geologia do terreno permite o fluxo dos contaminantes pelas
fissuras, bem como a possível existência de uma barragem impermeável subterrânea
que permite o represamento das águas em profundidade.
Como avaliado anteriormente que a água subterrânea seria o veiculo
transmissor da pluma de contaminação, na ausência desta a jusante do terreno no
sentido NE-SW, confirmaria a ausência também da contaminação nesta região
sugerido pelos baixos valores de condutividade aparente registrado nos perfis e
mapas de EM-34.
De outra forma na direção perpendicular a estrada sentido SE-NW na posição
de localização aproximada das valas os valores de condutividade acentuaram-se nas
posições de 70 a 100 m podendo configurar com isso uma mobilidade do fluxo de
contaminação nesta direção.
Através do perfil de caminhamento elétrico executado sobre a linha de
investigação n° 1 (Figura 47) verificou-se mais uma vez a influência das
localizações das valas de rejeitos sobre os níveis de resistividade/ condutividade da
área. Como o próprio mapa da área apresenta, as valas começaram a ser locadas
aproximadamente após os primeiros 35-40 metros coincidindo com a região
superficial onde apresenta indicadores de resistividade superiores 4.000 ohm.m.
100
Seguindo a direção da linha mais a jusante da área fica evidente a ocorrência do
depósito dos resíduos no local pelos valores muitos baixos de resistividade chegando
a dezenas de unidades de resistividade.
10 20 30 40 50 60 70 80
-10
0
10
30
50
100
200
2000
4000
6000
8000
9000
11000
0.0010.0020.0030.0040.00
LINHA- 1
Figura 47. Seção de resistividade aparente do caminhamento elétrico sobre a linha
de investigação N°1 sentido SE- NW na área de rejeitos de Várzea Grande.
Observa-se também que a medida que é vencida a camada de aterro superior
de cascalho executado no local e a maiores profundidades a propagação do fluxo
passa a ser visualizado nessa linha também como indicam os valores na posição de
10 a 40 metros de distância nas profundidades superiores a 10 metros. Há enfatizar
ainda mais as nossas sugestões, vem a localização do poço de monitoramento N°2
(LANNES, 2002) situado a 67m na direção SE-NW sobre a linha N° 1 que em uma
profundidade de 7 metros apresentou uma concentração média de cromo de 1,99
mg/l (Tabela 4) quando no limite máximo Tab.1 (Minist. Saúde, 2004) não deve
exceder 0,05 mg/l, o que viriam a confirmar os baixos valores de resistividade
obtidos nessa linha de caminhamento após os 40 m iniciais.
101
Tabela 4. Resultados das Análises das concentrações de cromo nos poços
PM1, PM2, PM3, PM4 - Ano de Estudo de 1999. (Adaptado de LANNES, 2002).
P
O
Ç
O
N
Média
Mediana
Desvio
Padrão
Mínimo
Máximo
Cromo
P1
P2
P3
P4
6
8
11
12
2,9767
1,9950
1,5427
5,4483
2,2950
1,8300
1,3100
1,4600
2,6956
1,0804
0,5453
13,3098
1,01
1,07
0,92
0,91
8,32
4,42
2,41
47,65
A análise das linhas transversais, sentido SE-NW da Figura 46 que cortam a
área vem enfatizar ainda mais o que já ficou evidente na visualização das linhas
longitudinais, sentido NE-SW. As linhas n°s 1 e 2 que cortam as linhas longitudinais
nas posições respectivas de 0 e 215 m apresentam valores de condutividades maiores
do que 50mS/m propagando-se de cima para baixo com mais ênfase na linha de n° 2
por estar situada sob as valas de resíduos. A linha de n° 1 por estar situada no inicio
da localização das valas, a montante da área apresenta uma menor presença de
valores acentuados de condutividade.
De forma bem clara, já a linha de n° 03 sentido SE-NW, não apresenta
nenhum vestígio dos valores de condutividades aparente registrados no inicio e no
meio da área, o que nos leva a supor que a pluma de contaminação desenvolve-se
com menos intensidade no sentido NE-SW, e está mais ou menos em conformidade
com o perfil topográfico do terreno.
A visualização dos mapas de condutividade aparente tanto em planta (Figura
48) quanto posicionados no espaço (Figura 49) permitem uma análise comparativa
da mobilidade do fluxo contaminante nas direções NE-SW e SE-NW, presumindo-se
que apesar da área apresentar séria declividade nas duas direções, na direção SE-NW
houve uma maior uniformidade nos altos valores de condutividade aparente
registrados ao contrário da direção NE-SW em que houve um decréscimo
considerável dos valores de condutividade aparente quando aproximou-se da direção
a jusante da área.
102
Prof.
Teórica
15 m
7,5 m
Prof.
Teórica
30 m
Prof.
Teórica
60 m
0 10203040506070
Valores de Condutividade Aparente (mS/m)
N
Figura 48. Mapa de condutividade aparente da área de resíduos sólidos do curtume
da cidade de Várzea Grande nas profundidades teóricas de 7,5m, 15m, 30m e 60 m.
103
Valores de Condutividade Aparente mS/m
N
Superficie do Terreno
7,5 m
7,5 m
15 m
30 m
100
150
200
250
300350
400
D i s t â n c i a (m)
0 10203040506070
Figura 49. Vizualização espacial das linhas de isocondutividade aparente aos níveis
teóricos de 7,5m, 15m, 30m e 60 m da área de rejeitos localizada na cidade de
Várzea Grande.
104
5.2. ÁREA LOCALIZADA EM CUIABÁ
Esta área (Figura 50) passou a ser utilizada recentemente como depósito do
lodo de curtume desta indústria, com resultados inconclusivos pelo pequeno acumulo
de resíduos até a época da realização do trabalho e talvez também pela preocupação
um pouco maior referente as normas de segurança no acondicionamento de materiais
perigosos.
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
Figura 50. Vista em perspectiva das curvas de nível da área localizada na cidade de
Cuiabá.
105
L628450
L628600
L628300
N8266600
N8266900
N8266800
N8266700
N
Escala 1: 2500
1
2
3
4
5
6
Figura 51.Visualização espacial e em planta da área de deposição de resíduos sólidos
do curtume localizado em Cuiabá.
Nas aquisições de dados de condutividade aparente realizadas com EM-34 no
Curtume de Cuiabá em maio de 2004, o perfil dos valores de condutividade
mostraram-se de uma forma muito mais suave com os maiores valores apresentando
uma estabilização ao redor de 20 a 30 mS/m, devido possivelmente a pequena carga
de resíduos armazenados na vala recém construída.
106
Possivelmente estes mesmos valores possam ser oriundos do fluxo lento de
outras posições de descarte localizadas em outras áreas próximas a esta mas que não
foram identificadas pelos técnicos da empresa. Quase sempre os maiores valores
registrados situaram-se perto da profundidade de 20 m.
Como mostra a Figura 51, as linhas de investigação de N°s 1,2,3 e 4 foram
locadas paralelas a vala de resíduos sendo que as linhas 1 e 2 situadas a montante da
vala e as linhas 3 e 4 a jusante da mesma vala. Analisando a Figura 52 em que são
apresentadas as seções de condutividade aparente destas linhas verificou-se que
apenas na linha 3 situada a jusante e mais próxima da vala mostrou uma pequena
alteração no perfil de condutividade aparente entre as posições de 40 a 70metros e
nas profundidades teóricas de 25 a 60 metros com valores de condutividade no
patamar de 30 mS/m.
As outras 3 linhas não apresentaram condutividades que ultrapassassem os 20
mS/m que em principio poderia ser tomada como condutividade natural daquela
formação (Figura 52).
107
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
0 10203040506070
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
0 102030405060708090100
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
-10
Prof. Teórica (m)
Valores de Condutividade Aparente (mS/M)
Linha 1
Linha 2
Linha 3
Linha 4
NW
SE
Figura 52. Seções de condutividade aparente das linhas de investigação de N°s
1,2,3,e 4 sentido NW-SE da área de deposição de resíduos do curtume localizado na
cidade de Cuiabá.
108
A linha 5 (Figura 53 superior) situada 25 metros a jusante da vala,
apresentou perfil de condutividade semelhante ao apresentado nas linhas 1,2 e 4 com
uma relativa estabilidade em torno de 20 mS/m. Já na linha 6 (Figura 53 inferior)
situada 30 metros a montante da vala, as seções de condutividade aparente na
profundidade teórica de 50 a 60 metros apresentaram valores ao redor de 40 mS/m
.Esta anomalia talvez possa ser explicada pela característica do solo sob a linha
investigada (6) que apresentava sinais de terem sido trazidos de outro local
constituindo um aterro que possivelmente poderia abrigar em seu interior despejos
realizados em outras épocas de forma desordenada na área.
0 306090120150
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
Prof. Teórica (m)
SW
NE
0 30 60 90 120 150
D i s t â n c i a (m)
-60
-50
-40
-30
-20
Prof. Teórica (m)
0 10203040506070
SW
NE
Linha 5
Linha 6
Valores de Condutividade Aparente ( mS/m)
Figura 53. Seções de condutividade aparente no sentido SW-NE das linhas de
investigação de N° 5 e 6 da área de resíduos do curtume localizado na cidade de
Cuiabá.
A análise espacial dos mapas de condutividade aparente da área (Figura 54) não nos
trazem grandes revelações pois quase não há diferenças significativas ao longo da
área que poderiam trazer representatividade de uma anomalia .
Não se pode desprezar também a informação de que a indústria localizada
nesta área desenvolve tecnologia de aproveitamento dos resíduos orgânicos para a
109
fertilização de pastagens. O movimento de gado bovino na área circundante a vala
era constante, presumindo-se que a utilização destes materiais ricos em matéria
orgânica nesta área poderiam mascarar a definição de uma anomalia em termos de
condutividade no subsolo.
0 10203040506070
0
50
100
406080
100120
140
160
7,5 m
7,5 m
15 m
30 m
Superficie do Terreno
N
D i s t â n c i a (m)
D
i
s
t
â
n
c
i
a
(
m
)
Valores de Condutividade Aparente (mS/m)
Figura 54. Vizualização espacial das isolinhas de condutividade aparente da área de
resíduos do curtume localizado na cidade de Cuiabá nas profundidades teóricas de
7,5m, 15m, 30m e 60 m.
A comparação dos mapas de condutividade aparente obtidos no Curtume de
Cuiabá, indicam uma pequena acentuação nos níveis de 30 e 60 m com valores entre
20 a 30 mS/m localizados preferencialmente a jusante da vala.
110
6. CONCLUSÕES FINAIS
6.1 ÁREA LOCALIZADA EM VÁRZEA GRANDE
Os resultados foram obtidos através da integração da pesquisa de análise da
água e da geologia da área. Os resultados de investigação geofísica aliados
aos trabalhos anteriores de química da água da região desenvolvido por
LANNES (2002) possibilitaram o mapeamento da pluma de contaminação na
área de rejeitos da indústria do couro localizada em Várzea Grande.
Os trabalhos de mapeamento demonstraram que existe uma direção
predominante na propagação da pluma de contaminação no sentido SE-NW.
Medidas de condutividade aparente na camada de aterro até 7,5 m de
profundidade ficaram em torno de 40 a 50 mS/m no limite da área NW
mostrando que a pluma poderia estar ultrapassando os limites da área
interditada. A confirmação ou não desta suspeita poderia ser realizada através
de novas pesquisas adjacentes a área investigada.
O acentuado decréscimo de condutividade até o valor de 10 mS/m nos 100 m
finais na direção NE-SW é verificado em paralelo a ausência de águas nos
poços 4 e 5 próximos a essa região. Esses baixos valores de condutividade
indicam que não há contaminação e talvez possa ser que não haja água no
subsolo desta região. Nesta área não há indícios de deposição de rejeitos da
indústria do couro pois a região está coberta de vegetação arbórea.
Conclui-se que apesar do poder poluente dos materiais depositados sobre a
área, o mapeamento mostrou que se não houver um veiculo condutor (água)
que propague o contaminante para a região SW não haverá fluxo nesta
direção e sim na direção NW. Onde não há fluxo de água não haverá fluxo de
contaminação pois este sofre grandes atenuações no solo retido em sua
maioria pelo sedimento, como é o caso observado em outros trabalhos de
geoquímica. Segundo COELHO et al (2003) o cromo apresenta dificuldade
de solubilizar-se no sedimento.
111
Fazendo-se uma comparação entre os valores de condutividade aparente das
linhas zero,4,5 e 6 sentido NE-SW na profundidade teórica de investigação de
30 m entre as posições de 70 e 200 metros pode-se observar o seguinte:
Valores de condutividade aparente em torno de 20 a 30 mS/m na linha zero.
Valores de condutividade aparente em torno de 40 a 50 mS/m na linha 4.
Valores de condutividade aparente próximos dos 50 mS/m na linha 6.
Verifica-se que a pluma de contaminação nesta direção obedece em parte a
topografia da área, fluindo das partes mais altas do terreno para as partes mais
baixas no sentido SE-NW.
Verifica-se que mesmo nestas regiões onde foram verificados maiores valores
de condutividade, nos níveis superiores abrange áreas maiores e a medida que
desce a níveis inferiores a área de abrangência vai reduzindo mostrando que a
pluma de contaminação tem uma forma de cunha. A propagação da pluma de
contaminação em forma de cunha pode ser explicada pela concentração maior
de rejeitos na superfície, sendo que em profundidades maiores a pluma estaria
seguindo a direção de fluxo da água.
Constata-se que a extremidade inferior da cunha apresenta um desvio em
relação ao seu centro para a direção NE, explicando a alta concentração de
cromo verificada no poço de n° 1, em área que em principio estaria isenta de
contaminação por não haver resíduos em superfície.
Os valores de condutividade (50 a 60 mS/m) verificados nos primeiros planos
das projeções espaciais diminuem com o avanço da profundidade (30 a 20
mS/m) verificando que o sedimento se comporta como um sistema filtrante
em relação ao contaminante inorgânico. Dessa forma a tendência é que o
sedimento comporte uma carga maior de contaminante.
A associação de valores superiores a 20 mS/m a contaminação na área
localizada em Várzea Grande foi possível pela verificação da correlação com
os valores de condutividade encontrados com o das análises químicas das
águas dos poços de monitoramento. Trabalhos semelhantes desenvolvidos por
MCNEILL (1980), GREENHOURSE et al (1988), MC QUOWN et al
(1988), USACE (1995), HUTCHINSON (2000) avaliam que indicadores de
112
condutividade aparente em torno de 10 a 20 mS/m em geral configuram uma
ausência de água no subsolo, ou quando muito uma água pouco mineralizada.
O mapeamento através da pesquisa geofísica possibilitou que se avaliasse a
totalidade da extensão da área interditada com custos relativamente baixos e
sem a necessidade de novas perfurações que poderiam comprometer a
impermeabilização de possíveis capas selantes
6.2- ÁREA LOCALIZADA EM CUIABÁ
Os trabalhos desenvolvidos no curtume localizado em Cuiabá, mostraram que
os valores de condutividade elétrica aparente não ultrapassaram 40 mS/m,
sendo que na maioria dos locais não chegou a ultrapassar os 20 mS/m. O
aumento da condutividade neste caso ocorreu com o aumento da
profundidade provavelmente devido ao maior conteúdo de água e não como
contaminação por resíduos do cromo. Esclarecimentos maiores sobre estes
valores de condutividade aparente poderão ser verificados quando as análises
químicas das águas dos poços de monitoramento do local estiverem
concluídas.
O desenvolvimento de tecnologia na recuperação do lodo de caleiro na
indústria localizada em Cuiabá, para utilização como adubo orgânico pode
também ter influência sobre os resultados de condutividade aparente
encontrados no subsolo da área. Esta composição orgânica está sendo
experimentada no preparo de solos para pastagens na área. Esta carga de alta
concentração orgânica se lançado ao solo pode em alguns casos mascarar
indicadores de acidez (contaminação por sais) o que poderia ter ocorrido nas
imediações da vala em estudo.
No caso da área de rejeitos localizada em Cuiabá, as valas de rejeitos
procuraram seguir as normas NBR 8418 e 10.157. Entretanto poderia ser
melhorada com uma maior cobertura das valas e drenagem de prevenção as
enxurradas, evitando que a água das chuvas penetrem nas valas.
113
6.3- RECOMENDAÇÕES
Os trabalhos desenvolvidos nos dois curtumes mostram que é necessário que
se continue a monitorar estas áreas através de outros trabalhos, tanto de
geofísica como de geoquímica a fim de analisar a evolução do processo num
determinado tempo.com as suas possíveis conseqüências sobre o ambiente.
Desenvolver projetos de investigação semelhantes no interior do Estado de
Mato Grosso onde o grande rebanho bovino propicia a instalação de grandes
parques industriais do tratamento do couro.
Integrar os estudos de geofísica na contaminação ambiental por resíduos
industriais (tratamento do couro) comparando com os trabalhos realizados em
áreas que receberam resíduos de lixo urbano.
Desenvolver em conjunto com as industrias processos de fabricação que
produzam menos efluentes e reutilizem em vários níveis os efluentes
líquidos.
Desenvolver em conjunto com as indústrias processos de fabricação que
usem agentes químicos menos agressivos e que possam ser melhor
controlados quando dispostos nos ambientes de depósito.
114
7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Brasileiro em nove classes segundo seus usos preponderantes
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