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Como tratar 100 anos de poluição?

Autor: JOHN PESCE e JIM MARTIN

Empresa: Thermo Fischer Scientific, EUA

Site: www.thermofisher.com

Email: John.pesce@thermofisher.com

Fonte: Pollution Engineering – Edição 05/2010

Em 1980, o congresso dos EUA respondeu ao crescente problema de fábricas abandonadas e outras áreas contaminadas aprovando o ato da ampla resposta ambiental, indenizações e responsabilidades, ou o mais conhecido “Super fundo”. Com isso, a intenção do governo era melhorar o ambiente e auxiliar na limpeza de áreas contaminadas com substâncias perigosas. (Para mais informações sobre o “Super fundo” acesse: http://www.epa.gov/superfund).

A EPA (Agência de proteção ambiental americana) divulga e atualiza um documento (Test Methods for evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods), no qual informa sobre métodos analíticos e de amostragem que foram avaliados e aprovados para utilização. Entre eles está o “Método para determinação de concentrações elementares, em solo e sedimentos, através da espectrometria de fluorescência de raios-X (FRX)”. Originalmente publicado em 1998 e atualizado em 2007, esse método padroniza o uso da tecnologia de fluorescência de raios-X portátil (FRXP).

O Desafio de Monitorar a Área

As áreas contaminadas podem variar de menos de um hectare até centenas e milhares de hectares. O terreno pode ser plano, acidentado, árido ou sobre leitos de rios, em uma área remota ou em um ambiente urbano. Analisadores de FRXP se tornaram uma ferramenta inestimável para delinear a contaminação. Instrumentos modernos como o Thermo Niton XRF podem detectar elementos como o enxofre.

Para melhor compreender como esse instrumento é utilizado em campo, os autores entrevistaram dois especialistas em meio ambiente, Karl Ford e Dick Glanzman. Ford é conselheiro toxicologista da Secretaria de Gestão do solo. Glanzman é consultor independente de meio ambiente com mais de 30 anos de experiência.

O que segue é a transcrição dessa entrevista.

Autores: Quais são as suas impressões e experiências em análises ambientais utilizando o FRX?

Glanzman: Alguns projetos envolvem áreas com centenas de hectares para serem investigadas. Os maiores que encontrei eram minas antigas e instalações de processamento de minério.

Uma das maiores áreas de descontaminação de resíduos da atividade mineradora nos EUA está na bacia do rio Clark Fork, em Montana, onde foi realizada extração de minério de cobre. O rio possui uma barragem (Figura 4) ao longo de seus 190 quilômetros de comprimento. O depósito de sedimentos dessa barragem continha rejeitos da atividade mineradora realizada à montante do reservatório. Uma etapa do projeto de remediação envolveu a FRX para delinear a área de contaminação e identificar os metais pesados presentes (Figura 1). Um GPS também foi utilizado para criar uma base de dados georreferenciada (Figura 3).

Em Idaho, um local conhecido como “Vale da prata” devido aos grandes depósitos naturais de prata, zinco e chumbo, também foi investigado utilizando o FRXP. Em uma área de 50 quilômetros quadrados (Figura 2), estavam, além de um extenso complexo industrial de mineração e fundição de cobre e zinco, inúmeros depósitos, confinados e não confinados, de resíduos. O FRXP auxiliou no mapeamento e identificação de locais contaminados por cobre, zinco, arsênio e outros produtos químicos perigosos.

Ford: Um projeto envolveu duas instalações de extração e fundição de sulfetos que operaram desde o final do século 19 até o meio do século 20. Essas empresas desativadas ocupavam uma área de 2 quilômetros quadrados, onde a prefeitura planejava construir uma área para recreação.

Nós realizamos uma avaliação para determinar a extensão da contaminação e nossa pesquisa revelou elevadas concentrações de chumbo e arsênio no lençol freático. Além de contaminação por cobre, antimônio, mercúrio e tálio. As concentrações desses contaminantes estavam até 100 vezes acima do critério máximo de segurança estabelecido pelas normas da EPA.

Outra mina, em Utah, desativada em 1937, também foi avaliada. A área cobre aproximadamente 6 quilômetros quadrados e possuía alguns locais definidos de descarga de resíduos. Sondagens no solo desses locais foram realizadas para caracterizar o resíduo e a profundidade da contaminação. Arsênio, em concentrações de 7.107 ppm, 4.866 ppm, 7.436 ppm, 5.580 ppm, 3.601 ppm, foi encontrado nesses locais. Chumbo e mercúrio, em concentrações menores, também foram detectados.

Autores: Vocês podem descrever a prática do trabalho em campo utilizando FRX?

Glanzman: Após o reconhecimento da área, nós normalmente coletamos amostras de solo em áreas suscetíveis de contaminação. Nosso objetivo é realizar essa avaliação de maneira rápida e completa, de acordo com os requisitos técnicos. Para isso, nós podemos sobrevoar a área para realizar o sensoriamento remoto e dessa forma, obter um mapa da mineralogia do local. Esse mapa conduz nossa atenção para locais onde pode haver lixiviação de metais para o corpo d’água. Análises com o FRXP são realizadas para registrar a contaminação desses locais e amostras de solo são levadas para análises confirmatórias em laboratório.

Durante o transporte dessas amostras até o laboratório, partículas mais densas do material amostrado podem se depositar no fundo do recipiente, essas partículas normalmente apresentam maior teor de metais pesados. Portanto, é necessário homogeneizar cada amostra antes da análise para que os resultados não sejam imprecisos e tendenciosos. Os resultados obtidos são comparados aos resultados do FRXP.

Ford: Nossa experiência de amostragem é similar. Nós fazemos o reconhecimento do local e selecionamos as áreas de interesse e então, coletamos amostras em sacos plásticos. Algumas vezes retiramos amostras superficiais, caso contrário, utilizamos uma sonda manual ou uma sonda geoprobe. As amostras são primeiramente identificadas e analisadas com o FRXP, e então enviadas para o laboratório, para obtermos uma correlação entre os dois resultados. Nós geralmente utilizamos uma peneira de malha 60 mesh para as análises de campo, mas conseguimos uma correlação melhor entre as análises de laboratório e em campo utilizando uma peneira número 10.

Os elementos químicos analisados variam de acordo com as características geológicas e químicas do local. Nós rotineiramente pesquisamos os metais pesados e algumas substâncias químicas perigosas como: arsênio, cádmio, cobre, chumbo, mercúrio, cobalto, cromo, manganês, níquel, zinco, tálio e antimônio. Nós mensuramos a concentração total de metais por métodos de FRX e, para as análises em laboratório, nós seguimos as metodologias da EPA.

Autores: Como o FRXP facilita o trabalho de campo?

Ford: Nós geralmente utilizamos os dados de FRX em conjunto com dados de posicionamento. É muito fácil transportar os resultados do FRX para uma planilha eletrônica. Os novos equipamentos portáteis de FRX possuem maior intensidade de detecção, isso elimina alguns problemas de interferência que tínhamos com análises de chumbo e arsênio. Além disso, o tripé de sustentação do equipamento nos permite que enquanto as amostras são analisadas, possamos realizar outras tarefas.

Glanzman: O FRXP produz dados que são aceitos pela metodologia da EPA. Os técnicos dizem que utilizar o FRXP é “como levar o laboratório até o campo”, pois as amostras enviadas para análises mais complexas em laboratório, já foram analisadas em campo e apresentaram resultados relevantes para o estudo da área, reduzindo assim, os custos analíticos.

Ampla Amostragem

Glanzman: Nós também utilizamos a FRX em outros meios como paredes manchadas e fundações, solos residenciais, árvores e vegetações. A análise da concentração total de substâncias perigosas é feita em cada um desses meios, por exemplo, a quantificação de arsênio, mercúrio e antimônio em vegetais. Com o FRXP, podemos analisar qualquer material. Essas análises são utilizadas para determinar o foco da remediação em uma área contaminada.

As amostras de solo normalmente apresentam-se estratificadas em camadas chamadas de horizontes, nomeados A, B e C. O horizonte A apresenta predominância de matéria orgânica, o horizonte B apresenta maior concentração de argila e o horizonte C apresenta rochas inconsolidadas e intemperizadas. As substâncias químicas podem se concentrar diferentemente entre esses horizontes, o que determina a forma de dispersão de poluentes e os procedimentos para remediação.

O analisador FRXP pode ser utilizado em qualquer matriz de amostra: solos, sedimentos de cursos d’água, rochas, paralelepípedos e até mesmo em árvores. As amostras podem ser peneiradas para determinar a granulometria mais importante para a análise. O instrumento é capaz de analisar concentrações de substâncias nos meios mais difíceis de amostrar. Resumindo, o FRXP permite uma análise do caráter e extensão da contaminação durante a primeira amostragem em campo. Contudo, como qualquer equipamento de alta tecnologia, é necessário treinar o operador para o uso correto e efetivo do equipamento.

Novas Metodologias de Avaliação de Áreas Contaminadas

Autores: Você poderia explicar mais sobre novas metodologias para avaliação de áreas contaminadas?

Glanzman: O FRXP permite o mapeamento de substâncias químicas específicas em associação com outros indicadores, em um único evento de amostragem, reduzindo assim, os custos com transporte. O equipamento permite uma delineação da fonte de contaminação, assim como da área de dispersão do poluente. Como o FRXP faz uma análise não destrutiva, as mesmas amostras utilizadas podem ser também analisadas em laboratório, se assim for desejado. Ambos os resultados podem ser utilizados em métodos estatísticos de análise de risco, dessa forma, aumentando o nível de confiabilidade dos resultados.

Trabalho em Equipe

Glanzman: Um novo paradigma para a avaliação de áreas contaminadas inclui um técnico mais experiente para elaborar o plano de amostragem e uma equipe mais jovem para fazer as análises com o FRXP. As amostras são coletadas e prontamente analisadas, conforme os resultados, o plano de amostragem é adequado para garantir a representatividade e confiabilidade necessárias, tudo isso em uma única visita à área contaminada. Esse método contrasta com a antiga rotina em que amostras eram coletadas durante várias visitas ao campo e então enviadas para laboratório até que se obtivessem os resultados necessários. Portanto, o FRXP proporciona uma redução nos custos, pois o desenvolvimento do plano de amostragem ocorre no campo e não no escritório.

Resumo e Conclusões

Um dos mais importantes benefícios do FRXP é a rápida identificação das características da área contaminada, permitindo que um profissional experiente interprete os resultados in loco, e realize as mudanças necessárias para esclarecer possíveis dúvidas quanto à extensão da contaminação ou concentração do poluente, em tempo real. Assim, as características do local e o plano de amostragem podem ser desenvolvidos de forma confiável e representativa.