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Aplicação de Isótopos Estáveis em Estudos de Áreas Contaminadas Geol. Paulo Lima Essencis Engenharia e Consultoria Porto Alegre, RS Novembro de 2013.

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1 Aplicação de Isótopos Estáveis em Estudos de Áreas Contaminadas Geol. Paulo Lima Essencis Engenharia e Consultoria Porto Alegre, RS Novembro de 2013

2 Sumário • Background - “Análise de Compostos Específicos” (Compound Specific Isotope Analysis- CSIA) • Aplicações •Estudo de Caso

3 Isótopos hidrogênio 1 H, 2 H, 3 H carbono 12 C, 13 C, 14 C nitrogênio 14 N, 15 N oxigênio 16 O, 17 O, 18 O enxofre 32 S, 34 S Cloro 35 Cl, 37 Cl bromo 79 Br, 81 Br Aravena, 2008 Eteno Clorados Etano Clorados Benzeno Isótopo: 13 C/ 12 C, D/H CC Cl CC H H H CC H H HH CC H Compostos Orgânicos Isótopos com Aplicações Ambientais

4 TERMINOLOGIA Valores expressos em “delta”:  sample = (R amostra /R padrão – 1)•1000 ‰ onde R = 18 O/ 16 O (ou 2 H/ 1 H ou 13 C/ 12 C ou...) da amostra e do padrão padrão: VSMOW - Vienna Standard Mean Ocean Water (H 2 O) para  18 O ou  2 H VPDB - Vienna Pee Dee Belemnite (CaCO 3 ) para  18 O ou  13 C Aravena, 2008

5 Determinação do método “compound-specific isotope analysis” por GC-IRMS Cromatograma (GC) Spectrometro de Massa (IRMS) Tempo VC cDCE TCE Combustão Ref. gas Injeção Coluna VC cDCE TCE Tempo CO 2 13 CO CO 2 + Intensidade Tempo 13 CO 2 Intensidade 12 CO 2 13 C 12 C VC 13 C 12 C cDCE 13 C 12 C TCE Aravena, 2008

6 Análise do Isótopo de Carbono –Limite de Detecção ppb : •BTEX •Etenos, etanos e metanos clorados –40 ml vials de VOCs –Precisão de ± 0.5 ‰ –Análise hoje ainda não é feita no Brasil, mas existem laboratórios no Canadá, nos EUA e Europa. Aravena, 2008

7 •A razão isotópica é conservada durante processos físicos, na ausência de biodegradação? •É possível utilizar a tecnologia para mapeamento de degradação? •É possível distinguir diferentes fontes e eventos de contaminação? Aravena, 2008 Aplicações - CSIA

8 Diffusion Dissolution Advection Dispersion Sorption/ Retardation Biodegradation Degassing Contaminant source Plume Well DNAPL LNAPL Background •Processo de Transporte de Contaminantes Aravena, 2008

9 Background - Degradação de clorados em ambiente anaeróbico Condições Anaeróbicas Condições Ferro-redutoras Condições Sulfato-redutoras e metanogênese Condições Sulfato-redutoras e metanogênese Aravena, 2008

10 Fracionamento do isótopo de carbono durante a transformação de VC para eteno Cloreto de Vinila Eteno 12 C degradam mais rapidamente -> Diferença na cinética da reação = fracionamento isotópico  13 C Cloreto de Vinila = 13 C / 12 C Aplicações – Biodegração de Compostos Aravena, 2008

11 Spill •Mapeamento da eficácia do processo de oxidação  13 C Aplicações – Oxidação Qúímica In-situ •Rebound

12  13 C Aplicações – Intrusão de Vapores •Mapeamento da fonte geradora de vapores

13 •Mapeamento de Fontes de Contaminação Dual Isotope approach δ 13 C vs δ 37 Cl Aplicações – Fingerprint Beneteau et al. (1999)

14

15 Estudo de Caso Lojkasek-Lima et al., 2012

16 Modelo Conceitual Source: Kennel (2008) Estudo de Caso Lojkasek-Lima et al., 2012

17 Modelo Conceitual Distribuição Vertical da Contaminação C C` Source: Kennel (2008) Estudo de Caso Lojkasek-Lima et al., 2012

18 Perguntas do órgão ambiental: • Qual a Capacidade de Atenuação Natural do aquífero local? •O TCE detectado no poço municipal profundo tem sua origem associada a área de estudo? Estudo de Caso Lojkasek-Lima et al., 2012

19 Estudo de Caso CC H Cl H TCE CC Cl H DCE Lojkasek-Lima et al., 2012

20 Mapeamento de Fontes Estudo de Caso Lojkasek-Lima et al., 2012

21 Poço Profundo Direção de Fluxo poços no entorno Área de Estudo Total VOCs (ppb) Divisor de água subterrânea Estudo de Caso Lojkasek-Lima et al., 2012

22 Conclusões •O uso de isótopos estáveis é mais uma tecnologia complementar para construção de modelo conceitual de uma área contaminada •Sempre entender o sistema de fluxo, fontes e os mecanismos de transporte de contaminantes

23 Obrigado! Tel.:


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