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Processos que ocorrem no ambiente e pelas propriedades do meio Degradação Degradação Abiótica Degradação Biótica (Biodegradação) Processos e Propriedades.

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1 Processos que ocorrem no ambiente e pelas propriedades do meio Degradação Degradação Abiótica Degradação Biótica (Biodegradação) Processos e Propriedades Físicas do Ambiente Adsorção e Desorção Difusão Advecção Dispersão Dissolução e Fase de Separação Volatilização Fotodegradação

2 Processos Físicos Advecção Advecção Dispersão Dispersão Difusão molecular Difusão molecular Dispersão hidrodinâmica Dispersão hidrodinâmica

3 Advecção Fluxo de água do solo exerce material dissolvido Fluxo de água do solo exerce material dissolvido massa / área / tempomassa / área / tempo = Fluxo de massa através da unidade de secção advecção da água subterrânea = Fluxo de massa através da unidade de secção advecção da água subterrânea n é necessária uma vez que há fluxo, exceto nos porosn é necessária uma vez que há fluxo, exceto nos poros

4 Advecção Se esta substância for inerte, o transporte se dá à velocidade média do solvente e na direção das linhas de fluxo. Se esta substância for inerte, o transporte se dá à velocidade média do solvente e na direção das linhas de fluxo.

5 Difusão Movimento de massa por difusão molecular (movimento browniano) proporcional ao gradiente de concentração Movimento de massa por difusão molecular (movimento browniano) proporcional ao gradiente de concentração Água Superficial Água Superficial Meio poroso geometria impõe restrições Meio poroso geometria impõe restrições Fator n difusão é apenas nos poros Fator n difusão é apenas nos poros

6 Difusão – Fator de Tortuosidade Soluto caminho tortuoso, sinuoso Soluto caminho tortuoso, sinuoso poros e poros e redor de grãos sólidos redor de grãos sólidos L = distância em linha reta L = distância em linha reta L e = caminho (efetivos) real L e = caminho (efetivos) real τ 0,7 para areiaτ 0,7 para areia Fluxo da água subterrânea saturada dispersão domina difusão Fluxo da água subterrânea saturada dispersão domina difusão Difusão importante (ainda dominante) no vapor de transporte na zona não saturada. Difusão importante (ainda dominante) no vapor de transporte na zona não saturada.

7 Difusão molecular ou dispersão mecânica ou dispersão mecânica fluxos a altas velocidades de percolação dispersão mecânica. fluxos a altas velocidades de percolação dispersão mecânica. baixas velocidades (v < 1, m/s (Gilhan et al, 1984)) baixas velocidades (v < 1, m/s (Gilhan et al, 1984)) contaminante migra através da difusão molecular.contaminante migra através da difusão molecular. A substância se espalha por difusão mesmo em condições hidrostáticas (v=0).A substância se espalha por difusão mesmo em condições hidrostáticas (v=0).

8 Dispersão Mecânica A > B > C Vista em micro-escala (poros) chegada A, B e C podem ser previstos Média de caminhos A, B e C propagação média de contaminantes Média espacial dispersão

9 Dispersão Hidrodinâmica

10 Processos Químicos e Bioquímicos constituição dos solos e sedimentos constituição dos solos e sedimentos tamanho e composição de partículas,tamanho e composição de partículas, estrutura do solo,estrutura do solo, presença e tipo de matéria orgânica, etc.presença e tipo de matéria orgânica, etc. Reações soluto x solo concentração da solução Reações soluto x solo concentração da solução Fração argila é a mais reativa minerais secundários e M.O. Fração argila é a mais reativa minerais secundários e M.O. fator de retardamento R fator de retardamento R tipos de reações tipos de reações Transferência Transferência Adsorção e absorçãoAdsorção e absorção Sorção hidrofóbicaSorção hidrofóbica Atenuação Atenuação BiodegradaçãoBiodegradação Degradação abióticaDegradação abiótica VolatizaçãoVolatização Decaimento radioativoDecaimento radioativo Mobilidade Mobilidade DissoluçãoDissolução Formação de complexos ou quelaçãoFormação de complexos ou quelação Co-solvênciaCo-solvência IonizaçãoIonização

11 Sorção (Adsorção + Absorção) Adsorção : Adsorção : Substâncias aderemàs partículas por forças elétrica Substâncias aderemàs partículas por forças elétrica substituições iônicas ousubstituições iônicas ou quebra de ligaçõesquebra de ligações fração de argila fração de argila superfície específica esuperfície específica e atração de íons.atração de íons. Absorção: Absorção: Retenção nos poros Retenção nos poros Sorção Hidrofóbica Sorção Hidrofóbica Retenção de orgânicosRetenção de orgânicos M.O.M.O. Partição Partição contaminante solução e M.O.contaminante solução e M.O.

12 Precipitação Precipitação Biodegradação Biodegradação Degradação abiótica Degradação abiótica reações de oxidação (perda de elétrons), reações de oxidação (perda de elétrons), redução (ganho de elétrons), redução (ganho de elétrons), hidrólise (quebra de moléculas pela água) e hidrólise (quebra de moléculas pela água) e isomerização. isomerização. Volatização Volatização Decaimento radioativo Decaimento radioativo Atenuação

13 Fotodegradação

14 Vaporização e Condensação

15 Mobilidade Dissolução Dissolução Formação de complexos ou quelação Formação de complexos ou quelação ligação coordenada ligação coordenada cátion metálico e ânion ou molécula polar (ligante)cátion metálico e ânion ou molécula polar (ligante) Aumenta mobilidade + solúvel. Aumenta mobilidade + solúvel. Co-solvência Co-solvência Ionização Ionização Dissociação de ácidos e bases > mobilidade na água. Dissociação de ácidos e bases > mobilidade na água.

16 Lei de Raoult – misturas de NAPL

17 Equação de Transporte Transporte combinado de advecção, difusão e dispersão (em uma dimensão) coeficiente de dispersão

18 Equação de Transporte Considerar a conservação da massa sobre o volume de controle (REV) do aqüífero. REV = Representante Elementar do Volume REV deve conter poros suficiente para obter uma representação significativa (média estatística ou modelo) Alteração da massa de contaminantes com o tempo Fluxo interno menos fluxo de fora da REV Fontes e sumidouros devido a reações

19 Soluções 1-D

20 Soluções 2-D

21 Soluções 3-D

22 Mecanismos de Contaminação

23 Distribuição dos Compostos Orgânicos Tóxicos na Subsuperfície Vapor do Solo: Vapor do Solo: vapores orgânicos nos espaços vazios da zona insaturada. vapores orgânicos nos espaços vazios da zona insaturada. Solução Aquosa: Solução Aquosa: materiais orgânicos dissolvidos em: materiais orgânicos dissolvidos em: água subterrânea;água subterrânea; água móvel nos espaços vazios do soloágua móvel nos espaços vazios do solo zona insaturada – a água ocupa uma grande fração da porosidade total do solo zona insaturada – a água ocupa uma grande fração da porosidade total do solo P. ex. depois de intensa precipitação atmosférica.P. ex. depois de intensa precipitação atmosférica. A água intersticial move-se por causa da gravidade e tensão da capilaridade. A água intersticial move-se por causa da gravidade e tensão da capilaridade.

24 Distribuição dos Compostos Orgânicos Tóxicos na Subsuperfície Líquido em Fase Não-Aquosa (NAPL): materiais orgânicos Líquido em Fase Não-Aquosa (NAPL): materiais orgânicos flutuando no lençol freático; flutuando no lençol freático; presos entre os espaços intersticiais presos entre os espaços intersticiais em zonas saturadas eem zonas saturadas e insaturadas;insaturadas; permanecem nas fraturas de rochas ou permanecem nas fraturas de rochas ou cavidades de dissolução de calcário cavidades de dissolução de calcário zonas saturadas ezonas saturadas e insaturadas.insaturadas. Adsorção às Partículas do Solo: materiais orgânicos Adsorção às Partículas do Solo: materiais orgânicos adsorvidos às partículas adsorvidos às partículas zonas saturadas ezonas saturadas e insaturadas;insaturadas; adsorvidos às partículas coloidais livres em água adsorvidos às partículas coloidais livres em água zonas saturada ezonas saturada e insaturadainsaturada difusos entre grãos minerais ou rochas difusos entre grãos minerais ou rochas zonas saturadas e zonas saturadas e insaturadas.insaturadas.

25 Mecanismos de Contaminação

26 Destino de vários contaminantes em equilíbrio em um sistema

27 Efeito dos processos no movimento de contaminantes inicialmente dissolvidos em uma água subterrânea contaminada

28 Métodos de Remediação

29 Para saber mais!!!! df df df df rio.br/pergamum/tesesabertas/ _04_cap_02.pdf rio.br/pergamum/tesesabertas/ _04_cap_02.pdf rio.br/pergamum/tesesabertas/ _04_cap_02.pdf rio.br/pergamum/tesesabertas/ _04_cap_02.pdf sporte.pdf sporte.pdf sporte.pdf sporte.pdf bcab99d600985e60585fbc ccd.pdf bcab99d600985e60585fbc ccd.pdf bcab99d600985e60585fbc ccd.pdf bcab99d600985e60585fbc ccd.pdf 20Silva%20Costa.pdf 20Silva%20Costa.pdf 20Silva%20Costa.pdf 20Silva%20Costa.pdf Artigos de periódicos Artigos de periódicos


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