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Geofisica aplicada à investigação ambiental

Geofísica aplicada à investigação ambiental  – Novas tecnologias e tendências

AUTORES: Mário Brito Marcelino, Rinaldo Moreira Marques, Welitom Rodrigues Borges, André Pereira Dias, Georgia Castro de Souza (Geopesquisa Investigações Geológicas Ltda.)

RESUMO - A crescente demanda por tecnologias para a identificação de resíduos em subsolo apresentou a geofísica à comunidade ambiental. Este trabalho apresenta as principais metodologias aplicadas em investigações ambientais, bem como novas técnicas e equipamentos que mostram resultados promissores na quantificação do passivo ambiental presente em áreas impactadas.

INTRODUÇÃO - A geofísica é a ciência que estuda as propriedades físicas da Terra, sendo dividida especialmente em Geofísica Global e Geofísica Aplicada. A primeira pesquisa principalmente os fenômenos envolvidos nos movimentos do interior do planeta, ao passo que a segunda incumbe-se das investigações mais superficiais (até 5 km de profundidade).

Devido ao seu caráter não-invasivo, ao seu baixo custo quando comparado com outras metodologias e à sua minimização no risco de acidentes, a geofísica tornou-se uma metodologia imprescindível em investigações ambientais (Reynolds, 1997).

De acordo com Greenhouse (1991), a Geofísica aplicada a estudos ambientais é a utilização de métodos geofísicos para a investigação de fenômenos físico-químicos rasos que possuem implicações significantes na manutenção do ambiente local.

Os métodos geofísicos comumente utilizados em investigações geotécnicas e ambientais são o Ground Penetrating Radar (GPR), o eletromagnético indutivo, a resistividade elétrica, a polarização induzida, o potencial espontâneo e o magnético. As ferramentas geofísicas são desenvolvidas para medir parâmetros específicos de acordo com a área e o objetivo de interesse (Tabela 1).

Tabela 1 – Resumo de alguns métodos geofísicos comumente aplicados em investigações geotécnicas e ambientais.

 

Método Geofísico

 Parâmetros Medidos

Propriedade Física ou Propriedade

Modelo da Propriedade Física

 Modelo Local Típico

Ground Penetrating Radar (GPR)

Tempo de trânsito e amplitude da energia eletromagnética refletida

Constante dielétrica, permeabilidade magnética, condutividade e velocidade eletromagnética

Velocidade eletromagnética/modelo de profundidade

Perfil geológico e estrutural, diferenciação de materiais, identificação de dutos, artefatos e áreas contaminadas

Eletromagnéticos EM

Resposta da energia eletromagnética natural / induzida

Condutividade elétrica e indutância

Condutividade / modelo de
profundidade

Perfil geológico e hidrológico, localização de objetos condutivos e áreas contaminadas

Resistividade Elétrica

Diferenças de potencial em resposta à corrente induzida

Resistividade elétrica

Resistividade / modelo de
profundidade

Perfil geológico e hidrológico, localização de áreas contaminadas

Polarização Induzida (IP)

Voltagens de polarização ou freqüência dependente da resistência do solo

Capacitância elétrica

Capacitância / modelo de
profundidade

Perfil geológico e fluxo de contaminantes

Potencial Espontâneo (SP)

Diferenças de potencial elétrico natural

Potencial elétrico natural

Modelo espacial descritivo variações no potencial elétrico natural de subsuperfície

Modelo hidrológico
(infiltração em represas
ou rochas fraturadas, etc)

Magnético

Variação espacial na força do campo geomagnético

Suscetibilidade magnética e magnetização remanescente

Modelo descritivo da variação espacial em suscetibilidade magnética de subsuperfície

Mapa ou perfil geológico (localização de falhas, e profundidade variável do topo rochoso, etc.), localização de resíduos magnéticos (tambores)

NOVAS TECNOLOGIAS - Até a década de 1990, todas as investigações geofísicas eram em 1D ou 2D, devido a pouca capacidade de armazenamento dos dados e da baixa portabilidade dos equipamentos. A evolução tecnológica permitiu a criação de equipamentos mais portáteis e com uma grande capacidade de armazenamento de dados, possibilitando assim a investigação de grandes áreas em menor tempo, viabilizando assim aquisições geofísicas em 3D.

Atualmente a técnica de aquisição geofísica em 4D, ou seja, a repetição de aquisições 3D em tempos distintos, mostra os melhores resultados no monitoramento de fluxos de contaminantes no solo e a evolução de processos de remediação. As principais técnicas que evoluíram nas últimas décadas, promissoras na identificação de resíduos dispostos no subsolo, são: o GPR, a eletrorresistividade, o eletromagnético indutivo, o piezocone e o potencial espontâneo.

O GPR é considerado, atualmente, o método geofísico de maior resolução encontrado no mercado, permite a identificação de tubulações, tanques de combustível, resíduos derivados de hidrocarbonetos, chorume, solventes, estruturas geológicas e artefatos criados pelo homem. Sua principal desvantagem é a baixa profundidade de investigação em solos condutivos. A eletrorresistividade apresenta excelentes resultados em estudos de caracterização geológica, localização de resíduos enterrados, mapeamento de plumas de contaminação e prospecção de água, quando realizada com equipamentos multieletrodos, resultando em aquisições tridimensionais de alta resolução. A criação de sistemas elétricos de acoplamento capacitivo também possibilita ao método a investigação de áreas pavimentadas sem invasão do subsolo. A criação de pequenos equipamentos multi-freqüênciais permite ao método eletromagnético indutivo a investigação da condutividade elétrica do meio, em um mesmo ponto, em várias profundidades. As principais aplicações ambientais deste método consistem na localização de resíduos e de objetos enterrados, e na definição de condições hidrogeológicas locais.

O piezocone é uma ferramenta invasiva, na medida em que uma broca é inserida no solo, que investiga a resistividade elétrica, a porosidade, a tensão vertical e a horizontal. Tais informações são muito utilizadas na determinação estratigráfica de solos e na capacidade de carga de fundações. A criação de eletrodos mais sensíveis aos potenciais eletroquímicos e eletrocinéticos permite ao método do potencial espontâneo a determinação de fluxos subterrâneos de fluídos contaminantes. Evidencia-se que na ultima década não foram desenvolvidos novos métodos geofísicos aplicados a estudos ambientais, entretanto houve grande evolução nas técnicas de aquisição, de processamento e de modelagem de dados.

TENDÊNCIAS - O conhecimento mais preciso dos processos geoquímicos resultantes da presença de contaminantes no subsolo é o principal desafio da geofísica ambiental atual. Para tanto, faz-se necessário a cooperação entre grupos de pesquisa em microbiologia, bio-geoquímica, geologia, física, modelagem matemática, geofísica e imageamento médico. Desse modo, estudos que permitam um constante aprimoramento dos métodos, das técnicas e dos equipamentos geofísicos proporcionarão resultados cada vez mais eficientes em projetos ambientais.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

GREENHOUSE, J.P. 1991. Environmental geophysics: it’s about time. Geophysics: The Leading Edge, 10 (1): 32 – 34.
REYNOLDS, J.M. 1997. An Introduction to Applied and Environmental Geophysics. John Wiley & Sons Ltd., 794p.


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