Aplicação de radar de penetração de solo no auxílio a investigação ambiental em posto de combustível no município de Pinhais (PR)

Abstract

Resumo: A contaminação de solos e águas subterrâneas por hidrocarbonetos em decorrência de vazamentos em postos distribuidores de combustível é uma questão ambiental atual. Nesse contexto, os métodos geofísicos vêm como uma ferramenta auxiliar na investigação de áreas contaminadas garantindo, juntamente com dados diretos, levantamentos de baixo custo e de rápida aquisição. A depender de fatores, como o tipo de contaminante, tempo de exposição e feições geológicas do meio, os métodos eletromagnéticos permitem a caracterização da fase residual, livre e dissolvida da contaminação a partir da análise das suas diferentes respostas geofísicas. Este trabalho tem como objetivo principal testar o método eletromagnético de Radar de Penetração de Solo (GPR), para mapear e delinear a pluma de contaminação de diesel (LNAPL) em um posto de gasolina no município de Pinhas, Paraná. Para isso, aplicou-se o método eletromagnético GPR utilizando-se de dois equipamentos distintos (Detector Duo (IDS) e GPR SIR-3000 (GSSI)) e de antenas blindadas de diferentes frequências, 250 MHz, 400 MHz e 700 MHz, em conjunto com a análise de dados diretos obtidos por meio do levantamento do histórico ambiental da área, do monitoramento dos poços durante os levantamentos geofísicos, da caracterização da geologia local, por sondagens direct push, e da avaliação de possíveis indícios de contaminação no solo, essa por meio da medição de compostos orgânicos voláteis (VOC). Foram desenvolvidas duas campanhas de levantamento geofísico que permitiram a aquisição de quarenta e cinco perfis, distribuídos em malhas com espaçamentos regulares dentro de três áreas de interesse definidas (A1, A2 e A3). Durante essas etapas, foi possível diferenciar refletores característicos para diferentes estruturas subterrâneas rasas em cada uma das áreas A1, A2 e A3. Apesar da boa resposta das antenas de 250 MHz, 400 MHz e 700 MHz, para estruturas subterrâneas, os radargramas não alcançaram profundidades maiores que 4,00 m e apresentaram forte atenuação a partir de 2,00 m de profundidade. A descrição dos testemunhos de sondagem permitiu a caracterização de uma seção tipo da área e definição de quatro horizontes predominantemente argilosos (0,0 – 3,0 m) e siltosos (3,0 – 4,0 m). A análise do histórico ambiental da área, o monitoramento dos poços e a medição do VOC no solo confirmou a presença de fase dissolvida, livre e retida e em subsuperfície. A partir da junção dos dados diretos e indiretos, concluiu-se que o método se mostrou eficaz para o imageamento de estruturas subterrâneas rasas da área de estudo, porém, não efetivo para caracterização e mapeamento da pluma de contaminação de óleo diesel devido à grande atenuação do sinal. Essa atenuação foi atribuída a presença de solos predominantemente argilosos e condutivos na área a partir dos 2,00 m. Devido à atenuação, a profundidade da pluma não foi atingida pelo método de GPR

Abstract: Contamination of soils and groundwater by hydrocarbons due to leaks at gas stations is a current environmental issue. In this context, geophysical methods are an additional tool in investigating contaminated sites, ensuring, together with direct data, low-cost and rapid acquisition surveys. Depending on factors such as the type of contaminant, exposure time, and geological features of the environment, electromagnetic methods allow the characterization of the residual, immiscible, and dissolved phase of the contamination plume based on the analysis of its geophysical responses. This work aims to test the Ground Penetrating Radar (GPR) electromagnetic method to map the subsurface diesel contamination plume (LNAPL) at a gas station in the municipality of Pinhais, Paraná. For this, the GPR electromagnetic method was applied using two different equipment (Detector Duo (IDS) and GPR SIR-3000 (GSSI)) and shielded antennas of different frequencies, 250 MHz, 400 MHz, and 700 MHz, together with the analysis of direct data obtained through the survey of the environmental history of the area, the monitoring of the wells during the geophysical surveys, the characterization of the local geology, by direct push drilling, and the evaluation of contamination in the soil by measuring volatile organic compounds (VOC). Two geophysical survey campaigns were carried out, which allowed the acquisition of forty-five GPR profiles within the three target areas (A1, A2, and A3). During these campaigns, it was possible to differentiate reflectors for different underground structures in areas A1, A2, and A3. Despite the excellent response of the 250 MHz, 400 MHz, and 700 MHz antennas for mapping shallow underground structures, the radargrams did not reach depths greater than 4.00 m and showed strong attenuation from 2.00 m. The drill core logging allowed the characterization of a typical section of the site's soils and the definition of four horizons, predominantly clayey (0.0 – 3.0 m) and silty (3.0 – 4.0 m). The analysis of the site's environmental history, the monitoring of the wells, and the measurement of VOC in the soil confirmed the presence of dissolved, immiscible, and residual phases of the subsurface plume. From direct and indirect data aggregation, it was concluded that the method proved to be effective for imaging shallow underground structures in the study area; however, not adequate for characterization and mapping of the diesel oil contamination plume due to the significant attenuation of the signal. This attenuation was attributed to predominantly clayey and conductive soils from 2.00 m depth. Due to attenuation, the GPR method did not reach the known depth of the subsurface diesel plume