MANAGEMENT OF BTEX CONTAMINATED AREA: DIAGNOSIS AND HUMAN HEALTH RISK ASSESSMENT
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202505130324
Dyego Maradona Ataide de Freitas1
Aldair José da Silva1
Eduardo Dutra de Armas2
Resumo
O gerenciamento de áreas contaminadas tornou-se uma ferramenta importante para o controle 12 da contaminação do solo e das águas subterrâneas, sobretudo se forem consideradas as 4.131 13 áreas contaminadas declaradas pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo 14 (CETESB), em 2011. O estudo foi desenvolvido em um posto de combustível na cidade de Americana-SP, visando diagnosticar a extensão da contaminação e o grau de risco a ela associado. Foram instalados poços de monitoramento e realizada análise das concentrações de BTEX, sendo posteriormente mapeadas as plumas de contaminação e calculado o risco toxicológico para as vias de ingressos por ingestão e contato dérmico com água contaminada e inalação dos vapores presentes no ar. A área estudada está contaminada com benzeno, havendo risco toxicológico para a saúde humana apenas pela ingestão de água contaminada.
Palavras-chave: benzeno, contaminação, BTEX.
Abstract
The management of contaminated areas became an important tool for the control of soil and groundwater contamination, mainly if one considers the 4,131 contaminated areas declared by the Environmental Agency of São Paulo State (CETESB) in 2011. The study was developed at a gas station in the Americana city, São Paulo, aiming to diagnose the extension of the contamination and the degree of risk associated with it. Monitoring wells have been installed and done analysis of the BTEX concentrations, afterwards mapped the plumes of contamination and calculated the toxicological risk of ingestion and dermal contact with contaminated water and inhalation of vapors present in the air. The area was identified as contaminated with benzene, presenting toxicological risk to human health only through ingestion of contaminated water.
Keywords: benzene, contamination, BTEX.
Introdução
A industrialização foi um marco na história da humanidade, trazendo grandes avanços tecnológicos em todos os setores da civilização humana. No entanto, a revolução industrial gerou impactos para todo o meio ambiente e os que nele vivem.
Os solos que sofreram contaminação, podendo esta atingir em certas situações a água subterrânea, tornaram-se uma preocupação nas últimas três décadas para os países industrializados, principalmente nos Estados Unidos e na Europa. As regiões de maior preocupação são os centros urbanos industriais (CETESB).
Segundo a CETESB (2011), no Estado de São Paulo existem 4.131 áreas declaradas contaminadas. Devido aos problemas gerados por estas áreas faz-se necessário o estudo e conhecimento das características das mesmas, possibilitando então o gerenciamento que visa minimizar os riscos, dos quais a população e o meio ambiente estão sujeitos, por meio de um conjunto de medidas.
A CETESB do Estado de SP vem registrando os casos de contaminação ambiental em um cadastro, onde estas podem ser classificadas como áreas com potencial de contaminação, áreas suspeitas de contaminação, áreas contaminadas sob investigação, áreas contaminadas, áreas em processos de monitoramento para reabilitação e áreas excluídas do cadastro de áreas contaminadas.
A CETESB como órgão fiscalizador lança mão de algumas ferramentas para identificar as áreas contaminadas, podendo ser através do licenciamento ambiental, da fiscalização de órgãos públicos e até mesmo denúncias.
O gerenciamento de áreas contaminadas tem início definindo as regiões de interesse, que são os bens a proteger, dentro destas regiões são identificadas as áreas que desenvolve atividades com potencial de contaminação, onde será realizada a avaliação preliminar, que através do diagnóstico da mesma, o local pode ser considerado suspeito de contaminação ou ser excluído do cadastro de áreas contaminadas da CETESB por não haver indícios de contaminação.
As áreas com suspeita de contaminação são submetidas a um processo de investigação confirmatória, através do qual o diagnóstico pode excluir a área do cadastro ou classificá-la como área contaminada. Nestas áreas deve ser realizada uma investigação detalhada para quantificar e caracterizar a contaminação e ainda a avaliação de risco onde indica os riscos gerados aos bens a proteger. Com base no diagnóstico, é proposto um projeto para recuperar a área contaminada. O monitoramento é realizado durante e após a execução do projeto de recuperação, para constatar se os objetivos exigidos pelo órgão ambiental estão sendo atingidos. Quando o local estiver remediado, esta área é excluída do cadastro.
Segundo a CETESB (2011), os contaminantes mais encontrados em áreas contaminadas são os solventes aromáticos, combustíveis líquidos, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), metais e solventes halogenados. Destes, o de maior incidência são os combustíveis líquidos encontrados em 2.637 áreas.
O BTEX é um grupo composto por benzeno, tolueno, etilbenzeno e os xilenos, encontrados nos produtos derivados de petróleo (Ezquerro et al, 2004). De acordo com Brito et al (2004), os BTEX são tóxicos à saúde humana, apresentando uma toxicidade crônica, podendo levar a lesões do sistema nervoso central. O benzeno é o mais tóxico dos BTEX, por tratar-se de uma substância carcinogênica, sendo que uma exposição aguda por inalação ou ingestão pode causar morte.
Segundo Fine et al (1997 apud Melquiades, 2006), no solo, o BTEX pode ser volatizado para a fase gasosa e o mesmo pode ser perdido para a atmosfera ou adsorvidos nos sólidos dos solos, ou dissolvidos na solução do solo ou na água subterrânea. 85 Existem tecnologias que são capazes de remediar o solo e a água subterrânea. Cada 86 tecnologia é utilizada conforme a necessidade, o tipo de contaminação e as características do local. Algumas delas são Extrações de gás de solo (SVE), Bioaeração ou “bioventing”, “Air Sparging” (AIS), “Bio Sparging”, Contenção hidráulica e tratamento Pump and Treat, Atenuação Natural Monitorada (ANM), Tecnologias Térmicas, Biorremediação Acelerada, Fitorremediação e Lavagem de Solo/ Reinjeção/ Processos Químicos (Coutinho e Gomes, 91 2007).
O objetivo deste trabalho é desenvolver e aplicar os procedimentos de gerenciamento de áreas contaminadas em uma área contaminada com BTEX no município de Americana, Estado de São Paulo, visando diagnosticar a extensão da contaminação e o grau de risco a ela associada.
Metodologia
Caracterização da área de estudo
O local de estudo exerce a atividade de posto de abastecimento de combustível, situado no site de uma empresa com área de 2000 m2, com quatro tanques de armazenamento, sendo três de diesel e um de óleo lubrificante usado.
A área do entorno é de ocupação residencial e comercial. De acordo com a NBR 13.786/2005 da ABNT, a área é classificada como classe dois, devido à presença de igreja e poço tubular profundo em um raio de 100 metros.
A área pertence à bacia hidrográfica do rio piracicaba. O fluxo da água subterrânea na região migra do sentido nordeste (NE) para o sudoeste (SO).
Coleta e análises
Foi realizada a coleta de água subterrânea e solo contaminado por empresa especializada e, posteriormente, foi realizada a análise no laboratório Agrosafety, o qual possui acreditação ISO/IEC 17.025. Para determinação de compostos voláteis em matrizes aquosas foi empregado o método POPMETO14R03, enquanto que para determinação de compostos voláteis no solo o método de análise foi o POPMETO015-R02.
Georreferenciamento
O mapa do local foi georreferenciado através do software GVsig versão 1.11.0 e projetado para o sistema de coordenadas UTM, Datum WGS 84, zona 23S.
Mapeamento do fluxo de água subterrânea
O software utilizado para mapear o fluxo de água subterrânea foi o Surfer, através do método de interpolação função de base radial. Os dados de entrada para o mapeamento do fluxo da água subterrânea foi a carga hidráulica dos poços de monitoramento, calculada a partir da cota do terreno e da leitura do nível de água subterrânea.
Delimitação das plumas de contaminantes
A delimitação da pluma de contaminação foi realizada através do software Surfer e o método de interpolação utilizado foi a função de base radial. Os dados de entrada para o mapeamento das plumas de contaminação foi a concentração detectada dos contaminantes nos poços de monitoramento.
Cálculo do risco toxicológico
Avaliando-se a rota de fluxo da pluma de contaminantes, foram identificados apenas receptores em cenário industrial na área de estudo. Para o cálculo do risco toxicológico para a saúde humana foram identificadas três vias de exposição, sendo elas a ingestão da água contaminada, o contato dérmico com a água contaminada e a inalação dos vapores presentes no ar. Não foi identificada a presença de BTEX no solo, sendo, portanto, desconsiderado para o cálculo de risco toxicológico.
Para o cálculo dos ingressos foram adotados os parâmetros de exposição do meio físico descritos na Tabela 1, de acordo com as equações específicas para cada via de ingresso.
Tabela 1: Parâmetros de exposição e do meio físico
Equação 1: Ingresso a partir da ingestão de água contaminada
Onde:
I = Ingresso por Ingestão de Água Contaminada (mg kg dia-1)
Cw = Concentração do composto Químico na Água (mg L-1)
IR = Taxa de Ingestão de Água (L dia-1)
EF = Frequência de Exposição (dias anos-1)
ED = Duração da Exposição (Ano)
BW = Peso Corpóreo (Kg)
AT = Período de Exposição (Dias)
Equação 2: Ingresso para contato dérmico com água contaminada
Onde:
I = Ingresso para Contato Dérmico com Água Contaminada (mg kg dia-1)
Cw = Concentração do composto Químico na Água (mg L-1)
SA = Superfície da Pele Disponível para contato (cm²)
PC = Constante de Permeabilidade Dérmica (cm hora-1)
ET = Tempo de Exposição (horas dia-1)
EF = Frequência de Exposição (dias ano-1)
ED = Duração da Exposição (Ano)
CF = Fator de Conversão (L 1000cm3)-1
BW = Peso Corpóreo (Kg)
AT = Período de Exposição (Dias)
Equação 3: Ingresso a partir da inalação de vapores presentes no ar em ambientes abertos e fechados
Onde:
I = Ingresso a partir da inalação de vapores presentes no ar (mg kg dia-1)
Cw= Concentração do Composto Químico na Água (mg L-1)
VF = Fator de volatilização em ambiente aberto ou fechado
IR = Taxa de Inalação de Ar (m³ hora-1)
ET = Tempo de Exposição (dias ano-1)
EF = Frequência de Exposição (dias ano-1)
ED = Duração da Exposição (Anos)
BW = Peso Corpóreo (kg)
AT = Período de Exposição (Dias)
Equação 4: Cálculo do Fator de volatilização em ambiente aberto
Onde:
VFAA= Fator de volatilização em ambiente aberto
H = Constante da Lei de Henry (adimensional)
Uar= Velocidade do ar na zona de respiração (cm s-1)
Har= Altura da Zona de Mistura do ar em Ambiente Aberto (cm)
Lgw= Profundidade do nível d’água (cm)
Ww= Largura da área fonte na direção paralela ao fluxo da água subterrânea (cm)
CDEasub= Coeficiente de difusão efetiva na água subterrânea e solo
Equação 5: Cálculo do Coeficiente de difusão efetiva na água subterrânea e solo
Onde:
CDEasub= Coeficiente de difusão efetiva na água subterrânea e solo
hcap= Espessura da Franja Capilar (cm)
Lgw= Profundidade do nível d’água (cm)
CDEfc= Coeficiente de difusão efetiva na franja capilar
CDEs= Coeficiente de difusão efetiva no solo
Equação 6: Cálculo do Coeficiente de difusão efetiva na franja capilar
Onde:
CDEfc= Coeficiente de difusão efetiva na franja capilar
CDEs= Coeficiente de difusão efetiva no solo
Difar= Coeficiente de difusão no ar (cm2 s-1)
Difágua= Coeficiente de difusão na água (cm2 s-1)
OT = Porosidade total (cm3 cm-1)
H = Constante da Lei de Henry (adimensional)
Equação 7: Cálculo do Coeficiente de difusão efetiva no solo
Onde:
CDEs= Coeficiente de difusão efetiva no solo
Difar= Coeficiente de difusão no ar (cm2 s-1)
Difágua= Coeficiente de difusão na água (cm2 s-1)
OT = Porosidade total (cm3 cm-1)
H = Constante da Lei de Henry (adimensional)
Os riscos dos distintos ingressos calculados foram determinados diferentemente para os efeitos carcinogênicos (Equação 10) e não carcinogênicos (Equação 11) dos compostos químicos de interesse, com base nos parâmetros toxicológicos apresentados na Tabela 2.
Tabela 2: Parâmetros toxicológicos para cálculo de risco
1 Reference Dose; 2Slope Factor
Equação 10: Equação Linear para Quantificação do Risco Carcinogênico
Risco = Risco Carcinogênico
I = Dose de Ingresso para o Cenário de Exposição “n” (mg kg dia-1)
SF = Fator de Carcinogenicidade (mg kg dia)-1
Equação 11: Equação para Quantificação do Quociente de Perigo não Carcinogênico
HQ = Quociente de Perigo não Carcinogênico
I = Dose de Ingresso para o Cenário de Exposição “n” (mg kg dia-1)
RFD = Dose de Referência para a Via de Ingresso “i” (mg kg dia-1)
Identificados os riscos associados às exposições consideradas, foi calculada a meta de remediação para todos os meios através das equações 12 e 13, para efeitos carcinogênicos e não carcinogênicos, respectivamente.
Equação 12: Cálculo da Meta de Remediação com Base no Risco para Compostos Carcinogênicos
MRBR = Meta de Remediação com Base no Risco para Compostos Carcinogênicos
MR = Meta de Risco Aceitável
IF = Fator de Ingresso
SF = Fator de Carcinogenicidade
Equação 13: Cálculo da de Remediação com Base no Risco para Compostos não Carcinogênicos
MRBR = Meta de Remediação com Base no Risco para Compostos não Carcinogênicos
IF = Fator de Ingresso
RFD = Dose de Referência para a Via de Ingresso “i” (mg kg dia-1)
MHQ = Meta do Quociente de Perigo
Para o cálculo do risco, foram selecionadas as máximas concentrações do contaminante de interesse detectadas na área de estudo, no meio avaliado, determinando-se assim as concentrações nos pontos de exposição, conforme Tabela 3.
Tabela 3: Concentração de analitos no ponto de exposição para o cálculo de risco para as vias de exposição
RESULTADOS
O nível de água subterrânea da área investigada varia entre 6,26 e 10,25 m, conforme Tabela 4, representando uma variação de 4,1m na carga hidráulica, com um fluxo local de água subterrânea no sentido nordeste – sudoeste (Figura 1).
Tabela 4: Dados do levantamento planialtimétrico dos poços de monitoramento
| Poços | CC1(m) | NA2(m) | CH3(m) | Profundidade (m) |
| PM-01 | 100,14 | 6,54 | 93,60 | 11,40 |
| PM-02 | 99, 99 | 6,81 | 93,18 | 11,30 |
| PM-03 | 100,06 | 6,7 | 93,36 | 10,60 |
| PM-04 | 100,05 | 6,26 | 93,79 | 10,50 |
| PM-05 | 100,03 | 6,61 | 93,42 | 11,30 |
| PM-06 | 100 | 7,04 | 92,96 | 11,40 |
| PM-07 | 99,93 | 7,27 | 92,66 | 11,40 |
| PM-08 | 99,96 | 7,3 | 92,66 | 11,40 |
| PM-09 | 99,92 | 8,24 | 91,68 | 11,40 |
| PM-10 | 99,96 | 8,9 | 91,06 | 10,30 |
| PM-11 | 99,97 | 8,17 | 91,80 | 10,00 |
| PM-12 | 99,93 | 7,11 | 92,82 | 9,50 |
| PM-13 | 100,03 | 6,42 | 93,61 | 9,00 |
| PM-14 | 99,97 | 8,22 | 91,75 | 9,50 |
| PM-15 | 99,93 | 7,83 | 92,10 | 10,00 |
| PM-16 | 99,96 | 10,25 | 89,69 | 10,50 |
| PM-17 | 100 | 6,63 | 93,37 | 9,00 |
| PM-18 | 99,96 | 7,39 | 92,57 | 9,00 |
| PM-19 | 99,9 | 7,69 | 92,21 | 10,00 |
| PM-20 | 99,95 | 7,43 | 92,52 | 10,00 |
| PM-21 | 90,92 | 9,02 | 90,92 | 10,85 |
| PM-22 | 91,5 | 8,45 | 91,50 | 11,50 |
| PM-23 | 91,97 | 7,96 | 91,97 | 9,50 |
| PM-24 | 91,41 | 8,47 | 91,41 | 10,50 |
| PM-25 | 92,26 | 7,65 | 92,66 | 9,50 |
| PM-26 | 99,96 | 9,29 | 90,67 | 11,50 |
| PM-27 | 99,93 | 10 | 89,93 | 12,00 |
| PM-29 | 99,93 | 7,25 | 92,68 | 12,5 |
| PM-30 | 99,95 | 8,48 | 91,47 | 12,5 |
1CC: Cota Corrigida
2NA: Nível de água
3CH: Carga Hidráulica
Os resultados analíticos demonstraram a presença de benzeno, tolueno e xilenos na área investigada. Considerando-se os valores de intervenção estabelecidos pela CETESB, de 5 µg L-1para benzeno, 700 µg L-1para tolueno, 300 µg L-1para etilbenzeno e 500 µg L-1 para xileno, evidencia-se que apenas o benzeno tem concentração acima do valor de intervenção no PM-1, PM-7, PM-8, PM-14, PM-15, PM-19, PM-20, PM-27 e PM-30 como demonstra a Tabela 5.
Tabela 5: Resultados analíticos da água subterrânea – BTEX
*Valores em negrito indicam a presença do contaminante acima do valor de intervenção estabelecido pela CETESB.
Entretanto, com base na análise de risco toxicológica à saúde humana, apresentada na Tabela 6, evidencia-se que apenas a via de ingestão de água subterrânea com benzeno apresentou riscos carcinogênicos e não carcinogênico, considerando-se a Meta de Risco Aceitável de 1,0×10-5 para as substâncias carcinogênicas e a Meta de Quociente de Perigo de 1 para substâncias não carcinogênicas.
Desta forma, de modo a preservar a saúde dos receptores industriais que atuam na área em estudo, faz-se necessária a aplicação de medidas de controle que reduzam a concentração de benzeno na área a níveis inferiores a Meta de Remediação de 86 µg L-1.
Tabela 6: Doses de ingresso, risco e quociente de perigo para a exposição a benzeno na área investigada
*C= Efeito Carcinogênico; NC= Efeito não carcinogênico
A figura 2 apresenta a pluma de benzeno delimitada pelo Valor de Intervenção, definido pela CETESB e pela MRBR, baseada na via mais restritiva, de ingestão de água contaminada.
Conclusão
Conclui-se que a área está contaminada e há risco toxicológico para a saúde humana pela via de ingestão de água subterrânea, devendo-se implantar tecnologias para remediar a área com base na meta de remediação, reduzindo a concentração do benzeno na água de 0,45 mg L-1para 0,086 mg L-1.
Referências
Associação Brasileira de normas técnicas – NBR 13.786/2005 versão corrigida 2009: Posto de serviço – Seleção dos equipamentos para sistema para instalações subterrâneas de combustíveis.
BRITO, F.V. et AL. Estudo da Contaminação de Águas Subterrâneas por BTEX oriundas de postos de distribuição no Brasil. In: 3o Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás; Salvador, Bahia. 2005. Disponível em: <http://www.portalabpg.org.br/PDPetro/3/trabalhos/IBP0563_05.pdf>>. Acesso em 27 mai 2012
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Manual de Gerenciamento. Disponível em: http://www.cetesb.sp.gov.br/areas-contaminadas/manual-de-gerenciamento-de-ACs/7-manual>. Acesso em 27 mai 2012.
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Planilhas para Avaliação de Risco em Áreas Contaminadas sob Investigação. 2007. Disponível em:< http://www.cetesb.sp.gov.br/areas-contaminadas/planilhas-para-avalia%E7%E3o-de-risco/8-planilhas 2007>. Acesso em 22 set 2012.
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Relação das áreas contaminadas. 2011. Disponível em:< http://www.cetesb.sp.gov.br/areascontaminadas/rela%E7%F5es-de-%E1%A1reas-contaminadas/4-rac>. Acesso em 27 mai 2012.
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Valores orientadores. 2005. Disponível em: < http://www.cetesb.sp.gov.br/media/files/Solo/relatorios/tabela_valores_2005.pdf>. Acesso em 15 jun 2012.
COUTINHO, R.C.P., GOMES, C.C., Técnicas para remediação de aqüíferos contaminados por vazamentos de derivados de petróleo em postos de combustíveis, In: XVII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, São Paulo, SP, Brasil. 2007. Disponível em: < http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10001684.pdf>. Acesso em 15 jun 365 2012.
MELQUIADES, R. A. et al. Análise de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos em solos por headspace e cromatografia gasosa/detector de ionização de chama. 2006, 8p. Disponível em < http://www.scribd.com/fabman1/d/47329341-BTEX>. Acesso em 27 mai 2012.
U.S. Environmental Protection Agency. Integrated Risk Information System (IRIS) – Benzene, 2003. Disponível em <http://www.epa.gov/iris/subst/0276.htm>. Acesso em 2 nov 2012.
1Estudante de Engenharia Ambiental, do Centro Universitário Salesiano de São Paulo – UNISAL, Campus Americana / Dom Bosco, Rua Dom Bosco, 100, Santa Catarina, Americana-SP
2Eng. Agr., Dr., Professor do Curso de Engenharia Ambiental, do Centro Universitário Salesiano de São Paulo – UNISAL, Campus Americana / Dom Bosco, Rua Dom Bosco, 100, Santa Catarina, Americana-SP