Varredura de Compostos Orgânicos Voláteis - VOCs

No Gerenciamento de Áreas Contaminadas, o diagnóstico de uma área se inicia com uma Avaliação Preliminar. O produto final dessa Avaliação Preliminar deve ser um "Plano de Investigação Confirmatória", que deve levar em conta, para locar os pontos de amostragem de solo, água subterrânea e/ou ar do solo,  todas as Substâncias Químicas de Interesse (SQIs) manipuladas na área, todas as áreas fonte, todas as fontes potenciais, todas as fontes primárias de contaminação, além do meio físico. Se houver incertezas sobre algum desses itens, o Responsável Técnico deverá propor um método de varredura ou screening, ou seja, essa varredura é essencial na maioria dos casos.
O presente texto vai cuidar exclusivamente de varreduras com o objetivo de encontrar fontes de compostos orgânicos voláteis (VOCs). Ressalta-se que o objetivo de um screening é coletar grande quantidade de dados qualitativos e de baixo custo individual, para se obter uma tendência, uma linha de evidência, que permita direcionar a amostragem de solo, água subterrânea ou ar do solo nas fases posteriores da investigação. Essa varredura de VOC não deve ser utilizada para a quantificação de risco ou mesmo uma tomada de decisão sobre a contaminação ou não da área.

ECD Ambiental compartilhando conhecimento

No Brasil, convencionou-se utilizar a malha de Soil Gas Survey (SGS) como única varredura para VOCs, decorrente de antiga exigência da CETESB em Postos de Combustíveis que tinham uma área grande. Essa exigência pontual (que já não existe mais há um bom tempo) levou o mercado todo a utilizar esse método como único método de varredura possível para VOCs (e até para outras SQIs, como óleo, que não são voláteis!!!!!), com o objetivo de se detectar fontes.
A execução dessa atividade é muito simples e de custo extremamente baixo: é realizada uma perfuração de pequeno diâmetro até a profundidade de 80-100 cm. Depois é introduzida, nessa perfuração, uma ponteira de aço inox furada nessa e, dentro dessa ponteira, é feita a medição de VOCs por um detector de VOC em campo (um PID, por exemplo). Esse método, largamente utilizado no Brasil, tem alguns problemas, que levaram a CETESB, em sua recente decisão de diretoria (DD-038) a não recomendar o seu uso.

Execução de Malha de Soil Gas Survey (SGS)

Os problemas do SGS são basicamente três: um deles é o grande número de falsos negativos que esse método proporciona, especialmente em solos pouco permeáveis, uma vez que o solo é perfurado, e imediatamente é inserida a ponteira e tomada a medida do VOC. Se o solo é pouco permeável, os VOCs demoram para entrar no furo, e consequentemente, demorariam para serem detectados pelo PID de campo. O segundo problema é decorrente do primeiro, pois, após a perfuração do solo, normalmente com uma camada de concreto, pode se obter falsos positivos, pois pode ter havido a migração de VOCs pelo contrapiso mais permeável e, no ponto de medida, haver um bolsão de VOC que não é proveniente de uma fonte que está abaixo do ponto de medida, mas sim, de uma fonte que está em outra posição. O terceiro problema é decorrente dos dois anteriores: o aparelho de campo (PID), em solos pouco permeáveis, preferencialmente "puxa" o ar da própria perfuração (portanto, do contrapiso, que normalmente possui permeabilidade mais alta que o meio) ou da superfície, gerando medidas falsas, e resultados inconsistentes e pouco representativos.
Por conta dessas incertezas, a CETESB recomenda o uso de amostradores passivos ou análises químicas. Embora sejam excelentes métodos, muito precisos e com poucas incertezas (o ponto de amostragem é a principal delas, que não tem a ver com o método, mas sim, com a execução), os dois possuem um custo muito elevado, que pode acabar inviabilizando a função do screening, que é obter muitos dados, qualitativos e de baixo custo individual. Os amostradores passivos tem um custo médio da ordem de R$ 800,00 cada um (incluindo instalação e análise), e as análises químicas de ar mais baratas são as realizadas pelo método 8260 com coleta de amostras em Tedlar Bags, a um custo estimado de R$ 350,00/ponto, incluindo a instalação de um poço simples de vapor. Alternativamente, pode-se utilizar um laboratório de campo, como o da Clean, com custo semelhante.
Uma varredura de pequeno porte teria algo em torno de 200 pontos, de onde se percebe que essa atividade geraria um custo de 70-160 mil reais para se obter uma avaliação qualitativa da tendência de posição de uma fonte.
Desta forma, é preciso que se tenha um método de varredura de VOCs que ao mesmo tempo reduza as enormes incertezas do SGS e que tenha um custo bem menor que os amostradores passivos e as análises químicas de ar do solo. A ECD, através de sua política de Pesquisa, Desenvolvimento e compartilhamento de informação, desenvolveu uma metodologia simples que pode contribuir para esse cenário: os poços temporários de vapor (PTVs).

Medição em campo, co um PID, em um PTV instalado 48 horas antes

Os PTVs consistem em um poço de vapor, feito com material muito barato, instalado em uma perfuração muito parecida com da malha de SGS, porém, com um diâmetro ligeiramente maior, de 30 mm. Esse furo é feito até uma profundidade entre 80-100 cm e nele é colocada uma pedra porosa de aquário conectada a uma mangueira de Teflon. No espaço anelar entre a pedra porosa e a parede da perfuração, é adicionado pré-filtro fino (0,6-1,5 mm de preferência), em uma camada de 10-20 cm de espessura. Acima dele, uma camada de 10 cm de areia lavada. Acima dessa areia, é adicionada calda de cimento, para que haja um bom isolamento entre a superfície e a seção filtrante do PTV.

Perfuração para instalação do PTV

Pedra porosa e mangueira de Teflon (equipamentos encontrados em qualquer loja de aquarismo)

Instalação do PTV na perfuração

Adição de pré-filtro no espaço anelar com espessura de 10-20 cm

Adição de calda de cimento acima da areia lavada que está acima do pré-filtro

Pode-se perceber que o poço em si é muito simples de ser instalado e extremamente barato, quando comparado às alternativas, mas o primeiro segredo do método está na instalação. A seção filtrante desse poço deve ficar isolada do contrapiso e do ar atmosférico, para que, quando for feita a medição, o ar amostrado venha do solo e não dessas outras fontes que não interessam ao nosso screening de VOCs, portanto, a posição do pré-filtro e da calda de cimento (não utilizar Bentonita, pois essa, na zona não saturada, não promove isolamento adequado) é essencial para o sucesso do trabalho.
O segundo segredo está na medição. Ao contrário do SGS, onde a medida é feita na hora em que o solo é perfurado, esse método permite que a medida seja feita após um tempo, para que seja obtido um equilíbrio entre o ar do solo e o poço, da mesma forma que um poço de monitoramento de água subterrânea. A nossa recomendação é que seja feita a 1a medida 48 após a instalação, e que seja medido diariamente durante 1 semana, depois 1 vez por semana durante 1 mês. Com isso, haverá uma quantidade de dados suficiente para se estabelecer uma tendência, e a interpretação dessa tendência deverá levar à escolha dos pontos certos para a execução das amostragens direcionadas de solo e/ou água subterrânea com o objetivo de se investigar a fonte ou um hot spot.
O custo da instalação desses poços não ultrapassa R$ 100,00 por ponto, e pode ser reduzido se o Responsável Técnico tiver uma equipe ou profissional de campo próprio para realizar a instalação, que é muito simples. Há um custo operacional um pouco maior porque é preciso que se volte ao campo algumas vezes para executar a medição, mas esse custo já faz parte do trabalho como um todo.
Em resumo, é um método quase tão barato quanto o SGS, mas com incertezas muito menores, pois permite o equilíbrio dos vapores com o instrumento de medida, mesmo em solos pouco permeáveis, e não sofre interferência do contrapiso nem do ar atmosférico.
Os resultados iniciais da aplicação dessa metodologia, planejada e executada pela ECD em conjunto com uma consultoria parceira, trouxe resultados muito positivos dos PTVs quando comparados ao SGS. A malha de SGS detectou anomalias baixas (entre 15-40 ppmv de VOCs) em alguns pontos, enquanto os PTV detectaram anomalias de até 800 ppmv em pontos diferentes, medidos após 7 dias da instalação. Esses pontos não foram detectados pela malha de SGS, provavelmente devido ao solo ser pouco permeável, e seriam deixados de lado na investigação confirmatória. Com os PTVs, foi possível direcionar a investigação para o verdadeiro hot spot, e assim, o modelo conceitual foi melhorado, com a ajuda de um método extremamente simples e barato.

Nós, da ECD, recomendamos a todos o uso dos PTVs como ferramenta de screening para VOCs.