main 2011/3/319:56page 609#1Revista Brasileira de Geofsica (2010) 28(4): 609-617 2010 Sociedade Brasileira de GeofsicaISSN 0102-261Xwww.scielo.br/rbgIMAGEAMENTO ELETRICO 3D EM AREA CONTAMINADA POR HIDROCARBONETONO POLO INDUSTRIAL DE CUBATAO SPMarcus Paulus Martins Baessa1, Andresa Oliva2eChang Hung Kiang3Recebido em 8 janeiro, 2008/ Aceito em 29 novembro, 2009Received on January 8, 2008/ Accepted on November 29, 2009ABSTRACT. This work presents the results of geophysical surveys performed over an oil contaminated site in the Polo Industrial de Cubat ao S ao Paulo. The aimis to characterize geoelectrical signatures associated to hydrocarbon presence in order to delimit and calculate the volume of the contaminated area. For this study wereused Vertical Electrical Sounding (VES) and 3D Electrical Imaging for characterization of geology and geoelectrical response of the contaminant. The results showedthat the hydrocarbon presence is associated to conductive anomalies due to products from biodegradation. The conductive anomalies are disseminated over the area,totalizing 1365.3 m3 volume. This volume, however, corresponds only to the residual phase contaminants, since it was not possible to map free-phase hydrocarbons.Keywords: applied geophysics, 3D Electrical Imaging, hydrocarbon biodegradation, conductive anomalies.RESUMO. Este trabalho mostra os resultados obtidos com ensaios geofsicos realizados em uma area contaminada por hidrocarboneto no Polo Industrial de Cubat ao S ao Paulo, com objetivo de caracterizar as anomalias geoel etricas associadas ` a presenca dos hidrocarbonetos, bem como delimitar e cubar tais anomalias. Para tanto,utilizou-se o m etodo da eletrorresistividade, por meio das t ecnicas de Sondagem El etrica Vertical (SEV) e Imageamento El etrico 3D. Os resultados obtidos permitemindicar que a presenca de hidrocarboneto est a associada a anomalias condutivas devido aos produtos da biodegradac ao. As anomalias condutivas ocorrem de formadisseminada na area, totalizando um volume de 1365,3 m3; entretanto, este volume corresponde somente ` a presenca de contaminante em fase residual.Palavras-chave: geofsica aplicada, Imageamento El etrico 3D, biodegradac ao de hidrocarbonetos, anomalias condutivas.1Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Am erico Miguez de Mello, CENPES, Av. Hor acio Macedo, 950, Cidade Universit aria, Ilha do Fund ao, 21941-915Rio de Janeiro, RJ, Brasil. Tel.: (21) 3865-6662; Fax: (21) 3865-6973 E-mail: marcus.baessa@petrobras.br2Universidade Estadual Paulista, UNESP, Campus de Rio Claro, Av. 24 A, 1515, 13506-900 Rio Claro, SP, Brasil. Tel./Fax: (19) 3532-5119 E-mail: aoliva@rc.unesp.br3Universidade Estadual Paulista, UNESP, Campus de Rio Claro, Av. 24 A, 1515, 13506-900 Rio Claro, SP, Brasil. Tel./Fax: (19) 3532-5119 E-mail: chang@rc.unesp.brmain 2011/3/319:56page 610#2610 IMAGEAMENTO ELETRICO 3D EM AREA CONTAMINADA POR HIDROCARBONETO NO POLO INDUSTRIAL DE CUBATAO SPINTRODUC AONo Brasil, e principalmente em S ao Paulo, devido` as ativida-desdoPoloIndustrial deCubat ao, aconscientizac aodaso-ciedade pelos problemas ambientais teve incio nas d ecadas de70 e 80, com a criac ao da Companhia Ambiental do Estado deS ao Paulo (CETESB), em 1976,e o estabelecimento do Pro-grama Cubat ao de Fontes Poluidoras, em 1983. Este programafoi realizado com apoio do Banco Interamericano de Desenvol-vimento (BIRD), visando ` a reduc ao do controle de emiss oes eao estudo das principais fontes contaminantes no Polo Industrialde Cubat ao.Desde o lancamento do Manual de Gerenciamento de AreasContaminadas e o Relat orio de Estabelecimento de Valores Orien-tadores para Solo eAgua Subterr anea no Estado de S ao Paulopela CETESB, em 2001, os org aos ambientais v em solicitandoque as empresas realizeminvestigac oes ambientais emsuas areasde instalac ao, visando diagnosticar a presenca ou n ao de conta-minantes no solo e nas aguas subterr aneas.Devidoaosaltoscustosdosm etodosdiretos, principal-mente das an alises qumicas, cada vez mais v em sendo aplicadosm etodos indiretos de investigac ao, principalmente os m etodosde eletrorresistividade e GPR (Ground Penetration Radar ) paraesse tipo de diagn ostico. Os resultados da interpretac ao dos da-dos geofsicos, associados ao conceitual preliminar e aos dadoshist oricos da area, podem direcionar as etapas de instalac ao depocos de monitoramento e amostragem de solo, minimizando ostrabalhos de investigac ao direta e, consequentemente, os custos.Para investigac ao da area contaminada situada no Polo In-dustrial de Cubat ao,al em da identicac ao de pocos de moni-toramento com presenca de fase livre, foi utilizado o m etodo daeletrorresistividade, por meio das t ecnicas de Sondagem El etricaVertical (SEV) e de Imageamento El etrico 3D.A execuc ao das SEVs prestou-se` a identicac ao da varia-c ao vertical de resistividade, gerando um modelo geoel etrico da area, e ` a an alise da resposta geoel etrica do contaminante. Poste-riormente, com base nos resultados das SEVs, utilizou-se o mo-delo geoel etrico condutivo de pluma de light non-aqueous phaseliquids (LNAPLs), estabelecido por Sauck (2000), para delimitare cubar as anomalias por meio do Imageamento El etrico 3D.CARACTERIZAC AO DA AREA DE ESTUDOO estudo foi realizado em uma area situada no Polo Industrial deCubat ao, instalado na porc ao norte do municpio de Cubat ao, naregi ao sudeste do Estado de S ao Paulo, e dista 68 km da capitaldo Estado (Fig. 1).O Polo Industrialde Cubat ao est a situado em regi ao quecompreende um relevo de transic ao entre o Planalto Atl antico ea Baixada Santista, representados respectivamente pela Serra deCubat ao e por uma plancie com complexa rede de drenagens dabacia hidrogr aca do Rio Cubat ao (Augusto Filho et al., 1988).Quanto ao contexto geol ogico da regi ao onde se encontra oPolo Industrial de Cubat ao, e caracterizado basicamente por:Complexo Costeiro constitudo por migmatitos, gnais-ses granticos porrobl asticos, biotita-gnaisses e gnais-ses peraluminosos (Rodriguez, 1998), que comp oem aregi ao serrana;PlancieCosteiradeSantosformadaessencialmentepor dep ositos quatern arios marinhos ou uvio-lagunares,sotopostosadep ositosdemanguesealuvi oesatuais(FUNDUNESP, 2000);Dep ositos Detrticos de Encosta (Debris Flows ) cons-titudos por lama, areia, seixos e blocos provenientes dointenso e longo processo de eros ao diferencial que acu-mulou, ao longo do tempo, grandes volumes de detritosnas encostas e no sop e da Serra do Mar (FUNDUNESP,2000).Com base em pers de sondagens, pode-se dizer que a cons-tituic ao da area e heterog enea, sendo composta por uma camadasuperior de aterro, em grande parte da area. Esta camada se so-brep oe a sedimentos uviais, compostos por dep ositos areno-argilosos, com seixos de tamanhos variados, e silto-argilosos,tpicos de plancie de inundac ao (Baessa, 2007).METODOLOGIACom o intuito de analisar as variac oes verticais da resistividade,caractersticas hidrogeol ogicas e litol ogicas, e, principalmente, aresposta geoel etrica do meio contaminado por hidrocarboneto,foi utilizado o m etodo da eletrorresistividade, aplicando-se ast ecnicas de SEV e Imageamento El etrico 3D. O aparelho utilizadonos levantamentos de campo foi um resistivmetro Modelo SuperSting R8/IP + 28 , da empresa Advanced Geoscience Inc. (USA).No Imageamento El etrico 3D utilizou-se o sistema multieletrodocom 56 eletrodos.Para o levantamento geofsico com a t ecnica de SEV foi uti-lizado o arranjo Schlumberger , com espacamento m aximo AB/2de 100 m, o que permitiu investigar uma profundidade te orica deat e 50m. A congurac ao eletr odica Schlumbergerconsiste basi-camente de quatro eletrodos cravados na superfcie do terreno.Revista Brasileira de Geofsica, Vol. 28(4), 2010main 2011/3/319:56page 611#3MARCUS PAULUS MARTINS BAESSA, ANDRESA OLIVAeCHANG HUNG KIANG 611Figura 1 Planta de localizac ao da area de estudo.Dois desses eletrodos (A e B) t em a func ao de gerar correnteel etrica no terreno, enquanto o outro par e utilizado para medira diferenca de potencial que se estabelece entre eles (eletrodos Me N). Para aumentar a profundidade de investigac ao, separam-seos eletrodos A e B progressivamente e simetricamente ao centro O(Fig. 2). Este arranjo foi escolhido levando-se em considerac aodois aspectos: a praticidade em campo e a boa resoluc ao nasheterogeneidades verticais (Braga, 2006).Os dados de resistividade aparente obtidos no campo foramrepresentados por meio de uma curva bilogartmica (resistividadeAB/2), da qual se obteve ummodelo geoel etrico inicial. A partirdeste modelo procedeu-se ` a invers ao dos dados de resistividadeaparente, com base no m etodo dos mnimos quadrados simples(Inman, 1975), utilizando-se o software EarthImager 1D , vers ao1.0.1 (2006), da Advanced Geoscience Inc. (USA).O Imageamento El etrico 3D contempla investigac oes da va-riabilidade de resistividade em subsuperfcie, tanto na direc aohorizontal comonavertical, deformaautomatizadaeprevia-mente programada, utilizando um grande n umero de eletrodoscomespacamento normalmente constante, conectados a umcaboBrazilian Journal of Geophysics, Vol. 28(4), 2010main 2011/3/319:56page 612#4612 IMAGEAMENTO ELETRICO 3D EM AREA CONTAMINADA POR HIDROCARBONETO NO POLO INDUSTRIAL DE CUBATAO SPAVFigura 2 Esquema de campo para o arranjo Schlumberger(Braga, 2006).multieletrodo e este a uma unidade eletr onica (switch box ) e aoresistivmetro (Fig. 3).Figura 3 Esquema de aquisic ao de imageamento 3D.Para a aquisic ao de dados, gerou-se um arquivo com o tipode arranjo, espacamento dos eletrodos, sequ encia de medidas eoutros par ametros em um programa computacional apropriado,utilizado no campo. O software de aquisic ao de dados analisaeste arquivo gerado e verica automaticamente o contato dos ele-trodos antes de iniciar a leitura.O espacamento entre os eletrodos na aquisic ao 3D foi de5 m, totalizando uma area de 1950 m2 e investigando profundi-dade de aproximadamente 13 m. Na aquisic ao de campo utilizou-se a t ecnica de roll-alonge o arranjo Dipolo-Dipolo, escolhidodevido ` a boa resoluc ao horizontal e ` a boa cobertura dos dados.De acordo com Gandolfo & Gallas (2005), um ensaio 3Dcom 25 eletrodos, sem a utilizac ao de um sistema multieletrodoautomatizado, despende aproximadamente 3,5 horas, enquantoneste trabalho, com 112 eletrodos, despendeu-se aproximada-mente 1 hora.Para o processamento dos dados foi utilizado o programaEarthImager 3D , vers ao 1.3.5 (2006), produzido pela AdvancedGeoscience Inc. (USA). Inicialmente procedeu-se uma ltragemdos dados, com o objetivo de remover as leituras an omalas deresistividade aparente da pseudosec ao, considerando-se a geo-logia local e as possveis contaminac oes.Ap os a ltragem iniciou-se o processo de invers ao que utili-zou soluc oes obtidas por meio de equac oes diferenciais, vincula-das ao m etodo de invers ao conhecido como smoothness cons-trained ou Occams inversion , que tem a func ao de gerar ummodelo suavizado a partir do ajuste dos dados de campo.A Figura 4 ilustra a localizac ao do levantamento geofsico edos pocos de monitoramento existentes na area de estudo. Foramexecutadas 4 SEVs e 1 Imageamento El etrico 3D.DISCUSSAO DOS RESULTADOSA partir da an alise morfol ogica das curvas de campo e da in-vers ao dos dados, gerou-se um modelo geoel etrico nal da area(Tab. 1), caracterizado por duas zonas: n ao-saturada, referente ` aporc ao localizada acima do nvel d agua, e saturada, referindo-se` a porc ao localizada abaixo do nvel d agua, na qual o substratogeol ogico encontra-se totalmente saturado.Para a zona n ao-saturada (sedimentos indiferenciados), osvalores de resistividade obtidos apresentam uma ampla gama devariac ao (7,5 a 350,0 ohm.m), tpica de sedimentos desta zona,n aosendopossvel caracterizarestesmateriaisemtermosli-tol ogicos. Entretanto, os nveis geoel etricos com resistividadesmenores que 30 ohm.m possivelmente reetem anomalias con-Revista Brasileira de Geofsica, Vol. 28(4), 2010main 2011/3/319:56page 613#5MARCUS PAULUS MARTINS BAESSA, ANDRESA OLIVAeCHANG HUNG KIANG 613Figura 4 Planta de localizac ao dos ensaios geofsicos (SEVs e Imageamento El etrico 3D) e dos pocos de monitoramento.dutivas associadas ` a contaminac ao por hidrocarboneto, uma vezque as SEVs 14 e 19, que foram executadas ao lado dos pocosPM-32 e 23 que possuem fase livre, apresentaram anomaliascondutivas com valores de resistividade inferiores ou iguais a30 ohm.m.Vale notar que, tanto os valores de resistividade quanto es-pessura destas anomalias condutivas n ao correspondem ` a faselivre propriamente dita, mas aos subprodutos das reac oes deoxi-reduc ao e da biodegradac ao do hidrocarboneto aprisionadonos poros do sedimento, logo acima da fase livre, devido aomovimento ascendente e descendente do nvel d agua (NA). Estemovimento em aquferos livres est a diretamente relacionado` aprecipitac aopluviom etricaecria otimascondic oesparaac aomicrobiol ogica aer obica, devido ` a entrada ocasional de oxig eniocarreado pela agua de chuvas. A colonizac ao das bact erias pro-vavelmente ocorre nos substratos s olidos, no contato entre ohidrocarboneto e o poro aerado,e n ao dentro da fase livre,oqual geralmente e t oxico para as bact erias.Para a zona saturada, os diferentes nveis geoel etricos obti-dos foram agrupados em termos de litologia. A partir da correla-c ao dos nveis geoel etricos com a geologia local, identicaram-seasseguinteseletrof aciespredominantes: argilosa; argilo-arenosa; areno-argilosa e arenosa (Tab. 1).Comintuitodeabrangeruma areamaior, paraidenticaras eletrof acies e cubar as anomalias condutivas associadas` apresenca de contaminantes oriundos de vazamentos em tanquesde benzeno e xileno ocorridos na d ecada de 90, foi realizado oImageamento El etrico 3D. No entanto, n ao foi possvel a cober-tura/imageamento de toda a area onde os tanques estavam dis-postos, devido` a exist encia de interferentes locais, ou seja, apresenca de uma espessa base de concreto onde os tanques es-tavam dispostos. (Fig. 4).Tabela 1 Modelo geoel etrico nal na area de estudo.Zona Eletrof acies Resistividade (ohm.m)N ao-saturada Sedimentos superciais 7,5 a 350,0SaturadaArgilosa 30Argilo-Arenosa 31 <