O que é GEOFÍSICA
AMBIENTAL?
A Geofísica Ambiental é a área da Geofísica que estuda, avalia e
procura soluções que possam minimizar os efeitos danosos causados pela
disposição de resíduos em interação direta com o meio ambiente.
A natureza não invasiva dos métodos geofísicos (não afetam e não destroem
camadas selantes naturais ou artificiais), aliada ao baixo custo, rapidez e
facilidade de aplicação dos ensaios, torna-os particularmente adequados para
aplicação no estudo de tais problemas. De uma forma geral a utilização de
geofísica na caracterização de uma área afetada por substâncias poluentes
consiste na detecção e mapeamento da área afetada, profundidade da zona
saturada, direção do fluxo subterrâneo e profundidade do substrato rochoso. O
estudo dessas características possibilita a avaliação do nível de poluição do
local para orientar medidas de monitoramento e remediação da área afetada.
Métodos geofísicos utilizados
De uma forma geral a utilização de geofísica na caracterização de uma área
afetada por substâncias poluentes consiste na obtenção de informações a
respeito da detecção e mapeamento da extensão da área afetada, profundidade da
zona saturada, direção do fluxo subterrâneo e profundidade substrato rochoso
inalterado. Em alguns casos informações mais específicas podem ser importantes,
como velocidade de fluxo, presença de fraturas e fluxo na zona saturada,
avaliação de interação entre os poluentes e o meio físico, detecção de tipos
específicos de materiais em áreas de disposição de resíduos, definição da
espessura e estrutura de depósitos de resíduos.
O fator determinante na escolha do método geofísico adequado ao estudo de
um local com problema de poluição ambiental refere-se ao tipo de informação
necessária para avaliação do problema. Vários métodos geofísicos são aplicados
em estudos ambientais, mas o maior potencial de aplicação é apresentado
atualmente pelos métodos da eletrorresistividade e eletromagnético indutivo. A
seguir são descritos brevemente como os principais métodos geofísicos são
utilizados em trabalhos de Geofísica Ambiental.
Método da Eletrorresistividade
Esse método geofísico emprega uma corrente elétrica artificial que é
introduzida no terreno através de dois eletrodos com o objetivo de medir o
potencial gerado em outros dois eletrodos nas proximidades do fluxo de
corrente. As relações entre corrente elétrica, potencial elétrico e disposição
geométrica dos eletrodos no terreno permitem calcular a resistividade real ou
aparente em subsuperfície.
O parâmetro resistividade é o inverso da condutividade elétrica, e pode
ser considerado como a resistência dos materiais em conduzir a corrente
elétrica. A resistividade de solos e rochas é afetada principalmente
por quatro fatores:
Composição mineralógica;
Porosidade;
Teor em água;
Quantidade e natureza dos sais
dissolvidos.
Dentre esses fatores, os mais importantes são, sem dúvida, a quantidade de
água contida e a salinidade dessa água. O aumento do valor desses fatores, teor
de umidade e quantidade de sais dissolvidos, leva a uma diminuição dos valores
de resistividade. Essa condição é que permite a imensa possibilidade de
aplicação do método em estudos ambientais e hidro geológicos, pois normalmente
as substâncias contaminantes geram líquidos com alta concentração em sais.
O método da eletrorresistividade, através das técnicas de sondagem
elétrica e caminhamento elétrico, é um dos mais utilizados em estudos ambientais,
podendo fornecer informações sobre o perfil natural do solo, profundidade do
substrato rochosos e zona saturada, detecção e mapeamento de contaminação.
Método Eletromagnético Indutivo
Os métodos eletromagnéticos envolvem a propagação de campos
eletromagnéticos de baixa freqüência e baseiam-se nos fenômenos físicos de
eletricidade e magnetismo. Quando uma corrente elétrica passa por uma bobina, é
gerado um campo magnético nas vizinhanças dessa bobina. A corrente AC fluindo
na bobina cria um campo eletromagnético primário nas proximidades da bobina,
que causa o fluxo de correntes secundárias em qualquer condutor presente. As
correntes secundárias, ao fluirem pelo condutor criam um novo campo, o campo
magnético secundário, que traz consigo informações sobre o condutor. Esse
processo é conhecido como indução eletromagnética.
Os equipamentos no método eletromagnético indutivo podem ser denominados
genericamente de condutivímetros. O condutivímetro é composto de duas bobinas
(emissão e recepção). A bobina transmissora emite um campo magnético primário,
que induz, em subsuperfície, correntes elétricas, que geram um campo
secundário, como visto anteriormente. A combinação destes dois campos é medida
pela receptora, e o equipamento é construído de forma a fornecer a leitura
direta da condutividade.
Os dados de condutividade podem ser plotados em perfis, em função da
distância, e um conjunto de perfis permite a confecção de mapas de
condutividade aparente, que em casos de áreas contaminadas possibilitam a
localização e mapeamento da extensão da pluma. Informações sobre a
presença de zonas de fratura e fluxo de águas subterrâneas também podem ser
obtidas com o método.
Radar de Penetração no Solo (GPR)
A técnica de radar de penetração no solo (Ground penetrating radar - GPR)
ou georadar oferece uma nova forma de investigação de condições geológicas e
geotécnicas rasas. O radar produz uma onda eletromagnética de alta frequência
(10-1000 MHz) que é transmitido ao solo, onde a propagação do sinal depende das
propriedades elétricas dos materiais existentes. Mudanças das propriedades
elétricas do meio geológico fazem com que parte do sinal transmitido seja
refletido. O sinal refletido é detectado por um receptor onde é amplificado,
digitalizado e armazenado, para ser processado e transformado em registro (radar
grama). O GPR oferece a possibilidade de mapeamento com alta resolução de
feições e estruturas geológicas.
Em estudos ambientais o GPR tem sido aplicado no mapeamento detalhado de
estruturas, topografia do topo rochoso e profundidade do nível d’água, e
no mapeamento de plumas contaminantes. Uma outra possibilidade de utilização do
método é na detecção e avaliação das condições de recipientes enterrados com
substâncias perigosas, bem como para avaliar tubulações enterradas. Essa
linha mostra grandes perspectivas para a indústria petrolífera, onde as condições
gerais de obras enterradas como oleodutos, gasodutos e tanques podem vir a ser
avaliados e monitorados através do GPR.
Métodos Sísmicos
Os métodos sísmicos utilizam a propagação de ondas elásticas (geradas
artificialmente na superfície) através do meio investigado, com base no fato de
que as velocidades de propagação dessas ondas variam em função das propriedades
elásticas de solos e rochas. Em interfaces onde a densidade ou velocidade
sísmica sofrem mudanças, as ondas sísmicas sofrem os fenômenos de refração ou
reflexão. Essas ondas, depois de percorrerem o meio geológico e sofrerem os
fenômenos citados acima, são captadas em sensores denominados geofones, que
enviam os sinais para serem transformados em registros sísmicos (sismogramas)
nos sismógrafos. Pela análise do tempo de percurso das ondas entre o momento de
sua geração (tiro sísmico) e o registro do sinal sísmico, podem ser calculadas
a velocidade de onda dos meios investigados e as profundidades das interfaces
(refratores ou refletores).
Embora sejam consagrados e amplamente utilizados com bons resultados em
uma diversidade de estudos relacionados à Geologia de Engenharia, no caso de
estudos ambientais, os métodos sísmicos normalmente têm ficado restritos ao
mapeamento da topografia do topo rochoso e da estrutura de depósitos de
resíduos. Devido aos grandes contrastes de densidade dos materiais presentes em
um aterro sanitário (resíduos e cobertura são bastante porosos e pouco
compactados; materiais geológicos da base são muito mais densos e compactos), utilização
da sísmica uma permite uma boa definição das interfaces entre esses materiais.
Magnetometria
Mudanças locais no campo magnético terrestre resultam de variações no
conteúdo mineral magnético de rochas próximas da superfície. No caso de estudos
ambientais, o interesse não é por rochas, mas sim por restos de materiais
ferrosos e tambores enterrados, que também causam anomalias magnéticas.
Tambores enterrados com substâncias perigosas (inclusive radioativas)
constituem um problema ambiental em países desenvolvidos. A existência de
tambores enterrados com substâncias tóxicas pode ser detectada com ensaio
magnético. Normalmente esses tambores são fabricados com materiais ferrosos, e
uma vez que são enterrados a alguma profundidade (alguns poucos metros) agem
como fonte de anomalia magnética.
