propriedades do material dragado

MONITORAMENTO DAS ATIVIDADES DE DRAGAGEM

EM PORTOS BRASILEIROSJosé Carlos Cesar Amorim – IME/FRF

Sylvia Niemeyer Pinheiro Lima – CPEA Fátima de Freitas Lopes Soares – FEEMA

V Reunião da Comissão Interamericana de Portos da Organização dos Estados

AmericanosCIP – OEA

11 a 14 de setembro de 2007Salvador - BA

FRF-IME / CPEA / FEEMAFRF-IME / CPEA / FEEMA 2

Dragagem é o processo de realocação de sedimentos para fins de construção e manutenção de vias aquáticas.

Durante séculos, os resíduos de dragagem foram dispostos de forma aleatória, sem nenhum questionamento.

A preocupação com a gestão adequada do material dragado só passou a aparecer nos últimos 20 anos.

Várias centenas de milhões de metros cúbicos são dragados anualmente, em todo mundo.

A dragagem está diretamente relacionada ao custo das importações e exportações do país.

Cada 1 m de calado para a operação de navio corresponde a 7 a 9 mil toneladas de carga que não pode ser embarcada.

Subutilização dos berços de atracação Segurança de navegação Competitividade entre os portos no país e em outros países

Importância da DragagemImportância da Dragagem


Comentários Gerais sobre a DragagemComentários Gerais sobre a Dragagem

Uma parte substancial do material dragado é composta de sedimentos limpos, sem nenhuma contaminação, podendo ser utilizada diretamente sem necessidade de tratamento.

Prevê-se que cerca de 10% de todo o material dragado nos portos mundiais seja contaminado. A preocupação ambiental vem impondo medidas restritivas ao uso desses sedimentos.

Estima-se que o custo da disposição dos sedimentos em áreas confinadas especiais, ou o próprio confinamento in situ do material dragado, utilizado com a finalidade de se isolar os sedimentos, seja de 3 a 6 vezes superior à simples descarga no mar.

Há registros de casos de tratamento de materiais contaminados com custos de 10 a 100 vezes superiores aos da sua simples utilização sem tratamento.


TIPOSDE

DRAGAGEM

DRAGAGEMDE

MANUTENÇÃO

DRAGAGEMDE CONTROLE

AMBIENTAL

DRAGAGEMDE INVESTIMENTO

OU APROFUNDAMENTO

DRAGAGEMDE

MINERAÇÃO

Tipos de DragagemTipos de Dragagem


Equipamentos de DragagemEquipamentos de Dragagem

Segundo Góes (2005), os equipamentos de dragagem podem ser classificados em três grandes grupos:

Equipamentos Mecânicos

Equipamentos Hidráulicos

Equipamentos Especiais

Equipamentos Pneumáticos


Caçamba de Mandíbulas

(Grab dredge)1

Equipamentos Mecânicos

Escavadeira Frontal (Dipper dredge)

2


Retroescavadeira (Hoe)3

Pá-de-arrasto (Drag-line)4


Draga de Alcatruzes (Bucket dredge)

5


Dragas de Arrasto Autotransportadoras (AT)1

Equipamentos Hidráulicos


Dragas de Sucção e Recalque com Desagregador (SR)2

Tipos de Lâminas


São equipamentos utilizados na execução de serviços de dragagem ambiental dotados de desagregadores especiais, destinados a causar o mínimo de dispersão nos sedimentos a serem dragados do fundo.

Equipamentos Especiais

Desagregador Helicoidal Desagregador de Disco


Equipamentos PneumáticosAs dragas pneumáticas não utilizam desagregadores, promovendo a sucção do material do fundo por ar comprimido. Aplicam-se em dragagens ambientais praticamente sem turbidez dos contaminantes.


Propriedades do Material DragadoPropriedades Físicas

Os parâmetros mais usados para este fim são os seguintes:

• Forma e composição – Corresponde à descrição geral dos sedimentos.• Granulometria – É a base para a classificação do material dragado. Deve ser

realizada de acordo com a Norma Brasileira NBR 7181.• Peso específico – O peso específico das partículas sólidas afeta a consolidação do

material disposto. É necessário no cálculo do índice de vazios.• Densidade in-situ – É importante para a determinação do volume in-situ, no

transporte e na disposição do material dragado.• Plasticidade – É relevante apenas para siltes e argilas. Testes mais comuns para a

sua obtenção são o Limite de Liquidez de Atterberg e o Limite de Plasticidade .• Volume de água – É usado para o cálculo do índice de vazios in-situ.• Viscosidade – Determina o comportamento do material dragado quando submetido a

uma tensão. • Características de retenção de água.• Permeabilidade – É a medida da facilidade com que a água passa pelo material. • Velocidade de sedimentação - Determina a taxa com que as partículas em

suspensão atingem o fundo. • Consolidação – Descreve a reorganização das partículas do sedimento em um

estado mais denso, acompanhada pela expulsão de água. • Compactação – Mecanicamente, aumenta a concentração de sólidos por unidade de

volume do solo. • Matéria orgânica.


Propriedades do Material Dragado – (cont.)Propriedades Químicas

Os parâmetros mais usados para este fim são os seguintes:• pH - É um dos parâmetros de maior utilidade. É uma medida da concentração e

atividade do hidrogênio ionizado. • Carbonato de cálcio equivalente - Indica a quantidade de cal necessária para

neutralizar a acidez presente no material dragado e manter o pH em um certo nível. • Capacidade de troca de cátions• Salinidade - É a medida da concentração de sais solúveis. • Potencial Redox (EH) - É uma medida da atividade dos elétrons.• Oxigênio dissolvido (OD) - Sua deficiência é fatal para muitas espécies aquáticas.• Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) – É a capacidade de oxigênio necessária

durante a decomposição aeróbica de matéria orgânica em um corpo d’água• Carbono orgânico total - É o melhor método de se obter o conteúdo de matéria

orgânica.• Carbono orgânico dissolvido - É importante para sedimentos contaminados.• Nutrientes (compostos de nitrogênio e fósforo) - São constituintes essenciais

dos organismos vivos.• Taxa Carbono:Nitrogênio (C:N) - Determina se as condições do material dragado

são adequadas ao desenvolvimento de microorganismos e vegetais.• Potássio - Importante para o uso benéfico do material dragado para a agricultura.• Contaminantes - O tipo e quantidade de contaminantes presentes no material

dragado indicam a potencialidade de seus efeitos adversos no ecossistema aquático, terrestre e à saúde humana.


Propriedades do Material Dragado – (cont.)Propriedades Biológicas

Os parâmetros mais usados para este fim são os seguintes:

• Microorganismos – Os microorganismos de interesse são os patogênicos, vírus e parasitas, como é o caso dos coliformes fecais e protozoários.

• Características toxicológicas – Podem ser determinadas por uma variedade de testes como: testes biológicos de toxicidade aguda, testes biológicos de toxicidade crônica, testes de bioacumulação e biomarcadores.

• Testes biológicos de toxicidade aguda – Testam os efeitos de exposições em curtos períodos. A toxicidade é expressa como a concentração média letal (LC50), concentração esta capaz de matar 50% dos organismos de teste em um determinado intervalo de tempo.

• Testes biológicos de toxicidade crônica – Avaliam os efeitos sub-letais resultantes de exposições prolongadas a baixas concentrações.

• Testes de bioacumulação – Determinam a biodisponibilidade e o potencial para longos períodos de acumulação na cadeia alimentar aquática, a níveis que poderiam ser prejudiciais aos consumidores do topo da cadeia, incluindo o homem, sem que, no entanto, ocorra a morte dos organismos intermediários.

• Biomarcadores – Disponibilizam informações sobre o efeito de baixas concentrações contínuas de contaminantes.


Na década de 1970 foram estabelecidas várias convenções e protocolos para controle da disposição de material dragado. Destacam-se, dentre elas, a Convenção de Londres e a Convenção de Oslo e Paris (OSPARCON).

O formato atual da Convenção de Londres apresenta 10 artigos, que abordam as obrigações dos países contratantes, no que concerne à garantia da adequação das propriedades do material disposto no mar e encoraja a cooperação entre os 81 países membros atualmente participantes.

No Brasil, a disposição do material dragado é regulada pela Resolução 344 de março de 2004 do CONAMA. Esta Resolução estabelece os procedimentos mínimos para avaliação do material a ser dragado.

Disposição do Material DragadoConvenções e Acordos Mundiais e Regionais


Resolução CONAMA Nº 237/1997 – Resolução CONAMA Nº 237/1997 – Dragagens e derrocamento sujeitos ao Dragagens e derrocamento sujeitos ao licenciamento ambiental;licenciamento ambiental;

Resolução CONAMA nº 344/04 – Resolução CONAMA nº 344/04 – Estabelece as diretrizes gerais e os Estabelece as diretrizes gerais e os procedimentos mínimos para a procedimentos mínimos para a avaliação do material a ser dragado avaliação do material a ser dragado em águas jurisdicionais brasileiras. em águas jurisdicionais brasileiras.

Resolução CONAMA Nº 01/1986 –Resolução CONAMA Nº 01/1986 –Elaboração de EIA e RIMA;Elaboração de EIA e RIMA;

Legislação Brasileira


Levantamentos iniciais

ONDE ONDE DRAGARDRAGAR

QUANTO QUANTO DRAGARDRAGAR

O QUÊ O QUÊ DRAGARDRAGAR

Localização da área a ser dragada em relação a pontos fixos, marcos de referência,

etc., utilizando-se de métodos topográficos e geodésicos

Batimetria que permite estabelecer

a forma da superfície do material a ser dragado

Métodos sísmicos e sondagens geotécnicas,permitindo conhecer as características do solo

e subsolo marinhos

Levantamentos Iniciais


Investigação Laboratorial

Caracterizar os materiais dragados física, química e ecotoxicologicamente..

Na caracterização física são determinadas as quantidades de material a ser dragado,

a distribuição granulométrica e o peso específico dos sólidos.

A caracterização química deve determinar as concentrações de poluentes

no sedimento.

A caracterização ecotoxicológica avalia os impactos potenciais à vida aquática

existente na área.


NÍVEIS DE CLASSIFICAÇÃO DO MATERIAL A SER DRAGADO

(em unidade do material seco)

ÁGUA DOCE ÁGUA SALINA /

SALOBRA

POLUENTES

NÍVEL 1 NÍVEL 2 NÍVEL 1 NÍVEL 2

Arsênio (As) 5,91 171 8,22 702

Cádmio (Cd) 0,61 3,51 1,22 9,62

Chumbo (Pb) 351 91,31 46,72 2182

Cobre (Cu) 35,71 1971 342 2702

Cromo (Cr) 37,31 901 812 3702

Mercúrio (Hg) 0,171 0,4861 0,152 0,712

Níquel (Ni) 183 35,93 20,92 51,62

Met

ais P

esad

os e

Ars

ênio

(m

g/kg

)

Zinco (Zn) 1231 3151 1502 4102

BHC (Alfa-BHC) - - 0,323 0,993

BHC (Beta-BHC) - - 0,323 0,993

BHC (Delta-BHC) - - 0,323 0,993

BHC (Gama-BHC / Lindano) 0,941 1,381 0,321 0,991

Clordano (Alfa) - - 2,263 4,793

Clordano (Gama) - - 2,263 4,793

DDD 3,541 8,511 1,221 7,811

DDE 1,421 6,751 2,071 3741

DDT 1,191 4,771 1,191 4,771

Dieldrin 2,851 6,671 0,711 4,31

Endrin 2,671 62,41 2,671 62,41

Pest

icid

as o

rgan

oclo

rado

s ( g

/kg)

Heptacloro Epóxido 0,61 2,741 0,61 2,741

PC Bs

(g/

kg)

Bifenilas Policloradas – Totais

34,11 2771 22,72 1802

Benzo(a)antraceno 31,71 3851 74,81 6931

Benzo(a)pireno 31,91 7821 88,81 7631

Criseno 57,11 8621 1081 8461

Gru

po A

Dibenzo(a,h)antraceno 6,221 1351 6,221 1351

Acenafteno 6,711 88,91 162 5002

Acenaftileno 5,871 1281 442 6402

Antraceno 46,91 2451 85,32 11002

Fenantreno 41,91 5151 2402 15002

Fluoranteno 1111 23551 6002 51002

Fluoreno 21,21 1441 192 5402

2-Metilnaftaleno 20,21 2011 701 6701

Naftaleno 34,61 3911 1602 21002

Gru

po B

Pireno 531 8751 6652 26002

Hid

roca

rbon

etos

Pol

icíc

licos

Aro

mát

icos

– P

AH

s (

g/kg

)

Soma# de PAHs 1000 3000

Níveis de classificação do material a ser dragado

Segundo a CONAMA nº 344/04:

Nível 1: nível abaixo do qual prevê-se baixa probabilidade de efeitos adversos à biota;

Nível 2: nível acima do qual prevê-se um provável efeito adverso à biota.

PoluentesNíveis de classificação do material a ser dragado

(em unidade do material seco)Água DoceÁgua Salina/

SalobraNível 1Nível 2

Metais Pesados e Arsênio(mg/kg) Zinco (Zn) Nível 1

123Nível 2

315Nível 1

150Nível 2

410

Nível 1Nível 2


Operações de

dragagem

Transporte do material

dragado

Disposição final do

material dragado

Reutilização;Corpos hídricos;Confinamento.

Alternativas de

disposição final

Caracterização do material dragado

Alternativas de Disposição de Material Dragado


Reutilização do Material Dragado

Os usos benéficos dos materiais dragados podem ser separados em 4 amplas categorias:

Usos na Construção Civil

Usos em Agricultura, Horticultura e Reflorestamento

Proteção Costeira

Gestão Ambiental


Disposição em Corpos Hídricos Abertos - I


Disposição em Corpos Hídricos Abertos - II

a) Comportamento do Material Dragado durante e após a Dragagem


Disposição em Corpos Hídricos Abertos – III

b) Influência do ângulo de incidência na geometria do depósito


IMPACTOS DO LANÇAMENTO DE MATERIAL DE DRAGAGEM NO MAR – 1A FASE

Em áreas dispersivas temos que:

impacto sobre a qualidade da água é momentâneo e não significativo

afugentamento da fauna de grande mobilidade, também considerado pouco significativo

o transporte dos sedimentos pelas correntes deve ser monitorado


IMPACTOS DO LANÇAMENTO DE MATERIAL DE DRAGAGEM NO MAR – 2A FASE

Em áreas dispersivas temos que:

parte do material colapsa no fundo soterrando a fauna bentônica

O impacto físico sobre a fauna bentônica dificulta a avaliação do impacto por eventual contaminação

o transporte dos sedimentos pelas correntes de fundo é mais difícil de ser previsto e modelado mas também pode ser monitorado


Disposição em Locais Confinados

As Áreas de Disposição Confinada (ADC) – ou Confined Dredging Facilities (CDF) – vêm sendo cada vez mais utilizadas no mundo inteiro. A função deste tipo de área é confinar o material dragado contaminado, de forma a que sejam minimizados os efeitos que produz sobre a saúde humana e sobre o ambiente, em geral.

Áreas de Disposição Confinada (ADC)

Áreas de Disposição Confinada são áreas construídas artificialmente, cercadas por diques e destinadas a conter os

materiais dragados contaminados, a fim de impedir seu vazamento para o meio ambiente.


Tratamento do Material Contaminado

Os processos de tratamento dos materiais contaminados são:

Pré-tratamento. Tratamento físico-químico. Tratamento biológico. Tratamento térmico. Tratamento eletrocinético. Cimentação ou Imobilização.


DIRETRIZ DE DRAGAGEM LC72 – Resolução LC.52(18) -Specific Guidelines for Assessment of Dredged Material

NECESSIDADE DE DRAGAR

CARACTERIZAÇÃO DOMATERIAL DRAGADO

O MATERIAL ÉACEITÁVEL?

SIM

NÃOO MATERIAL

PODE SETORNAR

ACEITÁVEL?

FONTES DECONTAMINAÇÃO

USOBENÉFICO ÉPOSSÍVEL?

IDENTIFICAR E CARACTERIZARLOCAL DE DISPOSIÇÃO

DETERMINAR OS IMPACTOSPOTENCIAIS E PREPARARHIPÓTESES DE IMPACTO

EXPEDIRPERMISSÃO?

IMPLEMENTAR O PROJETO EMONITORAR AS

CONFORMIDADES

USO BENÉFICO

MONITORAMENTO EAVALIAÇÃO

OUTRO

NÃO

SIM

NÃO

NÃO

SIM

SIM

Representação do limite da convenção

ANÁLISES QUÍMICAS? ECOTOXICIDADE?


Processo de avaliação do material de dragagem e da área de disposição segundo a Resolução CONAMA 344/04

QUAIS DIRETRIZES DE QUALIDADE DE SEDIMENTO?


Nível

1

Nível

2?????Maior Maior

probabilidade de probabilidade de efeitos adversosefeitos adversos

Grupo I Grupo II Grupo III

Dispensa estudos para disposição

Requer análises ecotoxicológicas

Requer estudos detalhados dos impactos

Pequena Pequena probabilidade de probabilidade de efeitos adversosefeitos adversos

Definição dos Níveis de Contaminação


ESTUDOS NO LOCAL DE DRAGAGEM

ESTUDOS NO LOCAL DE DISPOSIÇÃO


MODELO CONCEITUALDragagem e Disposição Marítima

Fonte: Workshop CPEA/FUNDESPA


MODELO CONCEITUALMonitoramento Ambiental

Fonte: Workshop CPEA/FUNDESPA


Dificuldades e Problemas da Aplicação da Resolução 344/04

• Cada porto no Brasil tem uma solução diferente para a disposição do material de dragagem;

• As áreas de disposição são muito heterogêneas – necessidade de estudos caso-a-caso;

• Desconhecimento dos valores de “background” regional;

• Subjetividade na interpretação dos “impactos significativos” no local de lançamento;

• Não há padronização metodológica – coleta, tratamento das amostras, análises;

• Poucas alternativas para avaliação ecotoxicológica de sedimentos – poucos testes padronizados ou normatizados;

• Falta de uniformidade entre os órgãos de controle ambiental;

• Falta de laboratórios que realizem as análises químicas e ecotoxicológicas de forma a cumprir corretamente o preconiza a resolução.


Perspectivas e Necessidades Futuras• Padronização dos dados gerados

• Compilação de dados que são gerados nos processos de licenciamento

• Criação de um banco de dados brasileiro

• Redefinição de padrões de qualidade de sedimentos daqui a 5 anos

• Encurtar a distância entre:

Geração do conhecimento científico

Aplicação prática por parte dos

empreendedores

Incorporação na legislação e

políticas públicas


Monitoramento ambiental permanente, com a identificação da qualidade da água, dos sedimentos e das comunidades bentônicas;

A modelagem matemática da hidrodinâmica das correntes na área portuária, com cenários de dados pré-dragagem, durante e pós-dragagem;

Plano de monitoramento dos impactos da atividade de dragagem tanto na área dragada quanto na de descarte;

Modelagem da dispersão de pluma de sedimentos nas áreas de descarte e dragagem;

Monitoramento das atividades pesqueiras desenvolvidas na área de influência direta das atividades de dragagem e de descarte e suas interações.

Perspectivas e Necessidades Futuras


Companhia Docas do Estado de São Paulo – CODESP

www.portodesantos.com.br

EIA-RIMA para a Dragagem de Aprofundamento do Canal de Navegação e Bacias de Evolução do Porto Organizado de Santos - SP

http://www.portodesantos.com.br/


Avanços no controle da poluição:

• Implementação de programas de controle das fontes atmosféricas

• Implementação de programas controle dos efluentes industriais

Sedimentos – passivo ambiental

Fontes:

• Henri Borden

• Efluentes industriais

• Fontes difusas

FONTES DE POLUIÇÃO DO SISTEMA ESTUARINO DE SANTOS E SÃO VICENTE


FONTES DE POLUIÇÃO E ÁREAS DE DISPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS


ESTUDOS REALIZADOS NO

CANAL DO PORTO DE SANTOS

Compilação de dados:

• CETESB

• CODESP

• Trabalhos de pesquisa

• Novas coletas


Ponta do Munduba Ilha da Moela

1 2 3

4 5 6

7 8 95’

24°

46°20’W

Fonte: Carta 1711, DHN - Marinha do B rasil, 1998

ESTUDOS REALIZADOS NO

LOCAL DE DISPOSIÇÃO DE

SEDIMENTOS

• Análises químicas

• Ensaios ecotoxicológicos

• Modelagem matemática

Tipos de estudos:


MODELAGEM MATEMÁTICA – DISPERSÃO DOS SEDIMENTOS – simulação para 5 dias após lançamento

(sedimento na coluna d’água)


MODELAGEM MATEMÁTICA – DISPERSÃO DOS SEDIMENTOS – simulação para 5 dias após lançamento

(sedimento depositado no fundo)


Baía de Sepetiba: Monitoramento AmbientalBaía de Sepetiba: Monitoramento AmbientalEstações de Amostragem de SedimentosEstações de Amostragem de Sedimentos

Companhia Docas do Estado do Rio de Janeiro – CDRJ

www.portodorio.com.br DOCAS DO RIO

http://www.portodorio.com.br/


Baía de Sepetiba: Background RegionalBaía de Sepetiba: Background RegionalBAÍA DE SEPETIBA

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75

Número de Dados

Zinc

o (µ

g/g)

5090

CASO 1 CASO 2 CASO 3

Background RegionalContaminado

1° Nível de Ação

25


A-12A-13A-11


Baía de Sepetiba: Background RegionalBaía de Sepetiba: Background RegionalBaía de Sepetiba

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75

Número de Dados

Cád

mio

(µg/

g)

Background Regional

25

5090

CASO 1 CASO 2 CASO 3



Contaminado

A-13A-12A-11


Baía de Sepetiba:Baía de Sepetiba:Concentração de Zinco nos SedimentosConcentração de Zinco nos Sedimentos


Os estudos complementares visaram avaliar a forma como os metais pesados reagem diante das variações físico-químicas do ambiente e a sua dinâmica, considerando que a determinação das concentrações desses poluentes nos sedimentos não indica, de fato, um risco iminente.

A interação de componentes, tais como; a hidrodinâmica, as variações entre as fases de marés, as direções e velocidades de correntes na coluna d'água, a granulometria, a presença de carbono orgânico, a presença de sulfetos, e o potencial redox, são fatores que, entre outros, fundamentam a mobilidade dos metais no ecossistema aquático

Esta diferenciação entre os metais demonstra que a dinâmica de cada metal é distinta; o manejo da contaminação, portanto, não deve considerar todos os metais, mas sim caso a caso.

Baía de Sepetiba:Baía de Sepetiba:Estudos Complementares – Mobilidade dos MetaisEstudos Complementares – Mobilidade dos Metais


O modelo AVS¹/SEM², que determina a toxicidade de um sedimento devido a sua concentração em metais, permitiu distinguir áreas relativamente sensíveis, devido a sua baixa concentração de sulfetos, localizadas nas proximidades da ilha de Jaguanum.

O estudo demonstrou que as concentrações de zinco e cádmio na Baía de Sepetiba são elevadas, mas devido às igualmente elevadas concentrações de sulfetos, sua toxicidade ainda é baixa.¹ Extração dos sulfetos voláteis em meio ácido

² Quantificação dos metais simultaneamente extraídos

Baía de Sepetiba:Baía de Sepetiba:Estudos Complementares – Modelo de AtenuaçãoEstudos Complementares – Modelo de Atenuação


INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIAINSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA(REAL ACADEMIA DE ARTILHARIA, FORTIFICAÇÃO E DESENHO,1792)(REAL ACADEMIA DE ARTILHARIA, FORTIFICAÇÃO E DESENHO,1792)

José Carlos C. AmorimJosé Carlos C. AmorimChefe da Subdivisão de Pesquisa e ExtensãoChefe da Subdivisão de Pesquisa e Extensão

[email protected]@ime.eb.brTel.: 21-2546-7026Tel.: 21-2546-7026

propriedades do material dragado

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