1,721,005 research outputs found
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Development and application of methods for characterization of fractured aquifers using water wells
Get PDFOs aquíferos fraturados são reservatórios de água doce importantes no Brasil (recobrem cerca de 36% do território), e entender os mecanismos que controlam a sua dinâmica hidráulica e hidroquímica tem grande valor científico e prático relevante para a sociedade. Ainda assim, este tipo de aquífero é pouco estudado se comparado aos meios porosos. Esta disparidade ocorre devido às características intrínsecas desse tipo de aquífero, que lhes conferem elevado grau de complexidade, pela sua heterogeneidade e anisotropia, e inacessibilidade. Tendo em vista a dificuldade de acesso aos aquíferos fraturados, é importante que se faça uso racional e eficiente dos poços tubulares, utilizados para abastecimento e, portanto, presentes em grande parte do território. Seu uso apresenta desafios para estudos de hidrogeologia e ambientais. Visando contribuir para o avanço dessa área do conhecimento, esta tese se propõe a aplicar e desenvolver os métodos de trabalho para a caracterização de aquíferos fraturados e incorporar técnicas amplamente utilizadas internacionalmente ao cenário brasileiro. Para tanto, são abordados, em detalhe, aspectos desde o planejamento até a interpretação integrada dos resultados. As técnicas utilizadas deram ênfase aos aspectos construtivos do poço, às características físicas e estruturais da rocha e às propriedades hidráulicas e hidroquímicas do poço e do aquífero. Para isso, foram utilizados equipamentos de geofísica de poços e obturadores para ensaios hidráulicos e amostragem de água. A aplicação de métodos de caracterização de fluxo em furo aberto compreendeu o aprimoramento da técnica de processamento e análise de dados para obtenção de parâmetros hidrogeológicos, resultando em uma nova versão do software FLASH. Quanto ao uso de obturadores, foi desenvolvida uma unidade móvel para ensaios hidráulicos e amostragem de água subterrânea em trechos discretos. O método foi aplicado em 29 poços tubulares e aprimorado a partir da experiência adquirida. O enfoque dado nesta pesquisa tem viés metodológico e propõe contribuir com o planejamento e execução de trabalhos em aquíferos fraturados. O método estabelece a forma de utilização de técnicas geofísicas e hidráulicas, em furos abertos e porções discretas com uso de obturadores. Ele tem uma progressão em três etapas: preliminar; geofísica; e ensaios hidráulicos e amostragem com obturadores. A etapa de geofísica faz uso de oito sondas de forma sequencial: câmera, cáliper, gama, ótico, acústico, resistividade, temperatura e condutividade ou resistividade do fluido, flowmeter. Os principais aspectos que influenciam a qualidade dos trabalhos realizados em poços são o método utilizado na perfuração do poço; a condição em que o poço se encontra; a preparação adequada da etapa de campo; a sequência de execução das técnicas de caracterização; os procedimentos de coleta de dados; e os procedimentos de processamento e análise dos dados.Fractured aquifers are an important freshwater reservoir in Brazil (they cover approximately 36% of the territory) and understanding the mechanisms that control its hydraulic and hydrochemistry dynamics has relevant scientific and practical value to society. Yet they still barely studied in comparison with porous media. This discrepancy occurs due to the intrinsic characteristics of this type of aquifer, attributable to an elevated grade of complexity, as a result of its heterogeneity and anisotropy, and inaccessibility. Bearing in mind the difficulty of accessibility to fractured aquifers, it is important to make a rational and efficient use of wells drilled for water supply and therefore present in large parts of the areas. However, its use presents challenges for hydrogeological and environmental studies. Envisaging the contribution for the advancement of this area of knowledge, this thesis proposes the application and development of procedures for the characterization of fractured aquifers and to incorporate widely used techniques abroad to the Brazilian scenario. Therefore, aspects from planning to integrated interpretation of results are covered in detail. The techniques utilized emphasized the well construction aspects, the physical and structural characteristics of the rock as well as the hydraulic and hydrochemistry properties of the well and aquifer. To accomplish that, it was used borehole geophysics tools and straddle packers for hydraulic testing and groundwater sampling. The application of open hole characterization methods included the improvement of a computer program for flow-log analysis of single holes and data analysis to obtain hydrogeological parameters. As for the use of packers, a mobile unity was developed for hydraulic testing and sampling of water in discreet intervals. This method was applied in 29 water wells and improved according to the experience gained. This research focuses on methodological aspects and therefore intends to contribute with the planning and execution of fieldwork in fractured aquifers studies. The method establishes the use of geophysical and hydraulic techniques in open holes and discrete portions with packers. It has a progression in three stages: preliminary; borehole geophysics; and hydraulic testing and sampling with packers. It was used a sequence of eight borehole geophysics as camera, caliper, gamma, optical, acoustic, resistivity, fluid temperature and conductivity or resistivity and flowmeter. The main aspects that influence the quality of the work are the drilling method; the well condition; proper preparation of the fieldwork; the sequence of the characterization techniques; the data collection procedures; and data processing and analysis procedures
Tiered analytical approach to determination of hydrocarbon fingerprint in soil vapor samples: Residential Neighborhood Volta Grande IV, Volta Redonda, RJ, Brazil
No full textAnálises ambientais convencionais, possibilitam a determinação e a quantificação de um grupo limitado de hidrocarbonetos. Muitas vezes este tipo de análise não permite diferenciar fontes de contaminações subsuperficiais daquelas associadas ao background ambiental atmosférico. Para possibilitar uma melhor compreensão quanto a natureza, origem e idade das contaminações, em diferentes matrizes ambientais, métodos específicos para a determinação de assinaturas químicas foram desenvolvidos nas últimas duas décadas. Devido a crescente necessidade da identificação de fontes de contaminações em cenários complexos, envolvendo a presença de múltiplas fontes de contaminação, o foco das pesquisas concentrou-se no desenvolvimento de abordagens analíticas flexíveis, aplicadas de forma escalonada, que facilitam a análise composicional detalhada pelo uso de técnicas de cromatografia gasosa e métodos auxiliares, que determinam uma ampla gama de hidrocarbonetos de petróleo individuais. Neste contexto, o desenvolvimento da abordagem escalonada é baseado na análise da composição de derivados de petróleo, carvão e subprodutos originados pelo processo de combustão, e o comportamento cromatográfico dos constituintes maiores e menores de cada uma dessas assembleias. Para investigar a origem de hidrocarbonetos presentes no solo e nos vapores subsuperficiais do Bairro Residencial Volta Grande IV, a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) realizou uma avaliação geoforense, baseada no uso de uma abordagem escalonada para a determinação de assinaturas químicas de hidrocarbonetos detectados em estudos ambientais prévios. O objetivo da avaliação foi diferenciar assinaturas químicas relacionadas a presença de resíduos compatíveis com a atividade siderúrgica, daquelas contaminações associadas ao background urbano típico. Nas amostras de solo, foram analisados Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (HTP), HTP Fingerprint, Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclicos (HAPs) e biomarcadores, e, nas amostras de vapores do solo, foram analisados COVs (método TO-15) e PIANO (método TO-15 modificado). Os resultados indicaram que o solo da porção leste do Bairro VGI V apresentou assinaturas químicas similares ao alcatrão de hulha; compatível com a esperada para resíduos siderúrgicos, e as amostras coletadas nas demais regiões, foram obtidas assinaturas químicas compatíveis com gasolina fresca, asfalto degradado e fuligem, compatíveis com um cenário típico de ocupação urbana. Resíduos siderúrgicos foram delimitados na região leste do Bairro VG IV (cerca de 10% da extensão total da área avaliada), em uma camada contínua de 1,5 m de espessura, posicionada a 1,5 m de profundidade. A utilização de ferramentas geoforenses, auxiliou na identificação da fonte dos hidrocarbonetos na área de estudo, diferenciando ocorrências associadas ao background urbano, daquelas compatíveis com resíduos de origem siderúrgica. Apesar da extensa literatura existente a nível internacional, a principal aplicação da ferramenta é focada em contaminações relacionadas a vazamentos de petróleo e derivados. Neste contexto, a presente pesquisa contribui com o avanço do uso de ferramentas químicas forenses em diversos cenários, incluindo a identificação de assinaturas relacionadas ao processo siderúrgico em cenários com a presença de múltiplas fontes de contaminação e diversos graus de intemperismo.Conventional environmental analyses allow the determination and quantification of a limited group of hydrocarbons. This type of analysis is often unable to differentiate between subsurface contamination sources and atmospheric environmental background. To better understand the nature, origin and age of contamination in different environmental matrices, specific methods for the determination of chemical signatures have been developed over the last two decades. Due to the increasing need to identify sources of contamination in complex scenarios involving the presence of multiple sources, research efforts focused on the development of flexible, tiered analytical approaches that facilitate the detailed compositional analysis by means of gas chromatography techniques and auxiliary methods, which determine a wide range of individual petroleum hydrocarbons. In this context, the development of the tiered approach is based on the analysis of the composition of petroleum products, coal and combustion byproducts, and the chromatographic behavior of the largest and smallest constituents of each of these assemblies. In order to investigate the origin of hydrocarbons present in the subsurface soil and vapors of Volta Grande IV neighborhood, Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) carried out a geoforensic assessment based on a tiered approach for the determination of chemical signatures of hydrocarbons detected in former environmental studies. The goal of the evaluation was to differentiate chemical signatures related to the presence of residues compatible with the steel industry from the contaminations associated with typical urban background. In the soil samples, Total Petroleum Hydrocarbons (TPH), TPH fingerprint, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and biomarkers were analyzed and, in the soil vapor samples, VOCs (TO-15 method) and PIANO (modified TO-15 method) were analyzed. The results indicated that the soil of the eastern portion of VG IV showed chemical signatures like coal tar; consistent with what was expected for steelmaking waste and, in the samples collected in the remaining regions, chemical signatures were compatible with fresh gasoline, weathered asphalt and soot, compatible with a typical scenario of urban occupation. Steel industry residues were limited to the eastern region of VG IV (about 10% of the total evaluated area), in a continuous layer of 1.5 m of thickness, starting at 1.5 m below the surface. The use of geoforensic tools helped identify the source of the hydrocarbons in the target area, differentiating occurrences associated with urban background from those compatible with steel processing waste. Despite the extensive literature available internationally, the main application of the tool is focused on contamination related to spills of oil and its byproducts. The present research contributes to the advance of the use of forensic chemical tools in several scenarios, including the identification of signatures related to the steel process in scenarios with the presence of multiple sources of contamination and different degrees of weathering
not available
No full textO conhecimento sobre aquíferos fraturados ainda é muito limitado no Brasil, a maior dificuldade no desenvolvimento de novos trabalhos deve-se a grande complexidade no estudo desse tipo de aquífero, que apresenta altas heterogeneidade e anisotropia. Apesar do desenvolvimento de algumas pesquisas na última década, o atual cenário de estudos hidrogeológicos e ambientais carece de metodologias especializadas, que possam ser amplamente empregadas. Visando à expansão do conhecimento no campo hidrogeológico de meios fraturados, esta dissertação conduziu as etapas iniciais de investigação do aquífero fraturado em uma área industrial contaminada. Foram aplicados métodos não invasivos em escalas de investigação regional e de detalhe. As etapas de trabalho realizadas foram (1) a análise de lineamentos, traçados a partir de modelos digitais de elevação (MDEs), para observação dos principais trends estruturais da área de estudo; (2) Levantamento estrutural em afloramentos pelo método de scanlines, principal atividade desse estudo, com amostragem sistemática de dados de fraturas, e posterior tratamento e interpretação dos dados; (3) Levantamentos geofísicos pelos métodos de caminhamento elétrico e sísmica de refração para mapeamento local do topo rochoso e identificação de descontinuidades e estruturas em subsuperfície; (4) Correlação dos dados obtidos nas diferentes etapas e associação dos dados aos eventos tectônicos mais recentes descritos na literatura, inferindo quais grupos de fraturas apresentam maior propensão à atividade hidráulica. Foram identificados dois trends estruturais principais de lineamentos, de direções NW-SE, com lineamentos mais numerosos e curtos, e NE-SW, com lineamentos mais longos, cortando os lineamentos NW-SE. A amostragem estrutural identificou três grupos de fraturas: (1) fraturas de mergulho de baixo ângulo, de atitudes dispersas, com indícios de campo para fluxo de água; (2) fraturas NW-SE, de alto ângulo de mergulho, possivelmente mais ativas hidraulicamente por reativação pelo evento neotectônicomais intenso, de transcorrência dextral E-W; (3) fraturas ENE-WSW, de alto ângulo de mergulho, possivelmente mais ativas hidraulicamente por reativação pelo evento neotectônico mais recente, distensão NW-SE. Na escala de maior detalhe, as estruturas observadas nos perfis geofísicos apresentaram ótima correlação com os lineamentos traçados sobre o sítio industrial, o que possibilitou a inferência das áreas com maior potencial para fluxo de água no aquífero fraturado local.The knowledge on fractured aquifers is still very limited in Brazil, the biggest difficult in the development of new works relays on the great complexity of this kind of aquifer, that presents high heterogeneity and anisotropy. In spite of some research in the past decades, the present scenario on environmental and hydrogeological researches lacks specialized methodologies with large applicability. Seeking the expansion of knowledge in the fractured aquifer\'s field, this project conducted the initial steps for the fractured aquifer\'s investigation on a contaminated industrial site. Noninvasive methods applied in regional and local scales were: (1) lineament analysis, tracing lineaments over digital elevation models (DEMs), in order to observe regional structural trends for the studied area; (2) structural survey in outcrops using the scanline method, systematically sampling data from joints, and then treating and interpreting the data; (3) geophysical survey with electroresistivity and seismic methods for underground mapping and location of structures and discontinuities; (4) data correlation for the different steps and association with recent tectonic events described in literature, concluding which joint groups present higher tendency for hydraulic activity. There were identified two structural trends of lineaments, oriented NW-SE, with more numerous and shorter lineaments, and NE-SW, with longer lineaments, that cut the NW-SE lineaments. The structural survey in outcrops identified three joint groups: (1) low angle joints, with disperse attitudes, that show field indications for water flux; (2) high angle joints oriented NW-SE, likely with high hydraulic activity due to the reactivation by the intense dextral transcurrent tectonic event; (3) high angle joints oriented ENE-WSW, likely with high hydraulic activity due to the reactivation by the most recent tectonic event, a NW-SE distension. In a scale of detail, the geophysical methods presented great correlation with the lineaments traced over the industrial site, what made possible determine the areas with higher potential for underwater flux in the local fractured aquifer
Modelos conceituais temporais para gerenciamento de áreas complexas contaminadas, com base em um caso de remediação de plumas combinadas com solventes clorados em aquífero intemperizado e fraturado
No full textContaminated properties and regions, mainly abroad, have been named as Complex Areas due to the existence of technical or non-technical challenges that require atypical longer timelines and management for their restoration. In the United States of America 9.5% of all their identified contaminated sites (126 thousand) have been considered as complex from a hydrogeologic and contaminant perspective. In Europe, continental initiatives were developed to recognize and learn from the complex, large and prominent brownfields. In Brazil, the State of Sao Paulo has classified 18 sites as Critical Areas, a type of Complex Area, representing 0.27% of the total amount (6.6 thousand) of currently know contaminated areas. This research main objective is to evaluate Complex Area management and contribute with its enhancement, based on the development of a more clear and holistic conceptual site model for a remediated site in São Paulo, Brazil, that presented commingled plumes including within former abstraction wells in fractured bedrock. Its complex challenges were evaluated and detailed spatially and temporally with the development of a Temporal Conceptual Model, defined in this study. Several tools were applied, including Compound Specific Isotopic Analysis (for carbon and chlorine) with geoforensic approach, bedrock logging and implicit modelling. Prior to full scale remediation of the study area, an off-site source area with unknown history and limited access presented lower 13C values (-6.5 to -1.8 for 1,2-Dichloroethane) and distinct signature than that determined for the downgradient on-site source area (+8.6 to +20.0). Intermediate 13C values for 1,2-Dichloroethane were identified further downgradient, within a commingled plume configuration. After bioremediation and thermal treatment, isotopic fractionations were identified. In the former main abstraction well concentrations have continuously dropped over the last 9 years, to below potability limits. Multiple lines of evidence and the site rehabilitation (formally agreed after 22 years management) confirmed the interventions in the area benefited from the using the Temporal Conceptual Model and aspects of Adaptive Management for Complex Areas, such as the definition of intermediate objectives, continuous refinement of the conceptual model and remediation adjustments. In Brazil and other countries there are possibly many other sites similar to this area, with technical and non-technical challenges that prevent meeting objectives in typical timeframes. It is recommended that Complex Areas shall be further identified and managed following international recommendations, while also contemplating local considerations and adaptations, such as: 1) include in the definition of Complex Areas that the challenges should demonstrably present high complexity and require atypical times for rehabilitation (data indicates it typically takes 15 years in São Paulo); 2) consider as a technical challenge the extensive heterogeneous weathering profile, typical of humid tropical regions; 3) consider as a technical and non-technical challenge the high number of unregistered abstraction wells; 4) consider as a non-technical challenge the existence of social-economic conflicts; 5) evaluate in detail, including with isotopic studies, the possible presence of commingled plumes; 6) progressively develop Temporal Conceptual Models (clear and holistic).Propriedades e regiões contaminadas, principalmente no exterior, têm sido nomeadas como Áreas Complexas devido à existência de desafios técnicos ou não técnicos que exigem prazos e gerenciamentos mais longos atípicos para sua restauração. Nos Estados Unidos da América 9,5% de todas as áreas contaminadas identificadas (126 mil) foram consideradas como complexas da perspectiva hidrogeológica e da contaminação. Na Europa, foram desenvolvidas iniciativas continentais para reconhecer e aprender sobre áreas que fossem complexas, grandes e proeminentes. No Brasil, o Estado de São Paulo classificou 18 áreas como Áreas Críticas, um tipo de Área Complexa, representando 0,27% do número total (6,6 mil) de áreas contaminadas atualmente conhecidas. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar o gerenciamento de Áreas Complexas e contribuir com o seu aprimoramento, tendo como base o desenvolvimento de um modelo conceitual mais claro e holístico para uma área remediada em São Paulo, Brasil, que apresentou Plumas Combinadas inclusive em antigos poços de captação em rocha fraturada. Os seus desafios complexos foram avaliados e detalhados espacial e temporalmente com o desenvolvimento de um Modelo Conceitual Temporal, definido neste estudo. Várias ferramentas foram aplicadas, incluindo Análise Isotópica de Compostos Específicos (para carbono e cloro) com abordagem geoforense, perfilagem do meio fraturado e modelagem implícita. Antes da remediação final da área de estudo, uma área fonte externa com histórico desconhecido e acesso limitado apresentava valores de 13C mais baixos (-6,5 a -1,8 para 1,2- Dicloroetano) e assinatura distinta daquela determinada na área fonte interna localizada à jusante (+ 8,6 a +20,0). Valores intermediários de 13C para 1,2- Dicloroetano foram identificados em região mais à jusante, em uma configuração de Pluma Combinada. Após a bioremediação e tratamento termal, fracionamento isotópico foi identificado. No principal antigo poço de captação as concentrações tem continuamente caído há 9 anos, para abaixo de limites de potabilidade. As múltiplas linhas de evidência e a reabilitação do local (formalmente acordada após 22 anos de gerenciamento) confirmaram que as intervenções na área se beneficiaram do uso do Modelo Conceitual Temporal e de aspectos da Gestão Adaptativa para Áreas Complexas, como a definição de objetivos intermediários, contínuo refinamento do modelo conceitual e ajustes na remediação. No Brasil e em outros países, possivelmente existem muitos outros locais semelhantes a esta área, com desafios técnicos e não técnicos que impedem o cumprimento dos objetivos em prazos típicos. Recomenda-se que mais Áreas Complexas sejam identificadas e gerenciadas seguindo recomendações internacionais, contemplando também considerações e adaptações locais, tais como: 1) incluir na definição de Áreas Complexas que os desafios devem comprovadamente apresentarem alta complexidade e exigir tempos atípicos para reabilitação (dados indicam que tipicamente leva 15 anos em São Paulo); 2) considerar como desafio técnico o heterogêneo extenso manto de intemperismo, típico de regiões tropicais úmidas; 3) considerar como desafio técnico e não técnico o alto número de poços de captação não outorgados; 4) considerar como um desafio não técnico a existência de conflitos socioeconômicos; 5) avaliar detalhadamente, inclusive com estudos isotópicos, a possível presença de Plumas Combinadas; 6) progressivamente desenvolver Modelos Conceituais Temporais (claros e holísticos)
Bench test for treatability assessment of chlorinated solvent-impacted groundwater using nanometric zero valent iron (nZVI)
No full textEste estudo constituiu uma pesquisa de tratabilidade de impactos por solventes clorados, mapeados em detalhe no horizonte granular/saprolítico em uma área do bairro de Jurubatuba (São Paulo, Brasil). Foi utilizada abordagem de ensaios de coluna, para comprovar a eficácia da tecnologia de redução química in situ por injeção de suspensão de ferro zero valente nanométrico (nZVI). A tecnologia vem sendo desenvolvida e aplicada em outros países com sucesso relevante do ponto de vista de eficácia e efeitos colaterais reduzidos para o meio subterrâneo aplicado. A área de estudo considerada conta com extenso arcabouço de dados e caracterização conceitual do ponto de vista do entendimento da distribuição vertical das concentrações de contaminantes clorados, ao longo dos horizontes granulares e transição para aquífero fraturado, de forma que a distribuição de massa, através dos compartimentos e fases in situ, é conhecida. Para atingir tal objetivo, foi considerado um ensaio de bancada com colunas de Plexiglass®, preenchidas por material poroso, com circulação de solução a concentrações conhecidas, sob vazões controladas e com portas de amostragem em distintos pontos da coluna, visando avaliar o estabelecimento de uma zona reativa. Foram utilizados dois materiais litológicos, sendo um litotipo saprolítico da área de interesse e uma areia fina quartzosa (controle), utilizando ainda água subterrânea coletada do horizonte alvo (104 ppb em campo), mais propício para o objetivo do teste, refletindo a massa em fase dissolvida. O teste se propôs ainda a observar o controle mineralógico/estrutural dos diferentes horizontes utilizados para avaliar o tipo de resposta e desafios operacionais que pudessem ser esperados em escala de teste piloto/full scale. O estudo permitiu verificar a eficácia do reagente na tratabilidade de concentrações de etenos clorados em concentrações de entrada da ordem de 10³ ppb em ensaio de bancada, com clara alteração de parâmetros físico-químicos (alcalinização e redução do potencial redox). O abatimento de concentrações na saída das colunas atingiu eficácia da ordem de 85 a 90% em relação às concentrações de entrada. A cinética química se mostrou interessante uma vez que não foi observada a geração de cloreto de vinila e, em paralelo, um expressivo aumento na concentração de cloreto (de 20 a 35-40 mg/L), indicando um perfil de reatividade química agressivo à destruição da ligação C-Cl em favor da geração da ligação C-H. Efeitos hidráulicos foram observados, como redução de porosidade e criação de caminhos preferenciais por fraturamento hidráulico, o que impactou na dinâmica de transporte, representando desafios técnicos comuns à escala de campo. O estudo permitiu concluir que, dentro das condições experimentais utilizadas, é possível argumentar em favor da aplicação do insumo em campo, uma vez observadas as variáveis relevantes a uma entrega e tempo de reação compatíveis com a mudança de escala.This research involves a treatability study of impacts caused by chlorinated solvents mapped in detail in an area in the Jurubatuba district (São Paulo Brazil). An approach using soil columns to test the efficacy of a chemical reduction technology based on nanometric zero valent iron (nZVI) was employed, which has been developed and applied abroad with relevant success when effectiveness and reduced collateral in the subsurface environment effects are concerned. The area in which materials were sampled for the experiment relies on an extensive database and conceptual model characterization, where the vertical distribution of the concentrations is well understood throughout the granular aquifer and the transition zone into the fractured aquifer. To meet such objective, bench test protocols were followed. Plexiglass® columns were packed with porous materials, through which contaminated groundwater was percolated at known concentrations and flow rates. Discrete sampling was carried out along the experimental apparatus. The columns were packed with two distinct geological materials, one being a saprolitic gneiss from the contaminated site, in the most impacted horizon from which the groundwater sample used in this test was collected, reflecting the magnitude of dissolved phase concentrations found in the field (104 ppb). The study allowed to verify the effectiveness of nZVI in treating chlorinated ethenes at entry concentrations of 10³ ppb throughout the bench test with evident alteration of physical-chemical parameters (alkalinization and ORP reduction). cVOC concentration destruction reached levels of 10-15 % in relation to entry concentrations at every timestep. The chemical kinetics proved nZVI to be a viable reagent once vinyl chloride was not generated, which was corroborated by a substantial increase in Cl- (20 at baseline to 35-40 mg/L), pointing at an aggressive reaction towards de C-Cl covalent bonds in favor of the generation of C-H bonds (ethene). Hydraulic effects were observed such as porosity reduction and preferential pathways creation through hydraulic fracturing, which was observed to have impacted on the expected transport and reactivity dynamics. This was interpreted as representative of typical challenges found in the field. The test looked at the mineralogical/structural control of the different materials used to assess what kind of response and operational challenges would be expected in a pilot or full-scale version of the employment of the nZVI-induced dichlorination. It was possible wo conclude that within the experimental conditions used herein, it is possible to argue in favor of a field application, once observed the relevant variables towards an adequate reagent delivery and reaction time compatible with the upscaling and inherent complexities
not available
No full textA construção de um modelo conceitual hidrogeológico bem desenvolvido é fundamental no processo de investigação da contaminação de aquíferos fraturados, sendo também importante em áreas contendo manto de intemperismo, que representa o primeiro reservatório aquífero em conexão hidráulica com o meio de porosidade por fraturas da rocha sã, subjacente. Este trabalho visa contribuir com o desenvolvimento deste tema, apresentando os resultados obtidos em um estudo de caso que utilizou diversas ferramentas de investigação de poços tubulares no aquífero fraturado, como imageadores acústico (ATV) e ótico (OTV), medidores de vazão tipo heat pulse flowmeter (HPF) e obturadores. Para isto, dois poços tubulares foram perfilados, provendo dados estruturais para a caracterização do aquífero fraturado, enquanto os dados do HPF e dos obturadores forneceram dados hidráulicos e possibilitaram a definição de trechos para a coleta e análise química de amostras discretas de água subterrânea. Teste de bombeamento e teste hidráulico do tipo cross-borehole com o uso do HPF foram realizados para a avaliação das conexões entre os aquíferos e os poços tubulares. Na área dois aquíferos foram identificados: (1) o aquífero do manto de intemperismo, livre, de porosidade intergranular e delgado, situado sobre (2) o aquífero fraturado, de natureza livre a semiconfinado, de porosidade secundária, formado por um granito foliado. No aquífero fraturado quatro grupos de fraturas foram reconhecidos, sendo os Grupos I e II, de direção N60W a N60E e mergulhos inferiores a 40°, os mais importantes para o fluxo. Os testes hidráulicos demonstraram conexão entre o aquífero do manto de intemperismo e o aquífero fraturado pelas fraturas rasas do Grupo I que são mais transmissivas em relação aos demais grupos, transportando o contaminante. Já a conexão entre as fraturas interceptadas pelos poços tubulares ocorre predominantemente pelas fraturas mais profundas (>140 metros de profundidade) do Grupo II, que representam uma segunda zona mais transmissiva, conectando hidraulicamente os poços e possibilitando o transporte dos contaminantes pelo aquífero fraturado. A utilização das ferramentas junto aos resultados obtidos demonstraram a aplicabilidade e a importância da investigação do aquífero fraturado no contexto de gerenciamento de áreas contaminadas e levantam a discussão da extrapolação das observações hidráulicas e estruturais realizadas para outras áreas no contexto do Complexo Embu na Região Metropolitana de São Paulo.The construction of a well-developed hydrogeological conceptual model is fundamental in the investigation of contaminated fractured aquifers, being also important in areas containing weathering mantle, which represents the first aquifer in hydraulic connection with the fracture porosity of the subjacent unaltered rock. This study aims to contribute to the development of this theme, presenting the results obtained in a case study that used tools to investigate tubular wells in the fractured aquifer, such as acoustic (ATV) and optical (OTV) televiewers, heat pulse flowmeter (HPF) and packers. For this, two tubular wells were investigated, providing structural data for the characterization of the fractured aquifer, while the HPF and packers provided hydraulic data and allowed the definition of intervals for the collection and chemical analysis of discrete groundwater samples. A pumping test and crossborehole test with HPF were used to evaluate connections between the aquifers and the tubular wells. In the site, two aquifers were identified: (1) the weathering mantle aquifer, unconfined with intergranular porosity and slender, situated over (2) the fractured aquifer, unconfined to semi-confined with secondary porosity supported by a foliated granite. Four groups of fractures were recognized in the fractured aquifer, Group I and II, with directions N60W to N60E and dips below 40°, which are the most important to the flow. The hydraulic tests showed the connection between the aquifers by the shallow fractures of Group I, which are more transmissive to the other groups, transporting the contaminant. The connection between the fractures intercepted by the tubular wells occurs predominantly by deeper fractures (>140 meters deep) of Group II, which represents a second, more transmissive zone, hydraulically connecting the wells and enabling the transport of contaminants through the fractured aquifer. The use of the tools together with their results demonstrated the applicability and importance of investigating the fractured aquifer in the context of contaminated areas management and raised the discussion of the extrapolation of hydraulic and structural observations to other areas in the context of the Embu Complex in the Metropolitan Region of São Paulo
not available
Get PDFÁreas industriais caracterizadas pela presença de contaminação por solventes organoclorados, podem, por vezes, apresentar contaminação em níveis aquíferos mais profundos, suportados por rochas metamórficas do embasamento cristalino, impactando a potabilidade do recurso hídrico subterrâneo. Métodos de investigação ambiental tradicionais, que embasam a criação de modelos conceituais e a remediação em fontes de contaminação em aquíferos porosos e rasos, não são normalmente aplicáveis no contexto de investigação de rochas fraturadas, que podem se apresentar em diferentes graus de intemperismo. Portanto, a criação de modelos conceituais de aquíferos fraturados intemperizados passa primeiramente pelo desenvolvimento de métodos de campo. O presente trabalho propõe a adequação e aplicação, de forma inédita na literatura nacional e internacional, do método denominado \"Discrete Fracture Network Approach\" (DFN), que compreende a utilização de tecnologias avançadas de investigação e de monitoramento da água subterrânea em rochas fraturadas, em uma área contaminada cujo arcabouço compreende rocha cristalina intemperizada, e que está localizada na região do Canal do Jurubatuba. O objetivo deste trabalho foi o de estabelecer o modelo conceitual da contaminação presente em um aquífero cristalino intemperizado a partir da aplicação em campo do método DFN, visando o entendimento, em nível de detalhe, das interações e mecanismos de transporte existentes entre os diferentes horizontes de intemperismo da rocha e os contaminantes organoclorados presentes. A metodologia proposta mostrou-se bastante aplicável e eficaz na elaboração do modelo conceitual no contexto geológico local. A utilização da amostragem de rocha em alta resolução permitiu definir a presença de PCE em valores de saturação residual, em zonas discretas do perfil vertical avaliado, preferencialmente associados ao contato litológico entre os litotipos encontrados ao longo dos horizontes de Solo de Alteração e Rocha Alterada Mole. Estas localidades abrigam 99% da massa de etenos-totais, tornando esse horizonte conceitualmente o alvo de ações de remediação. Na zona de transição entre a Rocha Alterada Mole e a Rocha Alterada Dura, definida pelo impenetrável ao método de perfuração, não foi verificada uma descontinuidade vertical da contaminação presente na matriz da rocha, indicando sua capacidade de armazenamento de massa. Ao longo do horizonte de Rocha Alterada Dura também é notada uma boa capacidade de atenuação natural do Tetracloroeteno (PCE) em fase dissolvida via degradação biótica. Neste trecho, apesar da massa de etenos-totais representar, neste caso, apenas 1,0% da massa total, as interações via difusão reversa entre o contaminante presente na matriz da rocha e em fase dissolvida pode gerar uma manutenção contínua do fluxo de massa vertical da contaminação para níveis mais profundos. Portanto, a caraterização adequada da porção de Rocha Alterada Dura é também parte fundamental do modelo conceitual e no direcionamento e definição de estratégias de remediação.Industrial areas characterized by the presence of contamination by chlorinated solvents can sometimes present impacts at deeper aquifer levels, supported by metamorphic rocks of the crystalline basement, impacting the potability of the deep groundwater resource. Traditional environmental research methods, usually applied in the development of conceptual models and remediation of source zones in porous and shallow aquifers, are not normally applicable in the context of fractured bedrock investigation. These rocks may present different levels of weathering. Therefore, the development of conceptual models of weathered fractured bedrock aquifers should initially consider the development of field methods. The adaptation of the \"Discrete Fracture Network Approach\" (DFN) is proposed in this thesis, as an innovative way in the national and international literature. This method includes the use of advanced investigation technologies in the characterization of a contaminated weathered crystalline bedrock aquifer, located in the region of the Jurubatuba Channel. The objective of this research is to apply the DFN method for establishing a detailed conceptual model, with respect to the processes related to contaminant migration and interaction within the bedrock matrix under different weathering horizons. The proposed methodology was very applicable and had a good efficiency for building the local conceptual geological model. The high-resolution rock sampling and analysis indicated the existence of PCE in concentrations related to residual NAPL saturation at discrete zones along the profile These zones are mainly related to the lithological contacts and interfaces among the saprolite and the soft weathered bedrock. Those interfaces comprise 99% of the total ethenes mass and therefore, conceptually indicate remedial target zones. The soft and hard weathered-bedrock transition zone, defined by the refusal depth for advancing hollow stem augers drilling methods, does not indicate a sharp decrease in the contaminant pattern within the bedrock matrix. This indicates that a contaminant storage capacity of the bedrock remains beyond this interface. A natural attenuation capacity related to biological degradation of the dissolved PCE was also observed along the vertical profile of the hard weathered-bedrock. In this horizon, even though the total mass represents only 1% of the total amount, contaminant back-diffusion can sustain dissolved concentration over time and maintain the continuous vertical mass flux into deeper parts of the aquifer. Therefore, the appropriate characterization of the hard weathered-bedrock horizon is also a key aspect in the conceptual model and in the definition of remedial strategies
Recharge estimate and hydrochemical and isotopic characterization of aquifers groundwaters in the Jurubatuba Canal region
No full textOs aquíferos da região do Canal do Jurubatuba são importantes no abastecimento industrial, comercial e residencial. Em 2001, foi detectada contaminação por solventes organoclorados nos solos e nas águas subterrâneas da região, atingindo o aquífero fraturado profundo, caracterizando risco para a população local e acarretando na paralisação de diversos poços de produção. Tratando-se de um aquífero fraturado, a contaminação apresentou-se complexa, devido a dificuldades na previsão de fluxos nesses sistemas. Este trabalho, inserido no projeto \"Bases técnicas para a gestão de áreas contaminadas por solventes clorados\" (GESOL), objetiva estimar a recarga dos aquíferos na região do Canal do Jurubatuba, por meio dos métodos de balanço hídrico, da variação do nível d\'água do aquífero e isotópico; realizar as caracterizações hidroquímica e isotópica (O, H, e Sr) das águas subterrâneas e das potenciais fontes de recarga (água da chuva rede de abastecimento de água e de esgoto); e integrar os resultados para avaliar a atuação dos processos naturais e das possíveis influências antrópica e da dinâmica das águas subterrâneas na sua composição. Os trabalhos incluíram o monitoramento de dados meteorológicos e da variação do nível d\'água subterrânea; e coleta de amostras de água para análises químicas e isotópicas. O acumulado de chuvas mensal e a respectiva variação do nível d\'água dos poços monitorados, evidenciaram que a recarga dos aquíferos está sendo efetiva sob pluviometria média acima de 100 mm, confirmada pelo monitoramento da zona não saturada. As análises isotópicas da chuva permitiram elaborar a reta meteórica local, que apresentou boa correlação com a reta meteórica global, além de evidenciarem haver relação entre a quantidade de precipitação mensal e a variação no enriquecimento de isótopos estáveis. O enriquecimento isotópico nos resultados das amostras e água e de fontes, observado durante o período prolongado de seca de 2013/2014, apresentou correlação com poços com maior contribuição de fonte antrópica na recarga naquele período, indicando influência de diferentes comportamentos do clima na composição das fontes de recarga e das águas subterrâneas. Os isótopos de Sr apresentaram razoável eficácia na identificação de fontes antrópicas da recarga, mas não permitiram a distinção entre essas fontes. As caracterizações hidroquímica e isotópica mostraram que os aquíferos avaliados apresentaram alteração na qualidade de suas águas, em maior ou menor grau, em diferentes níveis, em decorrência de contribuição de fontes de recarga antrópica. O amônio se mostrou o indicador mais eficaz na determinação de contribuição antrópica na recarga por esgoto, e a presença de nitrato reflete a potencial atuação de processos de nitrificação nas águas subterrâneas. Os resultados dos métodos físicos utilizados para o cálculo de recarga, considerando-se as limitações de cada método, indicaram valores muito próximos. A recarga potencial pelo método do balanço hídrico apresentou média anual de 18,84% e a estimativa de recarga média pelo método da variação do nível d\'água de 16,27% do total de precipitação. O método isotópico indicou média geral de 51,7% de contribuição antrópica na mistura das águas subterrâneas. A influência de fluxos ascendentes, identificada pelas cargas hidráulicas dos poços monitorados e pelas semelhanças hidroquímica e isotópica entre as águas dos poços profundos e rasos, está contribuindo para a mistura das águas subterrâneas dos aquíferos de porosidade intergranular.The aquifers in the Jurubatuba Canal region are important for the industrial, commercial and residential supply. In 2001, a contamination by organochlorine solvents was detected in the soils and groundwater in the region, reaching the deep fractured aquifer, posing risk for the local population and causing the interruption in several production wells. As the aquifer is fractured, the contamination was found to be complex, due to the difficulty to predict the flows in these systems. This study, part of the project called \"Technical base for the management of areas contaminated by chlorine solventes (1)\", aims at estimating the recharge of the aquifers in the Jurubatuba Canal region using water balance, water table flutuation and isotopic methods; developing the hydrochemical and (O, H and Sr) isotopic studies about the groundwater and the potential recharge sources (rainwater, water and sewage supply networks); and integrating the results in order to assess the action of natural processes and possible anthropic and dynamic influences in the groundwater composition. The studies have included monitoring meteorological data and groundwater level variation; and also collecting water samples for chemical and isotopic analyses. The total monthly rainfall and the correspondent variation of the water levels in the monitored wells have shown that the aquifers recharge has been effective, with an average rainfall above 100 mm, confirmed by the monitoring of the unsaturated zone. The isotopic analyses of the rainfall have enabled the elaboration of the local meteoric water line, which has presented a good correlation with the global meteoric water line, and they have also pointed out a relation between the monthly precipitation quantity and the variation in the enrichment of stable isotopes. The isotopic enrichment in the results of water and recharge sources samples, observed during the long dry period in 2013/2014, has presented a correlation with the wells that have a bigger contribution of anthropic source in the recharge of that period, indicating an influence of climate changes in the composition of the recharge sources and the groundwater. The Sr isotopes have presented a reasonable efficacy in the identification of anthropic recharge sources, but they have not allowed the distinction between these sources. The hydrochemical and isotopic characterizations have shown that the evaluated aquifers have presented a bigger or smaler alteration in their water quality in different levels, due to the contribution of anthropic recharge sources. Ammonium was found to be the most efficient index to determine the anthropic contribution for the sewage recharge and the presence of nitrate reflects the potential action of nitrification processes in the groundwaters. The results of the physical methods used for the recharge calculation, considering the limitations of each method, indicated very close values. The potential recharge by the water balance method has presented an annual average of 18.84% and the average recharge estimate of the water table flutuation was 16.27% of the total precipitation. The isotopic method has shown a general average of 51.7% of anthropic contribution in the groundwater mixing. The influence of upward flows, identified by the hydraulic charges in the monitored wells and by the hydrochemical and isotopic similarities between the waters in the deep and shallow wells, is contributing for the mixing of the groundwaters of the intergranular porosity aquifers
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