La géophysique procure une vision d'ensemble du sous-sol sous forme de cartes et de coupes et apporte des informations précieuses sur la géologie et l'organisation du sous-sol. Bureau d'étude spécialise dans les diagnostics de sols et la recherche d'objets enterrés, Geoscope, partenaire de la thèse CIFRE, désire développer sa thématique géophysique appliquée aux sites et sols pollués. L'objectif est de localiser, de limiter et caractériser les zones polluées aux hydrocarbures. L’étude porte sur l’impact des pollutions hydrocarbonées sur la réponse géoélectrique, et plus spécifiquement sur la réponse en polarisation provoquée spectrale. Les mécanismes de polarisation, qui peuvent être modifiés par la présence d’hydrocarbures, interviennent sur des gammes de fréquences caractéristiques. La polarisation provoquée spectrale, qui mesure la réponse d’un milieu dans le domaine fréquentiel, apporte des informations plus précises que les autres méthodes géoélectriques qui fonctionnent dans le domaine temporel. Les effets de la présence d’hydrocarbures sont étudiés à différentes échelles : (i) à l’échelle du laboratoire, sur des milieux synthétiques afin d’appréhender les mécanismes de réponse (ii) à l’échelle de deux sites pollués afin de confronter les modèles développés en, laboratoire aux données réelles, d’apprécier les limites des méthodes et d’adapter les protocoles utilisés. / Geophysics provides an overview of the basement in the form of maps and sections and gives valuable informations on the geology and the basement organization. Geoscope, partner of the project, is an engineering office specialized in soil diagnosis and buried objects searching and wants to develop environmental geophysics. The aim is to locate, limit and characterize hydrocarbon contaminated areas.The study focuses on the hydrocarbon contamination impact on the geoelectrical response, and more precisely on the spectral induced polarization response. Polarization mechanisms, which can be modified by hydrocarbons presence, occur on typical frequency ranges. Spectral induced polarization, which measures the response of a medium in the frequency domain, gives more precises informations than others methods which work in temporal domain.The effects of hydrocarbon presence are studied at different scales: (i) at the laboratory scale on synthetic media to understand response mechanisms (ii) across two contaminated sites to compare models developed in laboratory to real data, to evaluate the limits of the methods and to adapt protocols.

A tese de doutoramento apresenta uma pesquisa que teve como objetivo principal estudar a resposta IP gerada pela contaminação de solos argilosos por compostos orgânicos e inorgânicos. Ensaios de campo e laboratório foram realizados para investigar a sensibilidade do método IP à mudanças na propriedades petrofísicas provocadas pela contaminação. Um experimento controlado investigou o efeito IP gerado em amostras coletadas em torno de um aterro de resíduos urbanos, saturadas por diferentes concentrações de chorume, coletado no próprio local. Os resultados mostram um aumento do efeito IP em amostras ricas em CaCO3, observado mesmo para altas concentrações de chorume. Um segundo experimento controlado investigou o efeito do teor e tipo de argila e da salinidade na resposta IP. Misturas de esferas de vidro e diferentes teores de caulinita e montmorilonita foram saturadas por soluções de diferentes concentrações de NaCl. Os resultados obtidos mostram que o efeito da concentração de sais na resposta IP depende do teor de tipo de argila, sendo esse último dominante em relação ao efeito da salinidade. A concentração de sais e o teor de argila atuam de forma acoplada, intensificando o efeito IP. Em um terceiro experimento, a sensibilidade da resposta IP a presença de tolueno foi investigada. Misturas de areia e montmorilonita foram artificialmente contaminadas por diferentes concentrações de tolueno. Os resultados desse experimento mostram que o efeito desse contaminante na resposta IP é pequeno. Ainda assim, foi possível observar uma dependência da resposta IP com a concentração de tolueno que muda com o tempo, provavelmente devido a mudanças interfaciais químicas após a adição de tolueno. Com o objetivo de estudar o efeito da biodegradação do tolueno em solos argilosos na resposta IP gerada, duas colunas compostas de uma mistura de areia e caulinita, artificialmente contaminadas por tolueno, foram preparadas. Um fluxo de água subterrânea coletada em uma área contaminada foi estabelecido em uma das colunas (ativa), enquanto que uma solução de água deoneizada e NaCl foi estabelecido na outra (controle). A resposta IP das duas colunas foi monitorada por um período de quatro meses e nenhuma mudança na resposta elétrica das colunas que indicasse a ocorrência de biodegradação do tolueno foi observada. Os dados geoquímicos comprovam que não houve mudanças significativas durante o período do monitoramento, mesmo embora a presença de bactérias anaeróbicas vivas tenha sido verificada tanto na solução de entrada como na solução de saída da coluna ativa. Uma possível explicação para o tolueno não ter sido biodegradado de forma eficiente é a sua alta concentração na colunas. O último estudo realizado consiste na utilização do método IP para a investigação de uma área contaminada por BTEX (benzeno, tolueno, etil-benzeno e xileno). A contaminação ocorreu devido a derrames acidentais de quantidade não estimada de solventes no solo não impermeabilizado. O ensaio de campo revela uma zona de anomalia, caracterizada por baixas resistividade e cargabilidade e aumento da cargabilidade normalizada. Amostras de solo foram coletadas na área e tiveram suas propriedades elétricas medidas em laboratório. O contraste elétrico observado em campo não foi observado em laboratório, sugerindo que variações do teor de umidade podem estar contribuindo para a anomalia geofísica observada em campo. O teor de argila, bactérias totais e propriedades magnéticas foram medidas em diversas amostras coletadas na área. Os resultados dessas análises mostram que a distribuição do teor de argila não explica a anomalia observada. Entretanto, a população microbiana encontrada foi cinco ordens de magnitude maior na zona de anomalia. As propriedades magnéticas mostram que as amostras coletadas na zona da anomalia são mais ricas em magnetita. Os estudos realizados nessa pesquisa mostram que a resposta IP observada em estudos ambientais é afetada por propriedades petrofísicas como o teor de argila, teor de umidade, mineralogia e propriedades químicas do fluido dos poros. Entretanto a variação natural dessas propriedades também é esperada em ambientes dinâmicos. Consequentemente, isolar a contribuição de mudanças dessas propriedades devido a contaminação é uma tarefa complexa. / This PhD Thesis presents a research that aimed to study the IP response from soils contaminated by organic and inorganic compounds. Field surveys and laboratory experiments were conducted to investigate the sensibility of the IP method to changes in petrophysical properties due to contamination. A controlled experiment investigated the IP effect generated in soil samples collected around an urban waste disposal site, saturated by the leacheate generated at the site. The results show an IP effect increase on samples rich in CaCO3, observed even for high contaminant concentrations in the saturation solution. A second experiment investigated the effect of clay type and content and salinity on the IP response. Glass beads with varying concentration of kaolin and bentonite mixtures were synthesized and saturated by solutions with varying salt concentration. The results of this experiment show that the effect of salinity on the IP response depends upon clay type and content, being the clay effect dominant over the salinity effect. The effects of ionic concentration and clay content on the IP effect are coupled, enhancing the IP response. In a third experiment, the IP sensibility to toluene contamination is investigated. Sand and montmorillonite mixtures were artificially contaminated with varying toluene concentrations. The results show that the toluene effect on the IP response is small. Even though, there is an IP response dependency on toluene concentration that changes with time, probably due to interfacial chemical properties changes after the addition of toluene. With the purpose of studying the effect of toluene biodegradation on the IP response, two columns were packed with a sand and kaolinite mixture, artificially contaminated with toluene. A contaminated groundwater solution flux was established in one column (active), and a NaCl and deoneized water solution flux was established on the other column (control). The IP response from both columns was monitored for a period of four months. No significant changes in the electrical properties of these columns that could indicate toluene biodegradation was observed. Geochemical data confirmed that no significant changes occurred during the monitoring period, even though live anaerobic microorganisms were verified in the active column inflow and outflow. One possible explanation for the inefficiency in degrading toluene is its high concentration in the columns. The last study presented is a BTEX (benzene, toluene, ethyl benzene and xylene) contaminated area investigated with the IP method. The contamination events took place due to accidental spills directly into the soil, where the exact amount of contaminant disposed is unknown. The geophysical survey revealed an IP response anomaly, characterized by low resistivities and chargeabilities and normalized chargeability enhancement. Soil samples were collected at the site and its electrical properties were measured in the laboratory. The electrical contrast observed in the field was not observed in the laboratory, suggesting that moisture content could be contributing to the geophysical anomaly observed at the field. Clay content, total bacteria and magnetic properties were measured for some of the collected samples. The results show that the clay content distribution in the area does not explain the geophysical response observed. However, the microbial population was found to be over five orders of magnitude higher in the anomaly zone. Magnetic properties of the samples show that the anomaly zone is richer in magnetite. These studies show that the IP response observed in environmental studies is affected by petrophysical properties such as clay content, moisture content, mineralogy and pore fluid chemical properties. However, natural changes of these properties are also expected in dynamic environments. The isolation of the contribution of soil contamination to changes of these properties is a complex task.

Os métodos de eletrorresistividade (ER) com a técnica de caminhamento elétrico (CE), método da polarização induzida (IP) e o método eletromagnético indutivo (EM) foram aplicados no aterro Delta A, localizado ao lado da rodovia dos Bandeirantes no município de Campinas (SP). Dentro do aterro há uma região de aproximadamente 5.200 m² denominada célula experimental, com impermeabilização de base por meio de geomembrana de PEAD (Polietileno de alta densidade) onde ocorre um monitoramento regular pelo Departamento de Geotecnia da UNICAMP. Esse projeto teve como objetivo principal verificar como o corpo de resíduos e a geomembrana são imageados com os métodos geofísicos, e se existe evidência de zonas de concentração de chorume e como seriam as imagens caso houvesse ruptura da geomembrana com vazamento. Na área foram executadas 6 linhas com extensão de 110 m e espaçamento de 12 m entre elas, utilizando arranjo dipolo-dipolo com espaçamento entre eletrodos de 4 m e 5 m e cabo de 10 e 20 m para as medidas de EM. Com os resultados apresentados podemos afirmar que o método que melhor forneceu informações sobre a célula experimental foi o de eletrorresistividade, pois identificou a camada resistiva (geomembrana) e nos permitiu comparar os dados com as simulações feitas em laboratório. No entanto, para uma melhor resolução dos dados de ER se faz necessário diminuir a distância entre os eletrodos, aumentando assim a acurácia do levantamento. / The methods of resistivity (ER) with the electrical profiling technique (EP), the method of induced polarization (IP) and the inductive electromagnetic method (EM) were applied to landfill Delta A, located next to the highway dos Bandeirantes in Campinas (SP). Within the landfill there is a region of approximately 5,200 m² called \"experimental cell\" with waterproofing base through HDPE (High Density Polyethylene) geomembrane which is regular monitoring by the UNICAMP Geotechnical Department. The main objective was to verify how the body of waste and the geomembrane are imaged with geophysical methods, and if there is evidence of leachate concentration areas and how the images would be if there was rupture of the geomembrane leaking. In the area were performed 6 lines with a length of 110 m and 12 m spacing between them using dipole-dipole array with electrode spacing of 4 m and 5 m and cable of 10 and 20 m for EM measures. With the results presented we can say that the method that best provided information on the experimental cell was the resistivity method, as identified resistive layer (geomembrane) and allowed us to compare the data with simulations in the laboratory. However, for better resolution of the ER data is needed to close the distance between the electrodes, thereby increasing the accuracy of the survey.

Uma área contaminada à jusante do Aterro de resíduos sólidos urbanos de Bauru foi investigada através dos métodos Eletroresistividade e Polarização Induzida, com uma técnica de imageamento 3D. O conjunto de dados 3D foi formado por dados de uma série de caminhamentos elétricos paralelos realizados com o arranjo dipolo-dipolo, e foi invertido como um levantamento 3D. Os resultados dos modelos invertidos de resistividade e cargabilidade sugerem a presença de uma pluma contaminação e seu caminho preferencial, que segue o sentido do fluxo subterrâneo. Dados de análises químicas das águas de poços de monitoramento comprovam a contaminação incipiente. / A contaminated site downstream a landfill in Brazil was investigated using a 3D resistivity and induced polarization imaging technique. The data set consisted of a series of parallel electrical profile data acquired with the dipole-dipole array, and was inverted as a 3D survey. . The results suggest the presence of a contamination plume and their preferential path, which is in good agreement with the underground water flow data. Chemical analysis data from the monitoring wells confirm the incipient contamination.

A tese de doutoramento apresenta uma pesquisa que teve como objetivo principal estudar a resposta IP gerada pela contaminação de solos argilosos por compostos orgânicos e inorgânicos. Ensaios de campo e laboratório foram realizados para investigar a sensibilidade do método IP à mudanças na propriedades petrofísicas provocadas pela contaminação. Um experimento controlado investigou o efeito IP gerado em amostras coletadas em torno de um aterro de resíduos urbanos, saturadas por diferentes concentrações de chorume, coletado no próprio local. Os resultados mostram um aumento do efeito IP em amostras ricas em CaCO3, observado mesmo para altas concentrações de chorume. Um segundo experimento controlado investigou o efeito do teor e tipo de argila e da salinidade na resposta IP. Misturas de esferas de vidro e diferentes teores de caulinita e montmorilonita foram saturadas por soluções de diferentes concentrações de NaCl. Os resultados obtidos mostram que o efeito da concentração de sais na resposta IP depende do teor de tipo de argila, sendo esse último dominante em relação ao efeito da salinidade. A concentração de sais e o teor de argila atuam de forma acoplada, intensificando o efeito IP. Em um terceiro experimento, a sensibilidade da resposta IP a presença de tolueno foi investigada. Misturas de areia e montmorilonita foram artificialmente contaminadas por diferentes concentrações de tolueno. Os resultados desse experimento mostram que o efeito desse contaminante na resposta IP é pequeno. Ainda assim, foi possível observar uma dependência da resposta IP com a concentração de tolueno que muda com o tempo, provavelmente devido a mudanças interfaciais químicas após a adição de tolueno. Com o objetivo de estudar o efeito da biodegradação do tolueno em solos argilosos na resposta IP gerada, duas colunas compostas de uma mistura de areia e caulinita, artificialmente contaminadas por tolueno, foram preparadas. Um fluxo de água subterrânea coletada em uma área contaminada foi estabelecido em uma das colunas (ativa), enquanto que uma solução de água deoneizada e NaCl foi estabelecido na outra (controle). A resposta IP das duas colunas foi monitorada por um período de quatro meses e nenhuma mudança na resposta elétrica das colunas que indicasse a ocorrência de biodegradação do tolueno foi observada. Os dados geoquímicos comprovam que não houve mudanças significativas durante o período do monitoramento, mesmo embora a presença de bactérias anaeróbicas vivas tenha sido verificada tanto na solução de entrada como na solução de saída da coluna ativa. Uma possível explicação para o tolueno não ter sido biodegradado de forma eficiente é a sua alta concentração na colunas. O último estudo realizado consiste na utilização do método IP para a investigação de uma área contaminada por BTEX (benzeno, tolueno, etil-benzeno e xileno). A contaminação ocorreu devido a derrames acidentais de quantidade não estimada de solventes no solo não impermeabilizado. O ensaio de campo revela uma zona de anomalia, caracterizada por baixas resistividade e cargabilidade e aumento da cargabilidade normalizada. Amostras de solo foram coletadas na área e tiveram suas propriedades elétricas medidas em laboratório. O contraste elétrico observado em campo não foi observado em laboratório, sugerindo que variações do teor de umidade podem estar contribuindo para a anomalia geofísica observada em campo. O teor de argila, bactérias totais e propriedades magnéticas foram medidas em diversas amostras coletadas na área. Os resultados dessas análises mostram que a distribuição do teor de argila não explica a anomalia observada. Entretanto, a população microbiana encontrada foi cinco ordens de magnitude maior na zona de anomalia. As propriedades magnéticas mostram que as amostras coletadas na zona da anomalia são mais ricas em magnetita. Os estudos realizados nessa pesquisa mostram que a resposta IP observada em estudos ambientais é afetada por propriedades petrofísicas como o teor de argila, teor de umidade, mineralogia e propriedades químicas do fluido dos poros. Entretanto a variação natural dessas propriedades também é esperada em ambientes dinâmicos. Consequentemente, isolar a contribuição de mudanças dessas propriedades devido a contaminação é uma tarefa complexa. / This PhD Thesis presents a research that aimed to study the IP response from soils contaminated by organic and inorganic compounds. Field surveys and laboratory experiments were conducted to investigate the sensibility of the IP method to changes in petrophysical properties due to contamination. A controlled experiment investigated the IP effect generated in soil samples collected around an urban waste disposal site, saturated by the leacheate generated at the site. The results show an IP effect increase on samples rich in CaCO3, observed even for high contaminant concentrations in the saturation solution. A second experiment investigated the effect of clay type and content and salinity on the IP response. Glass beads with varying concentration of kaolin and bentonite mixtures were synthesized and saturated by solutions with varying salt concentration. The results of this experiment show that the effect of salinity on the IP response depends upon clay type and content, being the clay effect dominant over the salinity effect. The effects of ionic concentration and clay content on the IP effect are coupled, enhancing the IP response. In a third experiment, the IP sensibility to toluene contamination is investigated. Sand and montmorillonite mixtures were artificially contaminated with varying toluene concentrations. The results show that the toluene effect on the IP response is small. Even though, there is an IP response dependency on toluene concentration that changes with time, probably due to interfacial chemical properties changes after the addition of toluene. With the purpose of studying the effect of toluene biodegradation on the IP response, two columns were packed with a sand and kaolinite mixture, artificially contaminated with toluene. A contaminated groundwater solution flux was established in one column (active), and a NaCl and deoneized water solution flux was established on the other column (control). The IP response from both columns was monitored for a period of four months. No significant changes in the electrical properties of these columns that could indicate toluene biodegradation was observed. Geochemical data confirmed that no significant changes occurred during the monitoring period, even though live anaerobic microorganisms were verified in the active column inflow and outflow. One possible explanation for the inefficiency in degrading toluene is its high concentration in the columns. The last study presented is a BTEX (benzene, toluene, ethyl benzene and xylene) contaminated area investigated with the IP method. The contamination events took place due to accidental spills directly into the soil, where the exact amount of contaminant disposed is unknown. The geophysical survey revealed an IP response anomaly, characterized by low resistivities and chargeabilities and normalized chargeability enhancement. Soil samples were collected at the site and its electrical properties were measured in the laboratory. The electrical contrast observed in the field was not observed in the laboratory, suggesting that moisture content could be contributing to the geophysical anomaly observed at the field. Clay content, total bacteria and magnetic properties were measured for some of the collected samples. The results show that the clay content distribution in the area does not explain the geophysical response observed. However, the microbial population was found to be over five orders of magnitude higher in the anomaly zone. Magnetic properties of the samples show that the anomaly zone is richer in magnetite. These studies show that the IP response observed in environmental studies is affected by petrophysical properties such as clay content, moisture content, mineralogy and pore fluid chemical properties. However, natural changes of these properties are also expected in dynamic environments. The isolation of the contribution of soil contamination to changes of these properties is a complex task.

Os métodos de eletrorresistividade (ER) com a técnica de caminhamento elétrico (CE), método da polarização induzida (IP) e o método eletromagnético indutivo (EM) foram aplicados no aterro Delta A, localizado ao lado da rodovia dos Bandeirantes no município de Campinas (SP). Dentro do aterro há uma região de aproximadamente 5.200 m² denominada célula experimental, com impermeabilização de base por meio de geomembrana de PEAD (Polietileno de alta densidade) onde ocorre um monitoramento regular pelo Departamento de Geotecnia da UNICAMP. Esse projeto teve como objetivo principal verificar como o corpo de resíduos e a geomembrana são imageados com os métodos geofísicos, e se existe evidência de zonas de concentração de chorume e como seriam as imagens caso houvesse ruptura da geomembrana com vazamento. Na área foram executadas 6 linhas com extensão de 110 m e espaçamento de 12 m entre elas, utilizando arranjo dipolo-dipolo com espaçamento entre eletrodos de 4 m e 5 m e cabo de 10 e 20 m para as medidas de EM. Com os resultados apresentados podemos afirmar que o método que melhor forneceu informações sobre a célula experimental foi o de eletrorresistividade, pois identificou a camada resistiva (geomembrana) e nos permitiu comparar os dados com as simulações feitas em laboratório. No entanto, para uma melhor resolução dos dados de ER se faz necessário diminuir a distância entre os eletrodos, aumentando assim a acurácia do levantamento. / The methods of resistivity (ER) with the electrical profiling technique (EP), the method of induced polarization (IP) and the inductive electromagnetic method (EM) were applied to landfill Delta A, located next to the highway dos Bandeirantes in Campinas (SP). Within the landfill there is a region of approximately 5,200 m² called \"experimental cell\" with waterproofing base through HDPE (High Density Polyethylene) geomembrane which is regular monitoring by the UNICAMP Geotechnical Department. The main objective was to verify how the body of waste and the geomembrane are imaged with geophysical methods, and if there is evidence of leachate concentration areas and how the images would be if there was rupture of the geomembrane leaking. In the area were performed 6 lines with a length of 110 m and 12 m spacing between them using dipole-dipole array with electrode spacing of 4 m and 5 m and cable of 10 and 20 m for EM measures. With the results presented we can say that the method that best provided information on the experimental cell was the resistivity method, as identified resistive layer (geomembrane) and allowed us to compare the data with simulations in the laboratory. However, for better resolution of the ER data is needed to close the distance between the electrodes, thereby increasing the accuracy of the survey.

Orientador: César Augusto Moreira / Resumo: Barragens são estruturas construídas com o intuito de criação de um reservatório para represamento de água ou rejeito. A construção de uma barragem deve ser feita de maneira cuidadosa, pois são estruturas que represam uma grande quantidade de água ou rejeito, e problemas nas obras de engenharia, localização imprópria ou falhas na execução do projeto pode vir a causar acidentes e rupturas na estrutura. A principal causa das rupturas e acidentes estão associados à erosão interna (piping) e galgamento (overtopping). Portanto, é fundamental que as barragens sejam monitoradas para que seja possível a garantia da segurança da estrutura. O estudo apresenta resultados da aplicação conjunta dos métodos geofísicos geoelétricos da Eletrorresistividade e Polarização Induzida integrados com o método geotécnico de permeabilidade do solo através do Permeâmetro de Guelph em duas barragens de terra na zona rural dos municípios de Cordeirópolis e Ipeúna (SP). A barragem de Cordeirópolis é caracterizada por solo laterítico argiloso proveniente das rochas básicas da Formação Serra Geral. A barragem de Ipeúna está situada em uma área de afloramento de diamictitos argilosos e sedimentos silto-arenosos do Grupo Itararé. Em cada barragem foram realizadas 2 linhas de tomografia elétrica com os arranjos Schlumberger, Dipolo-dipolo e Wenner, e com espaçamento entre eletrodos de 2 metros. Foram realizados 12 ensaios geotécnico de permeabilidade do solo, com 6 furos de 50 cm de profundidade em cada barra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Dams are structures built with purpose of creating a reservoir for damming water or tailings. The construction of a dam must be made with careful, as it's a structure that dam a large amount of water or tailing, and engineering problems, improper location or failures in projects execution can lead to accidents and ruptures in the dam structure. The main cause of ruptures and accidents are associated with piping and overtopping. Therefore, it's essential that dams are monitored so that the structure safety can be guaranteed. This study presents results of the joint application of geophysical methods of Electrical Resistivity and Induced Polarization, integrated with geotechnical method of soil permeability using the Guelph Permeameter in two earth dams in the rural area of Cordeiropolis and Ipeuna (SP). The Cordeiropolis dam is characterized by clayey lateritic soil from basic rocks of Serra Geral Formation. The Ipeuna dam is located in an outcrop area of clayey diamictites and silt-sandy sediments of Itarare Group. In each dam two electrical tomography lines were acquired using Schlumberger, Dipole-dipole and Wenner arrays and with electrode spacing of 2 meters. Twelve geotechnical tests of soil permeability were performed, with 6 holes of 50 centimeters depth in each dam. The geophysical results are presented in 2D geophysical sections with resistivity and chargeability. The low electrical resistivity zones were identified as saturated and possible water infiltration zones i... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Paula Gomes Junqueira null (pgjunqueira@hotmail.com) on 2017-03-13T06:01:46Z No. of bitstreams: 1 DefesaFinal.pdf: 5051274 bytes, checksum: 6ffce5e28d13b1d24dc4d4fe3898f485 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-15T19:43:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 junqueira_pg_me_bauru.pdf: 5051274 bytes, checksum: 6ffce5e28d13b1d24dc4d4fe3898f485 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-15T19:43:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 junqueira_pg_me_bauru.pdf: 5051274 bytes, checksum: 6ffce5e28d13b1d24dc4d4fe3898f485 (MD5) Previous issue date: 2017-01-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Impactos relacionados ao aporte de hidrocarbonetos em subsuperfície são particularmente preocupantes ao ambiente e à saúde humana, devido à aspectos degradativos e separação em fases dissolvida e residual, que resultam num tempo frequentemente prolongado de residência. Estudos da fase residual são relevantes ao monitoramento e remediação de contaminações em subsuperfície, frente à possibilidade de contaminação das águas subterrâneas mesmo após anos da seção da fonte primária. Os métodos geofísicos são ferramentas consagradas no estudo de contaminações em solo, tanto na fase de confirmação, como na fase de monitoramento, devido à possibilidade de investigações indiretas e não invasivas em solos e rochas. A integração de dados geofísicos com análises químicas de solo ou águas subterrâneas proporciona uma visão abrangente e adequada ao estudo e monitoramento de áreas contaminadas. Neste sentido, este trabalho apresenta o estudo geofísico numa área impactada pelo vazamento de hidrocarbonetos, devido a acidente ferroviário. A área investigada é um trecho de ferrovia localizado no município de Cerquilho (SP), onde ocorreu em 2002 um acidente com vagões que transportavam óleo diesel e está em processo de recuperação desde então. Foram medidos e calculados os parâmetros físicos resistividade elétrica e cargabilidade a partir dos métodos geofísicos Eletrorresistividade e Polarização Induzida, por meio da técnica de Imageamento Elétrico. Também foram compilados dados de análises químicas realizadas na área de estudos e disponibilizados pela CETESB. A análise dos resultados permitiu determinar que os métodos geofísicos foram sensíveis aos contaminantes presente na área de estudos e delimitar fase residual e dissolvida e zonas da pluma de contaminação. / Impacts related to the oil supply in the subsurface are of particular concern to the environment and human health due to degradative aspects and separation in dissolved and residual phases, resulting in an often prolonged residence time. Residual phase studies are relevant to monitoring and remediation of contaminants in the subsurface, facing the possibility of groundwater contamination even after years of primary source section. Geophysical methods are tools appropriate to the study of contamination in soil, both in the confirmation phase, as in the monitoring phase, due to the possibility of indirect and non-invasive investigations in soils and rocks. Integration of geophysical data with chemical analysis of soil or groundwater provides a comprehensive and adequate view to the study and monitoring of contaminated areas. In this sense, this work presents a geophysical study in an area affected by the leak of hydrocarbons due to railway accident. The study area is a railway stretch in the municipality of Cerquilho (SP), where an accident with wagons carrying diesel oil occurred in 2002 and the area is in recovery process since then. Electric resistivity and chargeability were the physical parameters measured from geophysical methods Electrical Resistivity and Induced Polarization by means of electrical imaging technique. Chemical analysis data collected in the study area were provided by CETESB and compiled. The results analysis allowed to determine that the geophysical methods were sensitive to the contaminants in the study area and delimit residual and dissolved phase and contamination plume features.

Orientador: Antonio Celso de Oliveira Braga / Banca: Vagner Roberto Elis / Banca: César Augusto Moreira / Resumo: Estudos ambientais envolvendo investigação e mapeamento do meio geológico por meio de métodos geoelétricos apresentam resultados satisfatórios para contaminantes iônicos (chorume) que sugerem eficácia no emprego desses métodos em situações que apresentem alterações dos componentes do subsolo devido à presença de combustíveis, como o etanol. Integrando a aplicação dos métodos geofísicos da eletrorresistividade, polarização induzida e potencial espontâneo, por meio das técnicas de caminhamento elétrico e perfilagem elétrica foi monitorada a variação temporal dos parâmetros físicos resistividade, cargabilidade elétrica e potencial espontâneo em sedimentos arenosos alterados devido à contaminação controlada de etanol, contidos em um tanque de monitoramento. O tanque de monitoramento contém um sistema de controle do nível de saturação, possibilitando análises das variações nos parâmetros geoelétricos investigados em dois extratos geoelétricos: insaturado e saturado. O presente trabalho objetiva avaliar o comportamento do etanol num experimento que simula condições hidrogeológicas reais, bem como caracterizar as variações temporais nos parâmetros geoelétricos analisados. Este tipo de pesquisa objetiva também a geração de subsídios técnico/científico que auxiliem a compreensão de estudos de caso em ambientes naturais / Abstract: Environmental studies involving research and mapping of geological environment by geoelectrical methods present satisfactory results for ionic contaminants (leachate) that suggest effectiveness in their use in situations that present changes in components of the basement due to the presence of fuels such as ethanol. Integrating the application of geophysical methods of resistivity, induced polarization and spontaneous potential, through the techniques of electrical profiling and electrical profiling was monitored temporal variation of physical parameters, resistivity, chargeability and electrical spontaneous potential in sandy sediments changed due to contamination of controlled ethanol contained in a tank monitoring. The tank contains a monitoring system to control the saturation level, allowing analysis of variations in geoelectrical parameters investigated in two extracts geoelectrical: unsaturated and saturated. This study aims to evaluate the behavior of ethanol in an experiment that simulates actual hydrogeological conditions and to characterize temporal variations in geoelectrical parameters analyzed. This type of research also aims to generate subsidies technical / scientific understanding to help the case studies in natural environments / Mestre

Uranium contamination of the subsurface remains a significant problem at the Department of Energy Hanford site. A series of column experiments were conducted on Hanford sediment saturated with simulated groundwater to study the effects of aqueous bicarbonate and microbial growth on the mobility of Uranium. Spectral induced polarization (SIP) measurements in the columns were conducted concurrently with pore water sampling in order to monitor changes occurring inside the sediment after the initiation of microbial growth induced by glucose injection. The microbial growth caused significant increases in the real component of the complex conductivity and is the result of ion release into the pore fluid. In addition, an increase in the imaginary conductivity was observed at low frequencies (Hz), which may be due to biotic processes. Due to the use of natural sediment, the SIP response is complex and difficult to understand. However, results across all columns with microbial growth are consistent. Pore water testing showed that microbial growth leads to sudden increases in uranium concentrations; however, microbes also eventually create reducing conditions in the sediment which transforms soluble U6+ to insoluble U4+. Bicarbonate leads to significant increases in uranium concentrations likely due to the formation of mobile uranyl carbonate complexes. For the purposes of field scale remediation, microbial growth in an oxic environment should be avoided. However, within reducing conditions present in the deep vadose zone and phreatic zone, microbial growth seems unlikely to significantly increase uranium mobility.