Delineating new sampling, analysing and modelling strategies for assessing the Contamination of soil and gRoUnDwatEr by organic compounds (CRUDE)

Funder

Organizational Unit

Publications

Implementação do método analítico para a determinação de compostos polinitroaromáticos (explosivos) em solos e águas: aplicação a um caso de estudo no Seixal

Publication . Gonçalves, Cláudia Sofia Murta; Dill, Amélia Carvalho

A mobilidade de contaminantes orgânicos em aquíferos e solos é influenciada por vários processos físicos e/ou bioquímicos. No caso dos compostos poli-nitroaromáticos (P-NACs), trinitrotolueno (TNT), dinitrotolueno (DNT) e nitrotolueno (NT), a sua mobilidade na sub-superfície é muito influenciada pelo conteúdo dos solos e matriz dos aquíferos em argilas, devido à sua capacidade de sorção. No entanto, o processo natural que efectivamente reduz a massa daqueles contaminantes é a transformação. Sob condições naturais favoráveis, os processos de degradação devido à actividade bacteriana representam os processos de atenuação natural mais eficazes, ainda que possam ser relativamente lentos. Na zona do Seixal (Margem Sul do Rio Tejo), vários trabalhos anteriores identificaram aquíferos e solos contaminados com P-NACs, supostamente explosivos provenientes da actividade realizada durante aproximadamente 50 anos pela Sociedade Portuguesa de Explosivos (SPEL). Para dar continuidade a estudos que visam determinar os vários processos naturais que afectam a distribuição dos explosivos na sub-superfície foi desde logo necessário implementar os métodos de extracção e de análise cromatográfica para a determinação daqueles contaminantes. Assim sendo, no âmbito do projecto CRUDE: “Desenvolvimento de novas estratégias de amostragem, análise e modelação para caracterização da contaminação dos solos e águas subterrâneas por contaminantes orgânicos”, PTDC/CTE-GEX/72959/2006, o objectivo principal deste trabalho foi a implementação de métodos que permitam a quantificação de 2,4,6-TNT; 2,4-DNT; 2,6- DNT; 2-NT e 4-NT em águas e solos. Neste trabalho, foi implementado o método de Extracção em Fase Sólida (SPE) para águas, e o método de Extracção por Soxhlet para solos. Para tal, foram elaborados dois padrões de fortificação, o PF1 e o PF2, ambos com diferentes gamas de concentração de P-NACs, 0,05 μg/mL e 1 μg/mL respectivamente. Os analítos extraídos (TNT, DNTs e NTs) por estes métodos foram detectados e quantificados por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massa (GC-MS), obtendo-se no método de águas recuperações médias de PF1 e de PF2, respectivamente: [79±5%] e [97±8%] para o 2,4,6-TNT; [99±16%] e [87±11%] para o 2,4-DNT; [79±9%] e [84±9%] para o 2,6- DNT; [72±5%] e [57±23%] para o 4-NT e [72±3%] e [50±26%] para o 2-NT. No método de solos as recuperações médias obtidas para PF1 e PF2 foram de [113±6%] e [93±4%] para o 2,4,6-TNT; [117±3%] e [86±6%] para o 2,4-DNT; [114±4%] e [75±6%] para o 2,6-DNT; [114±4%] e [80±1%] para o 4-NT e [104±15%] e [83±5%] para o 2-NT. Os valores de recuperação obtidos para 2,4,6-TNT e isómeros de DNT superam o mínimo de 70% requerido pela Agência Ambiental dos E.U.A (EPA). A recuperação de NTs, apesar de significativa, é inferior a 70% no método das águas, requerendo mais desenvolvimento em laboratório. Os métodos foram aplicados em amostras de campo colhidas na zona do Seixal, junto à SPEL. As amostras de água representam a água intersticial junto ao nível piezométrico e as águas dos aquíferos contaminados. As amostras de solos foram colhidas a partir de duas sondagens efectuadas em ‘lagoas’ de rejeito de águas residuais provenientes da produção de explosivos pela SPEL. Em todas as amostras foram detectadas concentrações elevadas de 2,4,6-TNT [máximo nas águas: 18,1 mg/L; máximo nos solos 6,8E+4 μg/kg], seguido de DNTs [máximo nas águas: 5,5 mg/L; máximo nos solos 2,8E+2 μg/kg] e por último de NTs [máximo nas águas: 1,5 mg/L; máximo nos solos: 4,6E+1 μg/kg]. Em geral, e no que se refere à zona vadosa amostrada, as concentrações mais elevadas de P-NACs nos solos foram detectadas à superfície e quando a proximidade aos tanques de descarga das águas residuais era menor. As concentrações mais baixas, embora com um perfil de distribuição irregular, foram em geral detectadas a maior profundidade e mais afastadas da fonte de contaminação. Esta variação aparentemente demonstra alguma retenção na fracção argilosa da zona vadosa, mas este processo terá que ser averiguado cuidadosamente após determinação do tipo e granulometria e conteúdo de carbono (TOC) dos solos amostrados. No que se refere às amostras de água, a amostra A do furo Quinta de Santa Teresinha, e a amostra B, água de rede de abastecimento público, apresentaram valores elevados de P-NACs, na ordem do detectado em trabalhos prévios.

2011Master thesis

Open access

Long-term TNT and DNT contamination: 1-D modeling of natural attenuation in the vadose zone: case study, Portugal

Publication . Amaral, Helena I. F.; Gama, Ana Cláudia; Gonçalves, Cláudia; Fernandes, Judite; Batista, Maria João; Abreu, Manuela

The vadose zone of a trinitrotoluene (TNT) and dinitrotoluene (DNT) contaminated site was investigated to assess the mobility of those explosives under natural conditions. Located in the left margin of the River Tejo Basin, Portugal, the site is located on unconsolidated sediments. Wastewaters associated with the 50-year explosives production were disposed in excavated ponds, from where water would infiltrate and pollute the unsaturated and saturated parts of the local aquifers. Two boreholes were drilled to 9 m depth in such a former waste pond to investigate the contaminant's fate in the vadose zone. Sediment samples were taken every 1-2 m for analysis of the polynitroaromatics (p-NACs) and organic volatile compounds, pH, organic carbon content, cation exchange capacity and grain size analysis. The main contaminant was TNT representing >70 % of the total p-NACs concentration that peaked approximately 7 mg/kg in one borehole, even if the median in both boreholes was of similar to 1 mg/kg. DNT was 4-30 % of the total p-NACs and nitrotoluene (NT), up to 5 %. No other (volatile) organic compound was detected. The predominance of TNT as the main contaminant implies that any natural mass reduction has been inefficient to clean the site. Several 1-D model simulations of p-NACs cleaning of the vadose zone under natural conditions indicated that the most probable scenario of combined advection and partitioning will only remove TNT after 10's of years, whereas DNT and NT will hardly be removed. Such low concentrations and long times for the p-NACs removal, suggest that by now those compounds have been washed-out to a level below standard limits.

2016-07Journal article

Restricted access