CONFINED DISPOSAL AS A SOLUTION FOR DREDGING IN

CONFINED DISPOSAL AS A SOLUTION FOR DREDGING IN CONTAMINATED SEDIMENTS Julio Cesar Wasserman Departamento de Análise Geo-Ambiental – UFF geowass@vm. uff. br 1

Pollutant Dynamics soils n n Cycling Mobility Availability for the organisms Speciation and Fractionation sediments Water Atmosphere 2

Heavy metal contamination paths Sewage Sludge disposal and solid residues in the soil Atmosphere: particulate and gaseous Terrestrial systems: soils/groundwaters Leaching/erosion Agricultural Techniques Continental waters Particulate/dissolved and sediments Dry and humid deposition Effluent leaking Avaporation/aeolic spray Incineration melting Exaustion River flow Estuaries: Particulate/Dissolved and sediments Effluent disposal mixing Oceans: particulate/dissolved and sediments 3 (Adapted from Goldberg, 1976)

Compartments Sediment × Dissolved in the interstitial water Dissolved in the water Suspended particulate matter Metal Dissolved phase × Suspended particulate matter Gaseous undissolved 4

Especiation and Fractionation of de Metals 5

Methods Polarography Chromatography Dissolved phase Separations Cryogeny Distillation Partial extraction Particulate phase / sediment Sequential extraction Speciation 6

Sequential Extraction 7

AVS/SEM Model 8

AVS/SEM Model Fe S Ni Cd Pb Cu Fe S Fe S Zn Fe Cd S Ni S Pb S Cu S Fe Zn S Fe S 9

Impactos dos metais nos seres vivos n n n Intoxicação aguda Intoxicação crônica Biomagnificação e cadeia trófica 10

Transferência de contaminantes 11

Metais e as dragagens 12

Resolução CONAMA nº 344, de 25 de março de 2004 n Estabelece as diretrizes gerais e os procedimentos mínimos para a avaliação do material a ser dragado em águas jurisdicionais brasileiras, e dá outras providências. 13

Resolução CONAMA nº 344, de 25 de março de 2004 n n Convenção sobre Prevenção da Poluição Marinha por Alijamento de Resíduos e Outras Matérias (Convenção de Londres LC/72). . . as partes contratantes adotarão, segundo suas possibilidades científicas, técnicas e econômicas, medidas eficazes, individual e coletivamente, para impedir a contaminação do mar causado pelo alijamento de resíduos 14

Resolução CONAMA nº 344, de 25 de março de 2004 n . . . são definidos critérios de qualidade, a partir de dois níveis, conforme procedimentos estabelecidos no Anexo desta Resolução: • I - nível 1: limiar abaixo do qual prevêse baixa probabilidade de efeitos adversos à biota. • II - nível 2: limiar acima do qual prevêse um provável efeito adverso à biota 15

Resolução CONAMA nº 344, de 25 de março de 2004 16

Sediment Quality Criteria 17

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Resolução CONAMA nº 344, de 25 de março de 2004 n n o material cuja concentração de qualquer dos poluentes exceda o nível 2 somente poderá ser disposto mediante previa comprovação técnicocientifica e monitoramento do processo e da área de disposição, de modo que a biota desta área não sofra efeitos adversos superiores àqueles esperados para o nível 1, não sendo aceitas técnicas que considerem, como princípio de disposição, a diluição ou a difusão dos sedimentos do material dragado o material cuja concentração de mercúrio, cádmio, chumbo ou arsênio, ou de PAHs do Grupo A estiver entre os níveis 1 e 2, ou se a somatória das concentrações de todos os PAHs estiver acima do valor correspondente a soma de PAHs, deverá ser submetido a ensaios ecotoxicológicos, entre outros testes que venham a ser exigidos pelo órgão ambiental competente ou propostos pelo empreendedor, de modo a enquadrá-lo nos critérios previstos nos incisos I e II deste artigo. 19

Confined Disposal Facility ? The solution for the disposal of contaminated dredging residues ? 20

Confined Disposal Facilities 21

Disposal environments Inland disposal facility Island disposal facility Subaquatic disposal facility 22

Minamata Bay 23

Cases Region Country Capacity Date (m 3) Boston USA 800, 000 1997 - Clean sand 2000 Multiple 22 Mio Multiple Hong Kong China Rostock Caps 1992 - Sand mud 2001 Germany 248, 000 2001/ none 2002 Contami nant HM, PCB Providence USA Harbour 900, 000 2003/ Uncontaminated Multiple 2004 sediment Sandefjord Norway 55, 000 2004 Geotextiles and sand cap 24

Terminal Marítimo da CSA • Contaminação por Zn e Cd da Companhia Ingá Metais – Metalurgia de Zn com formação de passivo. • Concentrações chegam a 4000 µg. Zn g-1 e até 8 µg. Zn g-1 • Camada contaminada pode chegar a 1 metro • Abaixo da camada, enorme jazida de areia para a construção de aterro na área da indústria • Material contaminado = 900. 000 m 3 • Material a ser dragado = 22. 000 m 3 25

Terminal Marítimo da CSA 26

Terminal Marítimo da CSA 27

Terminal Marítimo da CSA Cd 28

Terminal Marítimo da CSA Zn 29

Impactos: n Ressuspensão • Área a ser dragada – draga hopper • Disposição no CDF • Redissolução de metais • Consumo de oxigênio • Difusão de nutrientes 30

Modelo de impacto da dragagem n Simulações • Comparação com limites CONAMA 357 • Comparação com aportes continentais n Premissas: • 100% do material é ressuspendido • Apenas a fração móvel é considerada contaminante (AVS/SEM e seqüencial) 31

Limites do CONAMA 357/2005 Aportes continentais Coluna d’água afetada pela dragagem Dragagem Sedimento Material Dragado 32

Comparação com limites CONAMA 357/2005 Concentrações de metais medidas nos sedimentos da área a ser dragada (dados da Tasqa para 80 amostras de sedimento superficial da área a ser dragada). Elementos Média de todas amostras (superfície) Concentração de Cd (mg kg-1) 1, 14 Concentração de Zn (mg kg-1) 181, 34 Concentração de Pb (mg kg-1) 11, 31 Concentração de Hg (mg kg-1)* 0, 17 * O limite de detecção da Tasqa é muito alto para detectar as concentrações de mercúrio os dados são de {Marins, 1998 #1662} 33

Parâmetros da dragagem (informados pelo operador) Parâmetro Volume da capa contaminada úmida (m 3) Estimativa 1. 640. 000 % de umidade do sedimento 47 Densidade do sedimento úmido 1. 6 Densidade do sedimento seco 0, 848 Volume a ser dragado material úmido (m 3 dia-1) 9. 600 Volume a ser dragado material úmido + água (m 3 dia-1) Peso de sedimento dragado (seco) em toneladas dia-1 Número de dias de dragagem (para 24 horas dia-1) 48. 000 8141 171 34

Porcentagem de metais associados a frações móveis do sedimento Descrição Porcentagem de Cd móvel (extração sequencial)1 Estimativas 70 Porcentagem de Zn móvel (extração sequencial)1 50 Porcentagem de Pb móvel (extração sequencial)2 55 Porcentagem de Hg móvel (extração sequencial)3 Porcentagem de Cd móvel (AVS/SEM)4 Porcentagem de Zn móvel (AVS/SEM)4 Porcentagem de Pb móvel (AVS/SEM)4 Porcentagem de Hg móvel (AVS/SEM)4 10 55 60 65 90 1 Pestana, 1989; 2 Souza et al, 1986; 3 Marins et al. , 1999; 4 Machado et al. , 2004 (valor de zinco confirmado para a área) 35

Volume afetado pela dragagem Parâmetro Raio estimado da área afetada pela dragagem (m)* Profundidade média da área afetada pela dragagem (m) – Determinada na carta náutica Estimativa 2. 000 Superfície da área afetada pela dragagem (m 2) Volume afetado pela dragagem (m 3) 12. 566. 371 62. 831. 853 5 * Valor baseado em modelos apresentados na literatura – estabelecem área de 5 km 36

Concentração potencial máxima de metais lançados para a coluna d’água pela operação de dragagem (comparação com os limites da CONAMA 357/2005, águas salobras. Metais (procedimento de avaliação da mobilidade) Mobilização de metal para a coluna d’água (kg dia-1) Aporte máximo à água para 5 dias (mg L-1) CONAMA 357/2005 Classe 1 (mg L-1) CONAMA 357/2005 Classe 2 (mg L-1) Cd (Extração seqüencial) 6, 5 0, 00052 0, 005 0, 04 Zn (Extração seqüencial) 738, 1 0, 05874 0, 09 0, 12 Pb (Extração seqüencial) 50, 6 0, 00403 0, 01 0, 21 Hg (Extração seqüencial) 0, 1 0, 000011 0, 0002 0, 0018 Cd (AVS/SEM) 5, 1 0, 00041 0, 005 0, 04 Zn (AVS/SEM) 885, 8 0, 07049 0, 09 0, 12 Pb (AVS/SEM) 59, 8 0, 00476 0, 01 0, 21 Hg (AVS/SEM) 1, 2 0, 00010 0, 0002 0, 0018 37

Monitoramento do material particulado para evitar a dispersão de contaminantes Parâmetro Valor Profundidade média em raio de 1 km do ponto de dragagem (m) Superfície da área afetada pela ressuspensão (m 2) Volume afetado pela dragagem (m 3) Peso de sedimento dragado (seco) em kg dia-1 5 3. 141. 593 15. 707. 963 8. 140. 800 Concentração de material particulado (mg L-1) – 100% de emissão 518 Concentração média de material particulado na baía de Sepetiba (mg L-1). Da literatura. 20 Ressuspensão máxima pela dragagem (% da massa de sedimento) – Informado pelo operador (CDF + draga) 11 Concentração de MES gerado pela dragagem (mg L-1)* 57* Concentração máxima de MES a 1 km do ponto de dragagem (mg L-1) *Valor máximo da diferença entre os pontos a 1 km da dragagem e os pontos de referência (a 3 km da dragagem) 77 38

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Monitoramento durante a dragagem 40

Monitoramento durante a dragagem 41

Monitoramento durante a dragagem 42

Monitoramento durante a dragagem 43

Estudo de Caso 2 Porto do Sudeste - LLX 44

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Concentração de cádmio (em mg kg-1) na camada de 0 a 50 cm. Não aparecem concentrações acima do limite da classe 1 da CONAMA 344/2004. 47

Concentração de cádmio (em mg kg-1) na camada de 50 a 100 cm. A linha preta corresponde ao limite da classe 1 da CONAMA 344/2004. 48

Concentração de cádmio (em mg kg-1) na camada de 100 a 150 cm. A linha preta corresponde ao limite da classe 1 da CONAMA 344/2004. 49

Mapa da área de dragagem cujo material deve ser destinado ao CDF. Camada 0 -50 cm 50

Mapa da área de dragagem cujo material deve ser destinado ao CDF. Camada 50 -100 cm. 51

Camada Volume (m 3) 0 -50 34. 750 50 -100 82. 950 100 -150 151. 650 150 -200 194. 700 Profundidade (m) 11 Área total do CDF (m 2) 46405 Capping 46. 405 Total 510. 455 52

Camada 0 a 50 cm (a) Ordem 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Easting 617076 617040 617015 616989 616984 616982 616985 617002 617016 617031 617040 617042 617044 617042 Northing 7463650 7463659 7463677 7463702 7463728 7463742 7463769 7463795 7463820 7463844 7463862 7463884 7463905 7463925 Ordem 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Easting 617031 617027 617016 617005 617000 616995 616987 616985 616989 617199 617076 Northing 7463947 7463967 7463989 7464009 7464034 7464061 7464088 7464117 7464148 7464092 7463650 53

OBRIGADO Julio Cesar Wasserman Professor Associado Departamento de Análise Geo-Ambiental Universidade Federal Fluminense Tel: 2629 -5916 E-mail: geowass@vm. uff. br 54