Para que se possa afirmar que a biodegradação está ocorrendo, deve haver evidências de que os microrganismos estão envolvidos no processo de degradação do contaminante. Além disso, deve-se ter indicativos das condições do meio favoráveis à atividade microbiana, migração, adsorção ao solo, mudanças por reações químicas abióticas ou possibilidade de volatilização. Sendo assim, é importante verificar o potencial dos
39 microrganismos presentes nas amostras da área contaminada para transformar os contaminantes sob as condições ambientais, a perda do contaminante e alguns dados capazes de mostrar que o processo de biodegradação está realmente acontecendo na área de estudo. Os fatores relevantes na análise da biodegradação são similares em estudos laboratoriais ou in situ (ALVAREZ – COHEN, 1993).
No caso da biorremediação in situ, o monitoramento do ambiente subsuperficial é fundamental para avaliar o progresso desta técnica. Os fatores geralmente analisados a partir de amostras da área contaminada incluem a concentração de contaminantes, a atividade microbiana, a concentração de aceptores e doadores de elétrons, a demanda de oxigênio, os produtos da degradação, o pH e a temperatura (ALVAREZ – COHEN, 1993).
Vicente et al. (2009) apresentaram um levantamento dos experimentos realizados em grande escala, no país (Fazenda Ressacada, Santa Catarina) e no exterior (Borden, Ontário, Canadá; Cape Cod, Massachussetts, Estados Unidos), para avaliar a contaminação de solo e águas subterrâneas por derivados de petróleo. Os experimentos, entretanto, restringiram-se a solos arenosos, que apresentam características bastante diversas das dos solos residuais.
Malamud et al. (2005) apresentaram os resultados do monitoramento de um vazamento controlado, iniciado em 1998, de 100 litros de gasolina comercial, para avaliar a atenuação natural dos BTEX, em uma área na Fazenda Experimental da Universidade Federal de Santa Catarina, em Florianópolis, em que foram examinados os efeitos do etanol no processo de biodegradação por meio do balanço de massa. Foram analisados os principais parâmetros indicadores dos processos de transporte e transformação, como a concentração dos compostos BTEX e etanol, os receptores de elétrons (oxigênio dissolvido, sulfato, nitrato), os subprodutos metabólicos (ferro II, metano, acetato, sulfeto), e os parâmetros hidrogeoquímicos (pH, potencial redox, condutividade, acidez e alcalinidade). Os resultados mostraram que as massas dos compostos do grupo BTEX sofreram decréscimo significativo somente após o desaparecimento do etanol, primeiro composto a ser
40 biodegradado, confirmando sua degradação preferencial. Mesmo com a influência negativa do etanol, observou-se ter ocorrido rápida degradação dos BTEX e concluiu-se, portanto, que a tecnologia de atenuação natural monitorada pode ser uma alternativa viável e econômica para a recuperação de aquíferos impactados por derramamentos de baixo risco de combustíveis. Verificou-se que a avaliação da atenuação natural por meio do balanço de massa se mostrou eficiente por possibilitar a determinação da biodegradação sem que seja necessário determinar os parâmetros dos fluxos advectivo e dispersivo.
Mohammed e Allayla (2000) desenvolveram um estudo, em escala piloto, para avaliar os efeitos causados pela velocidade da água subterrânea e a biodegradação dos compostos BTEX em solos arenosos saturados. Construíram um tanque de areia de grandes dimensões instrumentado e, com base no monitoramento concluíram que a taxa de biodegradação dos compostos BTEX é fortemente dependente da velocidade do fluxo.
Tendo em vista a escassez de trabalhos publicados na literatura sobre experimentos envolvendo a biodegradação de hidrocarbonetos de petróleo em solo residual in situ, Martins et al. (2012) construíram, instrumentaram e monitoraram um bloco retangular de grandes dimensões de solo residual de gnaisse, submetido ao fluxo horizontal de uma solução composta de água, benzeno e tolueno. Ao longo do período de 85 dias, foram coletadas, periodicamente, amostras da solução percolante em pontos de monitoramento previamente estabelecidos. As concentrações de benzeno e tolueno nas amostras foram determinadas por meio de cromatografia gasosa e espectrometria de massa (GC-MS). Com base nos resultados das análises químicas e microbiológicas, observou-se um decaimento das concentrações dos compostos na água ao longo do comprimento do bloco e do tempo. Ambos os compostos apresentaram perfis semelhantes de decaimento, indicando não ter havido diferenças significativas na retenção e biodegradação de B e T, nas condições analisadas.
Em relação aos modelos de aplicação prática do transporte de massa em meios porosos, a maioria inclui somente os processos físicos de advecção,
41 difusão molecular e dispersão, e o processo químico de sorção. Porém, no caso do transporte de contaminantes orgânicos é necessária a consideração do fenômeno bioquímico (decaimento biológico). De acordo com Silva et al. (2002) muitos pesquisadores dedicam-se ao desenvolvimento de modelos matemáticos como alternativa na simulação e na previsão de processos de transporte e biodegradação.
Uma tentativa de quantificar o processo de biodegradação de contaminantes em aquíferos de águas subterrâneas pode ser bem sucedida ao se utilizar modelos que combinem os processos físicos, químicos e biológicos. Os principais utilizados são o modelo cinético de Monod de 1942 (mais comum), o decaimento radioativo/biológico de primeira ordem e a reação instantânea (BEDIENT et al., 1999; FETTER, 1993).
Neste contexto, faz-se referência ao trabalho de Velasquez (2015) que simulou o comportamento de um bloco residual in situ contaminado com benzeno, com dados experimentais de Martins et al. (2012), para encontrar os valores de parâmetros de Monod e da população bacteriana. Além disso, simulou também duas colunas em PVC com amostras indeformadas do mesmo solo residual, visando avaliar ao longo da coluna a biodegradação do composto benzeno e a influência do etanol nesse processo. O estudo sugere o rápido esgotamento do oxigênio, na zona saturada, devido a presença do etanol, atrasando a biodegradação do benzeno e criando condições anaeróbias. Além disso, sugere que o etanol contribuiu para o aumento do crescimento de bactérias degradadoras do benzeno.
42 3 MATERIAIS E MÉTODOS
Nessa seção, descrevem-se as atividades experimentais desenvolvidas e as metodologias adotadas nas análises das amostras.