Variações da permeabilidade ao óleo em praias arenosas do sistema Patos Guaíba, RS, Brasil

Abstract

A permeabilidade, ou seja, a facilidade com que um fluido escoa através de uma matriz sedimentar porosa, determina a infiltração e, consequentemente, o tempo de permanência do fluido (óleo) no substrato. Quanto maior o tempo de permanência do óleo em um sítio, maior será a interação com o meio, maior será o dano causado no ambiente e mais difícil será sua recuperação. Portanto, a permeabilidade é um dos principais parâmetros que determinam a sensibilidade ao óleo de um substrato durante derramamentos. Porém, por ser dependente das características do meio, a taxa de infiltração sofre variações de acordo com as modificações no ambiente e com as características sedimentológicas do ambiente no qual este óleo foi depositado. Estas variações, no entanto, não são enquadradas nas definições de sensibilidade existentes, por não serem conhecidas ou detalhadas. O conhecimento de tais oscilações é necessário para o aperfeiçoamento dos métodos existentes e para melhor compreensão do comportamento do óleo em diferentes substratos. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é determinar as variações da permeabilidade do petróleo grau API 33 em praias arenosas do Sistema Patos-Guaíba/RS. Para isto foram realizados testes de permeabilidade com petróleo (grau API 33) em seis pontos para cada praia estudada através do permeâmetro modificado de Philip (MPD). Ainda em campo foram anotados o grau de compactação do substrato, a profundidade do lençol freático e a coleta de sedimentos para análise granulométrica e morfométrica em laboratório. O valor de condutividade hidráulica foi calculado a partir de um conjunto de equações in situ e empíricas, a fim de verificar qual melhor enquadra os resultados de permeabilidade lagunares. Os resultados obtidos mostram que a permeabilidade em praias lagunares é majoritariamente governada pelo tamanho do grão, pelo grau de arredondamento da amostra, pela compactação do solo e pela profundidade do lençol freático. Fatores que potencializam a permeabilidade incluem o grau de seleção, a distribuição vertical dos sedimentos e o percentual de cascalho. O aumento da permeabilidade com a diminuição do grau de seleção se mostrou uma característica importante em praias lagunares pois, segundo estudos pretéritos, terrenos com pobre seleção, permitem que os interstícios intergranulares sejam preenchidos por argila e silte, obstruindo os poros e reduzindo a permeabilidade. A partir destes resultados conclui-se que a permeabilidade em sistemas lagunares é governada, principalmente, pelos mesmos parâmetros que as praias oceânicas: tamanho do grão, pelo arredondamento do sedimento e pelo grau de compactação do substrato. No entanto, a permeabilidade em sistemas lagunares apresenta uma ordem de grandeza maior. Esta diferença está relacionada à polimodalidade dos ambientes lagunares, ao arranjo das partículas, à baixa mobilidade do sistema e à alta heterogeneidade do pacote sedimentar. Tais características, inerentes das praias lagunares, mesmo modificando o comportamento do fluido e aumentando a permeabilidade do sistema, não são consideradas nos atuais métodos de definição da sensibilidade ao óleo. Para que a permeabilidade real do sistema seja considerado na definição da sensibilidade do ambiente, as características citadas devem ser consideradas pelo pesquisador em campo. Para isto sugere-se a adoção de uma diretriz incluindo: análise granulométrica da área; coleta e análise de testemunho para verificação da estrutura vertical; medição do grau de compactação do sedimento e da profundidade do lençol freático. Quanto aos resultados da aplicação de equações para cálculo da condutividade hidráulica, percebemos que as equações que utilizam parâmetros obtidos em campo se demonstraram eficazes em medir a permeabilidade. Já as equações empíricas, que utilizam parâmetros secundários, oriundos da granulometria, apresentaram resultados insatisfatórios, já que os mesmos apresentaram grande variabilidade, se afastando da validação. A única exceção com resultados satisfatórios é a equação de Hazen (1911) sendo a equação indicada para predizer a permeabilidade das praias arenosas da Lagoa dos Patos.Palavras-chave: Permeabilidade, condutividade hidráulica, sensibilidade ao óleo, MPD permeâmetro, ISL; Praia arenosa; praia lagunar

The permeability is the facility which a fluid flows through the porous of a sediment deposit, that determines the vertical seepage and, consequently, the residence time of the fluid (oil) into the soil. The higher the permeability of the oil in the environment, higher will be the interaction with the site, higher will be the damages and more difficult will be the recovery of the local. Therefore, the permeability is one of the most important parameters to determinate the sensitivity to oil spill of an environment. However, for being dependent of the local characteristics, the seepage changes according to the modifications in the environment and with the sediment characteristics where this oil was spilled. These variations, on the other hand, are not included in the existing sensitivity definition methods, as they are not known or detailed. Knowledge of these oscillations is necessary to the improvement of the existing methods and to better understand the oil behavior in different environments. Within this context, the goal of this study is to determinate the variations of the oil permeability in sandy beaches of the Patos-Guaíba System in RS. The methodology involved permeability tests with oil (API 33) in six points for each beach studied, using the Modified Phillip Dunne Permeameter (MPD). In field were measured: penetration resistance, depth of the water table and sediment sample for granulometric and morphometric analysis in laboratory. The hydraulic conductivity was calculated from in situ and empiric equations, in order to verify which one better represent the lagoon beach permeability. The results show that the permeability in lagoon beaches is mostly driven by the diameter and roundness of the grain, the compaction of the soil and by the depth of water table. Factors that enhance the permeability include: sorting of the package, vertical distribution of the sediments and percentage of gravel. The increase of the permeability with the decrease of the sorting package it showed an important characteristic in lagoon beaches because, according preterit studies, substrates with low sorting allows the porous to be filled with silt and clay, blocking the infiltration. The results obtained shows that permeability in lagoon systems is guided, mostly, by the same parameters that the oceanic beaches: diameter and roundness of the grain, and compaction of the substrate. However, the permeability in lagoon system is an order of magnitude higher than the ocean. This difference is related to polimodal distribution, to the package of the sediment, to the low mobility and to the high heterogeneity of the vertical distributions of the sediments of the Lagoon. These characteristics, inherent in lagoon beaches, even modifying the oil behavior and increasing permeability, are not included in the current oil sensitivity definition methods. In order to consider the real permeability in oil sensitivity of the environment, the cited characteristic should be considered by the researcher. For this it suggests the adoption of a tutorial including: size analysis of the area; collection and analysis of evidence to verify the vertical structure; measuring the degree of sediment compaction and depth of the water table. The results of the application of hydraulic conductivity equations shows that in situ equations are efficient, while the empiric equations (that uses parameters from the grain size analysis) have unsatisfactory results, as they showed great variability. The only exception with satisfactory results is the equation of Hazen (1911), being the only one indicate to predict the permeability of the Lagoa dos Patos beaches.