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Revista Brasileira de Geof́ısica (2010) 28(4): 609-617
© 2010 Sociedade Brasileira de Geof́ısica
ISSN 0102-261X
www.scielo.br/rbg

IMAGEAMENTO ELÉTRICO 3D EM ÁREA CONTAMINADA POR HIDROCARBONETO
NO POLO INDUSTRIAL DE CUBATÃO – SP

Marcus Paulus Martins Baessa1, Andresa Oliva2 e Chang Hung Kiang3

Recebido em 8 janeiro, 2008 / Aceito em 29 novembro, 2009
Received on January 8, 2008 / Accepted on November 29, 2009

ABSTRACT. This work presents the results of geophysical surveys performed over an oil contaminated site in the Polo Industrial de Cubatão – São Paulo. The aim

is to characterize geoelectrical signatures associated to hydrocarbon presence in order to delimit and calculate the volume of the contaminated area. For this study were

used Vertical Electrical Sounding (VES) and 3D Electrical Imaging for characterization of geology and geoelectrical response of the contaminant. The results showed

that the hydrocarbon presence is associated to conductive anomalies due to products from biodegradation. The conductive anomalies are disseminated over the area,

totalizing 1365.3 m3 volume. This volume, however, corresponds only to the residual phase contaminants, since it was not possible to map free-phase hydrocarbons.

Keywords: applied geophysics, 3D Electrical Imaging, hydrocarbon biodegradation, conductive anomalies.

RESUMO. Este trabalho mostra os resultados obtidos com ensaios geof́ısicos realizados em uma área contaminada por hidrocarboneto no Polo Industrial de Cubatão

– São Paulo, com objetivo de caracterizar as anomalias geoelétricas associadas à presença dos hidrocarbonetos, bem como delimitar e cubar tais anomalias. Para tanto,

utilizou-se o método da eletrorresistividade, por meio das técnicas de Sondagem Elétrica Vertical (SEV) e Imageamento Elétrico 3D. Os resultados obtidos permitem

indicar que a presença de hidrocarboneto está associada a anomalias condutivas devido aos produtos da biodegradação. As anomalias condutivas ocorrem de forma

disseminada na área, totalizando um volume de 1365,3 m3; entretanto, este volume corresponde somente à presença de contaminante em fase residual.

Palavras-chave: geof́ısica aplicada, Imageamento Elétrico 3D, biodegradação de hidrocarbonetos, anomalias condutivas.

1Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello, CENPES, Av. Horácio Macedo, 950, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, 21941-915

Rio de Janeiro, RJ, Brasil. Tel.: (21) 3865-6662; Fax: (21) 3865-6973 – E-mail: marcus.baessa@petrobras.br
2Universidade Estadual Paulista, UNESP, Campus de Rio Claro, Av. 24 A, 1515, 13506-900 Rio Claro, SP, Brasil. Tel./Fax: (19) 3532-5119 – E-mail: aoliva@rc.unesp.br
3Universidade Estadual Paulista, UNESP, Campus de Rio Claro, Av. 24 A, 1515, 13506-900 Rio Claro, SP, Brasil. Tel./Fax: (19) 3532-5119 – E-mail: chang@rc.unesp.br


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INTRODUÇÃO

No Brasil, e principalmente em São Paulo, devido às ativida-
des do Polo Industrial de Cubatão, a conscientização da so-
ciedade pelos problemas ambientais teve inı́cio nas décadas de
70 e 80, com a criação da Companhia Ambiental do Estado de
São Paulo (CETESB), em 1976, e o estabelecimento do “Pro-
grama Cubatão de Fontes Poluidoras”, em 1983. Este programa
foi realizado com apoio do Banco Interamericano de Desenvol-
vimento (BIRD), visando à redução do controle de emissões e
ao estudo das principais fontes contaminantes no Polo Industrial
de Cubatão.

Desde o lançamento do Manual de Gerenciamento de Áreas
Contaminadas e o Relatório de Estabelecimento de Valores Orien-
tadores para Solo e Água Subterrânea no Estado de São Paulo
pela CETESB, em 2001, os órgãos ambientais vêm solicitando
que as empresas realizem investigações ambientais em suas áreas
de instalação, visando diagnosticar a presença ou não de conta-
minantes no solo e nas águas subterrâneas.

Devido aos altos custos dos métodos diretos, principal-
mente das análises quı́micas, cada vez mais vêm sendo aplicados
métodos indiretos de investigação, principalmente os métodos
de eletrorresistividade e GPR (Ground Penetration Radar ) para
esse tipo de diagnóstico. Os resultados da interpretação dos da-
dos geof́ısicos, associados ao conceitual preliminar e aos dados
históricos da área, podem direcionar as etapas de instalação de
poços de monitoramento e amostragem de solo, minimizando os
trabalhos de investigação direta e, consequentemente, os custos.

Para investigação da área contaminada situada no Polo In-
dustrial de Cubatão, além da identificação de poços de moni-
toramento com presença de fase livre, foi utilizado o método da
eletrorresistividade, por meio das técnicas de Sondagem Elétrica
Vertical (SEV) e de Imageamento Elétrico 3D.

A execução das SEVs prestou-se à identificação da varia-
ção vertical de resistividade, gerando um modelo geoelétrico da
área, e à análise da resposta geoelétrica do contaminante. Poste-
riormente, com base nos resultados das SEVs, utilizou-se o mo-
delo “geoelétrico condutivo de pluma de light non-aqueous phase
liquids (LNAPLs)”, estabelecido por Sauck (2000), para delimitar
e cubar as anomalias por meio do Imageamento Elétrico 3D.

CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

O estudo foi realizado em uma área situada no Polo Industrial de
Cubatão, instalado na porção norte do munićıpio de Cubatão, na
região sudeste do Estado de São Paulo, e dista 68 km da capital
do Estado (Fig. 1).

O Polo Industrial de Cubatão está situado em região que
compreende um relevo de transição entre o Planalto Atlântico e
a Baixada Santista, representados respectivamente pela Serra de
Cubatão e por uma planı́cie com complexa rede de drenagens da
bacia hidrográfica do Rio Cubatão (Augusto Filho et al., 1988).

Quanto ao contexto geológico da região onde se encontra o
Polo Industrial de Cubatão, é caracterizado basicamente por:

• Complexo Costeiro – constituı́do por migmatitos, gnais-
ses granı́ticos porfiroblásticos, biotita-gnaisses e gnais-
ses peraluminosos (Rodriguez, 1998), que compõem a
região serrana;

• Planı́cie Costeira de Santos – formada essencialmente
por depósitos quaternários marinhos ou flúvio-lagunares,
sotopostos a depósitos de mangues e aluviões atuais
(FUNDUNESP, 2000);

• Depósitos Detŕıticos de Encosta (Debris Flows ) – cons-
tituı́dos por lama, areia, seixos e blocos provenientes do
intenso e longo processo de erosão diferencial que acu-
mulou, ao longo do tempo, grandes volumes de detritos
nas encostas e no sopé da Serra do Mar (FUNDUNESP,
2000).

Com base em perfis de sondagens, pode-se dizer que a cons-
tituição da área é heterogênea, sendo composta por uma camada
superior de aterro, em grande parte da área. Esta camada se so-
brepõe a sedimentos fluviais, compostos por depósitos areno-
argilosos, com seixos de tamanhos variados, e silto-argilosos,
t́ıpicos de planı́cie de inundação (Baessa, 2007).

METODOLOGIA

Com o intuito de analisar as variações verticais da resistividade,
caracteŕısticas hidrogeológicas e litológicas, e, principalmente, a
resposta geoelétrica do meio contaminado por hidrocarboneto,
foi utilizado o método da eletrorresistividade, aplicando-se as
técnicas de SEV e Imageamento Elétrico 3D. O aparelho utilizado
nos levantamentos de campo foi um resistivı́metro Modelo Super
Sting R8/IP + 28 , da empresa Advanced Geoscience Inc. (USA).
No Imageamento Elétrico 3D utilizou-se o sistema multieletrodo
com 56 eletrodos.

Para o levantamento geof́ısico com a técnica de SEV foi uti-
lizado o arranjo Schlumberger , com espaçamento máximo AB/2
de 100 m, o que permitiu investigar uma profundidade teórica de
até 50m. A configuração eletródica Schlumberger consiste basi-
camente de quatro eletrodos cravados na superf́ıcie do terreno.

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Figura 1 – Planta de localização da área de estudo.

Dois desses eletrodos (A e B) têm a função de gerar corrente
elétrica no terreno, enquanto o outro par é utilizado para medir
a diferença de potencial que se estabelece entre eles (eletrodos M
e N). Para aumentar a profundidade de investigação, separam-se
os eletrodos A e B progressivamente e simetricamente ao centro O
(Fig. 2). Este arranjo foi escolhido levando-se em consideração
dois aspectos: a praticidade em campo e a boa resolução nas
heterogeneidades verticais (Braga, 2006).

Os dados de resistividade aparente obtidos no campo foram
representados por meio de uma curva bilogaŕıtmica (resistividade

× AB/2), da qual se obteve um modelo geoelétrico inicial. A partir
deste modelo procedeu-se à inversão dos dados de resistividade
aparente, com base no método dos mı́nimos quadrados simples
(Inman, 1975), utilizando-se o software EarthImager 1D , versão
1.0.1 (2006), da Advanced Geoscience Inc. (USA).

O Imageamento Elétrico 3D contempla investigações da va-
riabilidade de resistividade em subsuperf́ıcie, tanto na direção
horizontal como na vertical, de forma automatizada e previa-
mente programada, utilizando um grande número de eletrodos
com espaçamento normalmente constante, conectados a um cabo

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A
V

Figura 2 – Esquema de campo para o arranjo Schlumberger (Braga, 2006).

multieletrodo e este a uma unidade eletrônica (switch box ) e ao
resistiv́ımetro (Fig. 3).

Figura 3 – Esquema de aquisição de imageamento 3D.

Para a aquisição de dados, gerou-se um arquivo com o tipo
de arranjo, espaçamento dos eletrodos, sequência de medidas e
outros parâmetros em um programa computacional apropriado,
utilizado no campo. O software de aquisição de dados analisa
este arquivo gerado e verifica automaticamente o contato dos ele-
trodos antes de iniciar a leitura.

O espaçamento entre os eletrodos na aquisição 3D foi de
5 m, totalizando uma área de 1950 m2 e investigando profundi-
dade de aproximadamente 13 m. Na aquisição de campo utilizou-
se a técnica de roll-along e o arranjo Dipolo-Dipolo, escolhido
devido à boa resolução horizontal e à boa cobertura dos dados.

De acordo com Gandolfo & Gallas (2005), um ensaio 3D
com 25 eletrodos, sem a utilização de um sistema multieletrodo
automatizado, despende aproximadamente 3,5 horas, enquanto
neste trabalho, com 112 eletrodos, despendeu-se aproximada-
mente 1 hora.

Para o processamento dos dados foi utilizado o programa
EarthImager 3D , versão 1.3.5 (2006), produzido pela Advanced
Geoscience Inc. (USA). Inicialmente procedeu-se uma filtragem
dos dados, com o objetivo de remover as leituras anômalas de
resistividade aparente da pseudoseção, considerando-se a geo-
logia local e as possı́veis contaminações.

Após a filtragem iniciou-se o processo de inversão que utili-
zou soluções obtidas por meio de equações diferenciais, vincula-
das ao método de inversão conhecido como “smoothness cons-
trained ” ou “Occam’s inversion ”, que tem a função de gerar um
modelo suavizado a partir do ajuste dos dados de campo.

A Figura 4 ilustra a localização do levantamento geof́ısico e
dos poços de monitoramento existentes na área de estudo. Foram
executadas 4 SEVs e 1 Imageamento Elétrico 3D.

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

A partir da análise morfológica das curvas de campo e da in-
versão dos dados, gerou-se um modelo geoelétrico final da área
(Tab. 1), caracterizado por duas zonas: não-saturada, referente à
porção localizada acima do nı́vel d’água, e saturada, referindo-se
à porção localizada abaixo do nı́vel d’água, na qual o substrato
geológico encontra-se totalmente saturado.

Para a zona não-saturada (sedimentos indiferenciados), os
valores de resistividade obtidos apresentam uma ampla gama de
variação (7,5 a 350,0 ohm.m), t́ıpica de sedimentos desta zona,
não sendo posśıvel caracterizar estes materiais em termos li-
tológicos. Entretanto, os nı́veis geoelétricos com resistividades
menores que 30 ohm.m possivelmente refletem anomalias con-

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Figura 4 – Planta de localização dos ensaios geof́ısicos (SEVs e Imageamento Elétrico 3D) e dos poços de monitoramento.

dutivas associadas à contaminação por hidrocarboneto, uma vez
que as SEVs 14 e 19, que foram executadas ao lado dos poços
PM-32 e 23 que possuem fase livre, apresentaram anomalias
condutivas com valores de resistividade inferiores ou iguais a
30 ohm.m.

Vale notar que, tanto os valores de resistividade quanto es-
pessura destas anomalias condutivas não correspondem à fase
livre propriamente dita, mas aos subprodutos das reações de
oxi-redução e da biodegradação do hidrocarboneto aprisionado
nos poros do sedimento, logo acima da fase livre, devido ao
movimento ascendente e descendente do nı́vel d’água (NA). Este
movimento em aquı́feros livres está diretamente relacionado à
precipitação pluviométrica e cria ótimas condições para ação
microbiológica aeróbica, devido à entrada ocasional de oxigênio
carreado pela água de chuvas. A colonização das bactérias pro-
vavelmente ocorre nos substratos sólidos, no contato entre o
hidrocarboneto e o poro aerado, e não dentro da fase livre, o
qual geralmente é tóxico para as bactérias.

Para a zona saturada, os diferentes nı́veis geoelétricos obti-
dos foram agrupados em termos de litologia. A partir da correla-
ção dos nı́veis geoelétricos com a geologia local, identificaram-
se as seguintes eletrofácies predominantes: argilosa; argilo-
arenosa; areno-argilosa e arenosa (Tab. 1).

Com intuito de abranger uma área maior, para identificar
as eletrofácies e cubar as anomalias condutivas associadas à
presença de contaminantes oriundos de vazamentos em tanques
de benzeno e xileno ocorridos na década de 90, foi realizado o
Imageamento Elétrico 3D. No entanto, não foi posśıvel a cober-

tura/imageamento de toda a área onde os tanques estavam dis-
postos, devido à existência de interferentes locais, ou seja, a
presença de uma espessa base de concreto onde os tanques es-
tavam dispostos. (Fig. 4).

Tabela 1 – Modelo geoelétrico final na área de estudo.

Zona Eletrofácies Resistividade (ohm.m)

Não-saturada Sedimentos superficiais 7,5 a 350,0

Saturada

Argilosa ρ ≤ 30

Argilo-Arenosa 31 < ρ < 40

Areno-Argilosa 41 < ρ < 60

Arenosa 61 < ρ < 300

Os altos valores de resistividade (>300 ohm.m) presentes
nas eletrofácies arenosas, observados nas Figuras 5a e 5b, estão
relacionados ao aterro com presença de blocos ou restos de
construções, como fundações que existiam na área, enquanto
que os valores menores ou iguais a 30 ohm.m relacionam-se
a porções sob intensa biodegradação de hidrocarbonetos. Estes
resultados foram confirmados a partir dos dados obtidos por
meio de sondagens mecânicas.

As anomalias condutivas presentes na área ficam evidencia-
das na Figura 5c, onde pode-se visualizar sua distribuição espa-
cial, que ocorre de forma disseminada na área, sem continuidade
lateral. O volume total das anomalias condutivas na área estudada
é de 1365,3 m3.

As anomalias condutivas presentes na zona não-saturada
ocorrem preferencialmente entre 4 m e 5 m de profundidade, ou
seja, na interface zona não saturada/saturada (Fig. 6).

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Figura 5 – Resultados do imageamento 3D. (a) Bloco do Imageamento Elétrico 3D; (b) slices vertical e horizontal e (c) delimitação das anomalias condutivas.

Na zona saturada, a partir de 6 m de profundidade, predomi-
nam valores de resistividade caracterı́sticos da eletrofácies are-
nosa; porém, é posśıvel observar valores referentes à eletrofácies
areno-argilosa, mas que podem refletir a influência de sólidos to-
tais dissolvidos, oriundos da biodegradação dos hidrocarbonetos
detectados por meio das anomalias condutivas (Fig. 7).

Os resultados obtidos corroboram o modelo geoelétrico con-
dutivo de pluma de LNAPLs (light non-aqueous phase liquids )
desenvolvido por Sauck (2000), sendo apoiado por diversos es-
tudos em laboratório e em campo (Atekwana et al., 2000, 2001,
2004a, 2004b; Cassidy et al., 2001; Legall, 2002; Werkema Jr,
2002; Abdel Aal et al., 2003, 2006; Shevnin et al., 2003, 2006;
Werkema Jr et al., 2003, 2006; Davis et al., 2006), tendo sido
posśıvel verificar correlação entre as anomalias geof́ısicas con-
dutivas e as áreas impactadas por hidrocarboneto.

CONCLUSÕES

Os resultados obtidos pelas SEVs, associados aos dados de
poços de monitoramento com presença de fase livre, permiti-
ram concluir que as anomalias geoelétricas associadas à conta-
minação por hidrocarboneto são condutivas.

Tendo em vista que o hidrocarboneto apresenta alta resisti-
vidade elétrica, (∼104 a 105 ohm.m) (Werkema Jr, 2002; Brad-
ford, 2003), a passagem do caráter de resistivo para condutivo,
deve-se aos produtos gerados pela biodegradação, já que os mi-
croorganismos capazes de degradar os hidrocarbonetos impreg-
nados nos sedimentos atuam de forma intensa, ocasionando au-
mento da condutividade do meio pela produção de biofilmes e
surfactantes, além de ácidos orgânicos. Esta redução da condu-
tividade ocorre principalmente logo acima do nı́vel d’água sub-
terrâneo (NA), onde a espessura de hidrocarboneto (fase livre) é
movimentada pela variação do NA. Por conseguinte, o hidrocar-
boneto permanece aprisionado nos poros dos sedimentos logo
acima deste nı́vel.

Com base nos resultados do imageamento 3D, verifica-se que
a anomalia condutiva associada à contaminação ocorre de forma
disseminada na área, sem continuidade lateral, totalizando vo-
lume de 1365,3 m3.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Centro de Pesquisas e Desenvolvi-
mento Leopoldo Américo Miguez de Mello – CENPES, particu-

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Figura 6 – Mapas de resistividades da zona não-saturada, obtidos por meio do Imageamento Elétrico 3D.

larmente à Gerência de Biotecnologia e Tratamentos Ambientais
do CENPES/PETROBRAS, por prover recursos financeiros para a
execução deste trabalho e ao Laboratório de Estudo de Bacias –
IGCE/UNESP – Rio Claro, pelo apoio técnico e por ceder os equi-
pamentos de geof́ısica necessários para a realização dos ensaios.

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616 IMAGEAMENTO ELÉTRICO 3D EM ÁREA CONTAMINADA POR HIDROCARBONETO NO POLO INDUSTRIAL DE CUBATÃO – SP

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NOTAS SOBRE OS AUTORES

Marcus Paulus Martins Baessa. Bacharel em Geologia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), em 2001; Mestre em Geociências e Meio Ambiente
pela Universidade Estadual Paulista (UNESP), em 2007. Atualmente exerce a função de Geof́ısico Pleno na Gerência de Biotecnologia e Tratamentos Ambientais do
Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES), Petróleo Brasileiro S.A. (PETROBRAS). Áreas de interesse: Geof́ısica aplicada
a estudos ambientais e hidrogeologia, diagnóstico e remediação de áreas impactadas e hidrogeoquı́mica.

Andresa Oliva. Bacharel em Geologia pelo Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE) da Universidade Estadual Paulista (UNESP) em 1999. Mestre
em Geociências e Meio Ambiente pela UNESP em 2002. Doutora na área de Geociências e Meio Ambiente pela UNESP em 2006, com aplicação de métodos geo-
f́ısicos à hidrogeologia. Atualmente exerce a função Pesquisadora no Laboratório de Estudos de Bacias – LEBAC. Áreas de interesse: Geof́ısica aplicada a estudos
ambientais e hidrogeologia.

Chang Hung Kiang. Bacharel em Geologia pela Universidade de São Paulo (USP), em 1974; Doutor em Geologia pela Northwestern University, em 1983 e Livre Docente
pela Universidade Estadual Paulista (UNESP), em 1997. Atualmente exerce a função de Professor Adjunto e de coordenador do Laboratório de Estudos de Bacias –
LEBAC. Áreas de interesse: Gestão de recursos hı́dricos, diagnóstico e remediação de áreas impactadas, monitoramento e automação na aquisição de parâmetros
hidrodinâmicos e hidroquı́micos em águas subterrâneas.

Brazilian Journal of Geophysics, Vol. 28(4), 2010