Aplicação de técnicas de alta resolução para caracterização geoambiental de áreas com ocorrência de gás metano - Freitas, Leandro Gomes de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
Os riscos associados à intrusão de gases e vapores do solo em edificações estão ganhando crescente interesse da sociedade, principalmente pelos possíveis danos à saúde humana ou até mesmo por explosões. Na região metropolitana de São Paulo, estudos ambientais vêm relatando com frequência a ocorrência de gás metano (CH4) no subsolo, gerando preocupações sociais, políticas e econômicas. Uma forma inovadora de otimizar o diagnóstico dessas áreas e gerar Modelos Conceituais mais consistentes, se dá com a utilização de técnicas de investigação de alta resolução, como o Membrane Interface Probe (MIP). Nesse contexto, foi conduzido um estudo para avaliar o potencial do MIP, associado a outras técnicas de investigação, para o diagnóstico geoambiental de uma área com a ocorrência de gás metano no subsolo. A área de estudo foi o campus da USP Leste, no município de São Paulo. O estudo foi realizado em três etapas. Na primeira, foram realizados testes de bancada para a obtenção de curvas de resposta do detector de ionização por chama (FID) do sistema MIP para diferentes misturas gasosas, com diferentes temperaturas de aquecimento da sonda. Na segunda etapa foram realizados os ensaios de campo com o MIP e com as seguintes técnicas auxiliares: Soil Color Optical Screening Tool (SCOST); amostragem de gases do solo com o sistema Post Run Tubbing (PRT); e, amostragem de solo por sondagens direct push. Na terceira etapa foram realizadas as análises laboratoriais das amostras de solo coletadas. Os resultados obtidos foram apresentados por meio de perfis e seções representativas da área de estudo. Nos ensaios de bancada, todas as curvas de resposta mostraram alta correlação entre as respostas do FID e as concentrações de CH4 das amostras. Os perfis obtidos em campo pelo sensor de condutividade elétrica do MIP, bem como os perfis de cores obtidos pelo SCOST, apresentaram boa correlação qualitativa com as descrições litológicas e com os perfis granulométricos, auxiliando na caracterização litoestratigráfica. Os ensaios MIP confirmaram a alta sensibilidade da ferramenta para a detecção de CH4, principalmente com a sonda aquecida, possibilitando o mapeamento de acumulações de biogás no subsolo. A amostragem com o PRT confirmou a existência de concentrações de até 77% v/v de CH4 nas camadas de depósitos tecnogênicos. Já as análises de teor de matéria orgânica e fração de carbono orgânico mostraram a presença de camadas com elevado teor orgânico e alto potencial metanogênico, principalmente nas camadas de argila orgânica em meio aos sedimentos quaternários. Conclui-se que o MIP demonstra um grande potencial para a caracterização em alta resolução de áreas com ocorrência de gás metano no subsolo e que as técnicas auxiliares forneceram informações importantes para apoiar a interpretação e a validação dos resultados obtidos.

The risks associated with soil gases and vapor intrusion in buildings are gaining increasing attention in our society, mainly because of possible harm to human health or even explosions. In São Paulo Metropolitan Area, environmental studies have frequently reported methane (CH4) in the subsoil, causing social, political and economic concerns. An innovative approach to optimize site assessment for these cases and generate more consistent conceptual site models (CSM), is through the application of high resolution site characterization (HRSC) tools, as the Membrane Interface Probe (MIP). In this context, a study was carried out to evaluate the potential of the MIP, associated with other subsurface investigation techniques, for the geoenvironmental diagnosis of an area with methane gas occurrence in the subsoil. The study area was the university campus of USP Leste, at São Paulo city. The study was performed in three stages, including laboratory and field procedures. On the first one, bench tests were performed to obtain response curves of the MIP’s Flame Ionization Detector (MIP/FID) for different gas mixtures, with variable probe heating temperatures. On the second stage, MIP tests were performed in the field, with the following auxiliary techniques: Soil Color Optical Screening Tool (SCOST); soil gas sampling with the Post Run Tubbing (PRT) system; and the direct push whole core soil sampling. The third and last stage consisted of laboratory analysis of the soil samples. The results of the bench tests showed very strong correlations between the FID’s response and the CH4 concentration of the samples. The profiles obtained on the field by the MIP’s electrical conductivity sensor and by the SCOST showed good qualitative correlation with the lithological descriptions and with the granulometric profiles, supporting the lithostratigraphic characterization. The MIP/FID results confirmed its high sensitivity to CH4 detection, especially with the heated probe, enabling the mapping of biogas accumulations in the subsurface. The PRT gas sampling confirmed methane’s concentrations as high as 77% v/v in the landfill layers. The organic matter analysis showed high organic content layers with great methanogenic potential, especially in the organic clay layers of the quaternary sediments. It was concluded that MIP has a great potential for the high resolution characterization of sites with methane gas occurrence and the auxiliary techniques also provided valuable information to support the interpretation and validation of the results.
Application of high resolution techniques for geoenvironmental characterization of sites with methane gas occurrence
Keywords: MIP; Metano; Modelo conceitual; Investigação de alta resolução; Methane; Conceptual site model; High resolution site characterization