Utilização de SIG para gestão de dragagens portuárias

Utilização de SIG para gestão de dragagens portuárias

(Parte 5 de 6)

SIMULAÇÃO 2A

Interpolação do valor de [ ] da subst. química pts amostragem

Classificar as superfícies de interpolação com base nos limites das 5 classes de contaminação

Classificar as superfícies de interpolação com base nos limites das 5 classes de contaminação

SIMULAÇÃO 1B

Classificação da grid do valor da CLASSE

Área de dragagem

SIMULAÇÃO 1B

Classificação da grid do valor da CLASSE

Área de dragagem

SIMULAÇÃO 2B

Classificação da grig do valor de [ ] da subst. quím.

Área de dragagem

SIMULAÇÃO 2B

Classificação da grig do valor de [ ] da subst. quím.

Marítima e Portuário, de 1 de Outubro de 2001. Para efeitos de dragagem e gestão dos materiais dragados, integrando a imersão, devem ser analisadas as características e composição dos materiais a dragar, com base no DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho.

Tratando-se de materiais dragados a eliminar no mar, devem obter-se as seguintes informações: 1- Quantidade e composição; 2- Quantidade de substâncias e materiais a imergir (por: dia/ semana/ mês) 3- Forma como se apresentem para imersão (i.e. estado sólido/ lamas/ liquido) a) Método de dragagem; b) Determinação visual das características de sedimento (argila – vasa/ silte/ areia/ cascalho/ rochas); c) Frequência das operações de dragagem; 4- Propriedades físicas (em particular, solubilidade e densidade), químicas, bioquímicas (carência de oxigénio, nutrientes) e biológicas (presença de vírus, bactérias, leveduras, parasitas, etc.); 5- Toxicidade; 6- Persistência; 7- Acumulação em seres vivos ou em sedimentos. Estas três características 5), 6) e 7) poderão, eventualmente, compreender as seguintes análises:

a) Análises de toxicidade aguda; b) Análises de toxicidade crónica, capazes de avaliar os efeitos sub letais a longo prazo; c) Análises visando a bioacumulação potencial das substâncias em questão; 8- Transformações químicas e físicas dos materiais dragados após imersão, nomeadamente a formação eventual de novos compostos; 9- Probabilidade de produção de substâncias que transmitam mau sabor aos recursos piscícolas (peixes, moluscos, crustáceos), com consequências na sua comercialização. 10- Na ausência de fontes apreciáveis de poluição, os materiais dragados podem ser isentos das análises referidas nos n.os 4), 5), 6) e 7).

Com os estudos preconizados, pretende-se facultar a evidência necessária para demonstrar, no âmbito da Convenção de OSPAR (1992), que as medidas de controlo aplicadas são suficientes para assegurar que, nos casos de imersão no mar dos materiais dragados, as capacidades dispersiva e assimilativa do meio marinho não são excedidas, pelo que não há deterioração do ambiente.

Estão incluídas nas especificações técnicas, a que devem dar cumprimento as operações de dragagem, elementos como: as medições, as campanhas de amostragem, a caracterização físico-química dos materiais a dragar, as especificações técnicas das operações de remoção dos produtos dragados e, das operações de eliminação desses materiais, como seja a imersão no mar, repulsão para depósito de recepção provisória e transporte para aterro (DIAS, 2003c, 2003d).

A partir da caracterização físico-química dos materiais a dragar e da avaliação da sua qualidade ambiental, define-se o destino dos materiais dragados.

3.2 AMOSTRAGEM DE MATERIAIS DRAGADOS

Antes de se iniciar uma operação de dragagem, é necessário caracterizar o material a dragar. As características e composição do material a dragar incluem a definição das suas propriedades físicas e químicas, para avaliar os níveis de contaminação dos sedimentos a dragar.

Amostrar todos os locais numa área de estudo para medir a magnitude ou concentração de um fenómeno é, normalmente, oneroso e difícil. Assim, são estrategicamente distribuídos pontos de amostragem na área de dragagem, em locais georreferenciados (DIAS, 2002). A partir dos dados de amostragem são usadas funções de cálculo de superfícies, com a finalidade de estimar valores que são assinados a todas as outras localizações, pela interpolação de valores para pontos desconhecidos, a partir dos valores de pontos de amostragem conhecidos (DIAS, 2003c, 2003d).

Considerando que, para efeitos de amostragem dos materiais dragados devem ser efectuados planos de amostragem adequados à operação de dragagem a realizar, devendo ser cumpridas as determinações constantes no DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho foram recolhidos elementos resultantes de amostragem, efectuada nos termos da Tabela 4.

Tabela 4 - Definição do número de estações de amostragem mínimas em função do volume de materiais a dragar, adaptado de DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho.

Volume dragado (metros cúbicos - m3)

Número de estações de amostragem

Até 25 0 25 0 - 100 0 100 0 - 500 0 500 0 - 2 0 0 > 2 0 0

3 4 - 6 7 - 15 16 - 30 Mais 10/ 1 milhão de m3

As estações de amostragem foram georreferenciadas a partir da margem, pela utilização de equipamento topográfico, neste caso, uma estação total. As amostras de sedimentos foram recolhidas com um amostrador munido de dispositivo de sucção, manobrado por mergulhadores da firma Xavi-Sub – Mergulhadores Profissionais, Lda., a bordo de uma embarcação. Aquele amostrador foi concebido por aquela firma, para a colheita de sedimentos até (2,0) e (4,0) metros de profundidade, com recuperação de cores (amostra de recuperação por sondagem geológica) de sondagem sob a forma de amostras de sedimentos não remexidos (DIAS, 2002), como se apresenta na Figura 9.

(A) (B) Figura 9. (A), (B) Amostrador, concebido pela empresa Xavi-Sub e, respectivas amostras de sedimentos.

Este amostrador, já em trabalhos anteriores demonstrou ser muito eficaz na obtenção de sedimentos superficiais e de profundidade, permitindo a colheita de um core de sondagem com dois a quatro metros, possibilitando ainda, sub-amostragens variadas para as diversas análises físico-químicas.

Note-se que, são recolhidas duas amostras sedimentares por cada estação de amostragem, com uma colheita à superfície e outra em profundidade, função da cota de dragagem a atingir. Sempre que necessário e, se a espessura da coluna dos sedimentos a dragar for superior a 2,0 metros, então é recolhida mais uma amostra sedimentar por cada 2 metros de profundidade (DIAS, 2002). No entanto, no presente trabalho, apenas são consideradas as amostras sedimentares colhidas à superfície, para a caracterização das áreas de dragagem apresentadas no caso de estudo, ver ponto 6.

Existem situações, onde se levantam dificuldades técnicas na implementação de métodos de amostragem mais exactos para a caracterização de áreas de dragagem. Um dos obstáculos reside no facto de a legislação em vigor não contemplar a aplicação de uma rede de amostragem mais exacta, isto é, adaptada à extensão da área de dragagem bem como ao volume dos materiais a dragar, e não somente adaptada ao volume dos materiais a dragar. Outro obstáculo reside na divergência de opinião, entre o corpo técnico e o conselho de administração do IPTM na implementação dos estudos necessários à caracterização de áreas de dragagem, nomeadamente devido aos custos associados a estes trabalhos. É procurado, nestes casos, o bom senso de decisão.

3.2.1 ANÁLISES FÍSICAS

As propriedades físicas dos sedimentos incluem: Densidade; Percentagem de sólidos; Granulometria (percentagem de areia, silte, argila); Carbono orgânico total (<2 milímetros).

Na análise física, salienta-se a caracterização granulométrica que, pretende definir a classe textural dos sedimentos a partir das percentagens das fracções argilosa, siltosa e arenosa (PETTIJOHN, 1975). A classificação textural constitui a primeira etapa da caracterização e identificação dos diferentes tipos sedimentares presentes num meio e, em relação à qual grande parte dos outros parâmetros físico-químicos estão relacionados. A separação das fracções granulométricas das amostras de sedimentos é feita por crivagem por via húmida, segundo Norma LNEC E-239/1970.

3.2.2 ANÁLISES QUÍMICAS

As propriedades químicas dos sedimentos incluem: a concentração dos metais: As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Ni e Zn; a concentração dos compostos orgânicos como: POLYCHLORINATED BIPHENYLS - PCB’s (congéneres IUPAC n.os 28, 52, 101, 118, 138, 153 and 180); POLYAROMATIC HYDROCARBONS - PAHs - [Benzo[a]pyrene, Benzo(b)fluoranthene, Benzo(ghi)perilene, Benzo(k)fluoranthene, Fluoranthene, Indene(123)pirene]; HEXACHLOROBENZENE – HCB, constantes da Tabela 5, e, outras substâncias químicas contaminantes que se julguem necessárias analisar, para feitos de avaliação da contaminação dos materiais dragados.

Os cinco mecanismos responsáveis pela acumulação dos metais pesados nos sedimentos são (FORSTNER, 1982 in FONSECA, 1995): (1)- ligação por adsorção às partículas de granulometria mais fina; (2)- precipitação dos compostos metálicos; (3)- co-precipitação de metais por meio de óxidos hidratados de ferro, alumínio, manganês e carbonatos; (4)- associação com moléculas orgânicas; (5)- incorporação em minerais.

Os fenómenos de adsorção envolvem fundamentalmente partículas de natureza coloidal de natureza mineral e, os óxidos de ferro e alumínio responsáveis pelos processos de precipitação e co-precipitação, apresentam uma das principais apetências das fracções mais finas. Observa-se então, que as partículas minerais argilosas facilitam a retenção de substâncias químicas contaminantes, reconhecendo-se o aumento dos teores das substâncias químicas com o aumento da fracção argilosa (FONSECA, 1995). Os minerais de argila, juntamente com a matéria orgânica, constituem a fracção mais activa dos sedimentos (FONSECA, 1995).

Os valores envolvendo metais são muito diversificados, variando consoante os sedimentos envolvidos. Em consequência, para estudar o impacto sobre o ambiente e sobre a eliminação dos sedimentos dragados, os teores de substâncias químicas contidas nos sedimentos apenas podem constituir um índice da sua disponibilidade química potencial, tendo em conta as suas características físico-químicas. Assim, para um determinado elemento tóxico, dada a variação da sua mobilidade e disponibilidade em função das características químicas, físicas e mineralógicas dos sedimentos, não é fácil definir limites superiores a partir dos quais serão considerados prejudiciais (FONSECA, 1995).

O DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho, pretende definir as linhas orientadoras para a boa prática da arte, as operações de dragagem e as condições de eliminação de materiais dragados, nomeadamente pela imersão no mar, garantindo sempre a não poluição do meio marinho.

É apresentada na Tabela 5 a classificação dos materiais dragados de acordo com o DCD.R.141/1995 de 21 de Junho.

Tabela 5 - Classificação de materiais dragados de acordo com o grau de contaminação, adaptado de DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho.

Parâmetro Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5 Metais (mg/kg) Arsénio (As) <20 [20-50[ [50 – 100[ [100 – 500] > 500 Cádmio (Cd) <1 [1-3[ [3 – 5[ [5 – 10] > 10 Crómio (Cr) <50 [50 – 100[ [100 – 400[ [400 - 1 0] >1 0 Cobre (Cu) <35 [35 – 150[ [150 – 300[ [300 – 500] > 500 Mercúrio (Hg) <0,5 [0,5 - 1,5[ [1,5 - 3,0[ [3,0 – 10] > 10 Chumbo (Pb) <50 [50 – 150[ [150 – 500[ [500 - 1 0] > 1 0 Níquel (Ni) <30 [30 – 75[ [75 – 125[ [125 – 250] > 250 Zinco (Zn) <100 [100 – 600[ [600 - 1 5008 [1 500 - 5 0] > 5 0

Compostos orgânicos (µg/kg)

PCB (soma) <5 [5 – 25[ [25 - 100 [100 – 300] > 300 PAH (soma) <300 [300 - 2 0[ [2 0 - 6 0[ [6 0 - 20 0] > 20 0 HCB <0,5 [0,5 - 2,5[ [2,5 – 10[ [10 – 50] > 50

Com base nas análises químicas realizadas aos sedimentos é possível caracterizar os materiais dragados e, avaliar a sua qualidade ambiental. De acordo com o disposto no DCD.R.141/1995 de 21 de Junho, a classificação dos materiais dragados tem por base cinco classes de qualidade ambiental, que se agrupam em duas categorias distintas, quanto à aptidão ambiental dos materiais dragados em serem imersos no mar. Temos assim materiais dragados com aptidão ambiental para a imersão no mar, e materiais dragados não aptos à imersão no mar, Tabela 6.

Tabela 6 - Classes de qualidade dos sedimentos (material dragado), adaptado de DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho.

CLASSE 1

Material dragado limpo - pode ser depositado no meio aquático ou reposto em locais sujeitos a erosão ou utilizado para alimentação de praias sem normas restritivas.

CLASSE 2

Material dragado com contaminação vestigiária - pode ser imerso no meio aquático tendo em atenção as características do meio receptor e o uso legítimo do mesmo.

CLASSE 3

Material dragado ligeiramente contaminado - pode ser utilizado para terraplenos ou no caso de imersão necessita de estudo aprofundado do local de deposição e monitorização posterior do mesmo.

CLASSE 4 Material dragado contaminado - deposição em terra, em local impermeabilizado, com a recomendação de posterior cobertura de solos impermeáveis.

CLASSE 5

Material muito contaminado - idealmente não será dragado; em caso imperativo, deverão os dragados ser tratados como resíduos industriais, sendo proibida a sua imersão e a sua deposição em terra.

De acordo com DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho, as cinco classes de contaminação dos sedimentos dragados são particularmente úteis como indicadores dos possíveis excessos das substâncias contaminantes que poderão ser prejudiciais.

Os resultados das análises efectuadas, avaliados em função dos critérios de qualidade de sedimentos estabelecidos no DC-D.R.141/1995 de 21 de Junho e definidos na Tabela 6, são então determinantes para a definição da forma de eliminação dos materiais dragados.

Num contexto mundial, apresentam-se graficamente na Figura 10, os limites máximos de concentração de substâncias químicas, permitidos para a imersão no mar, em materiais dragados, de acordo com as regulamentações de diversos países.

Figura 10. Limites máximos de concentração permitidos para a imersão no mar, de diversos países, adaptado de PAIXÃO, G. (2004a).

3.3 ANÁLISE ESPACIAL - TIPO DE DADOS E OPERAÇÕES

A análise espacial é um processo pelo qual é possível separar um sistema nas suas partes, de forma a revelar a sua natureza e relações, de forma a determinar os princípios gerais de comportamento (KRISHNA, [2004]), permitindo que os resultados da análise espacial sejam visualizados em mapas que mostram relações geoespaciais. Por meio da análise espacial é investigada a criação de um mapa de campo que expresse estimação da variação espacial de uma determinada característica em estudo, em que é usado um conjunto limitado de amostras de campo.

Os mapas são construídos com base na localização dos pontos de colheita de amostras de sedimentos em áreas de dragagem e, a partir dos valores de concentração das substâncias químicas analisadas nos sedimentos a dragar, é estimado um modelo de dependência espacial, que permite a interpolação de superfícies, que são, então, apresentadas sob a forma de mapas.

Para caracterizar os problemas de análise espacial, foram considerados dois tipos de dados, de acordo com Krishna, G. ([2004]: 1. Eventos ou padrões pontuais – fenómenos expressos através de ocorrências identificadas como pontos localizados no espaço, denominados processos pontuais. 2. Superfícies contínuas – estimadas a partir de um conjunto de amostras de campo, que podem estar regularmente ou irregularmente distribuídas. Usualmente, este tipo de dados é resultante de levantamento de recursos naturais e que incluem mapas geológicos, topográficos, ecológicos, fisográficos, etc.

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