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Publicação
Utilização de fluorescência de raios-X (XRF) para a caracterização expedita de solos contaminados por metais pesados: aplicação a obra de construção civil para a identificação em tempo real de resíduos perigosos
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Orientador(es)
Resumo(s)
O presente relatório enquadra-se no âmbito do mestrado em Geologia Aplicada, ramo de Geologia de Engenharia, da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. Refere-se ao estágio desenvolvido entre o dia 1 de abril de 2019 e 31 de janeiro de 2020 na empresa de consultoria ambiental EDZ – Environmental Consulting, Lda. sediada em Lisboa. Teve como principal objetivo a aprendizagem e aplicação numa obra da técnica de análise por fluorescência de raios-X portátil para a caracterização expedita de solos contaminados por “metais pesados” por forma a identificar solos classificáveis como resíduos perigosos. Esta técnica também permitiu a identificação em tempo real de solos (ou manchas de solos) com concentrações de “metais” acima dos respetivos valores de referência para a qualidade de solos, podendo assim ajudar na identificação de situações de potencial risco para a saúde humana ou recetores ecológicos. Os últimos anos têm sido marcados por um aumento na construção de novos edifícios em Portugal, muitos deles em locais previamente ocupados por indústrias, ou seja, em terrenos eventualmente contaminados. Para além dos potenciais riscos para a saúde humana e ambiente, associados à presença de agentes contaminantes nos solos, o custo associado à remoção e eliminação/tratamento de solos contaminados pode ser muito elevado comparativamente aos solos não contaminados. Uma correta avaliação dos contaminantes presentes no solo bem como as suas concentrações são essenciais para uma correta gestão de solos escavados, permitindo assim controlar os custos de remediação dos locais contaminados. Sendo os “metais pesados” um dos grupos de contaminantes mais comum em locais contaminados, torna-se necessário dispor de tecnologias que permitam em tempo real identificar estes elementos em concentrações elevadas, isto é, perto ou acima de concentrações que tornem os resíduos perigosos. Numa fase inicial deste trabalho foi analisado o enquadramento legal a nível nacional das leis atualmente aplicadas em termos da contaminação de solos e a metodologia do processo de classificação de resíduos (solos escavados) nas várias fases de estudo existentes. Foi igualmente feita a aprendizagem na ótica do utilizador do equipamento portátil de fluorescência de raios-X portátil (XRFP), modelo X-200 da marca SciAps, quanto ao funcionamento e limitações do analisador, aprendizagem de técnicas e estratégias de amostragem de solos, quer por meios mecânicos quer por meios manuais. O caso de estudo realizado no âmbito deste projeto incluiu a realização de três experiências: a avaliação do desempenho do analisador X-200 quanto a repetibilidade e reprodutibilidade de dados por análise de amostras de solos certificadas; acompanhamento da equipa técnica da EDZ em campo (Obra A) para recolha de amostras e análise expedita in loco com o analisador portátil, avaliação e comparação dos dados obtidos em laboratório e de campo para determinação da perigosidade dos resíduos; e análise dos efeitos da preparação das amostras (nomeadamente crivagem e secagem) sobre a qualidade dos dados obtidos com o analisador portátil. Os resultados obtidos permitiram comprovar que o analisador de XRFP utilizado permite identificar amostras potencialmente perigosas e obter resultados fiáveis no que respeita a concentração dos “metais pesados” presentes. A implementação de uma análise com XRFP como auxiliar para a diagnóstico permite efetuar um rastreio rápido de um local ou depósitos de material, possibilitando a delimitação de áreas e volumes de solos/resíduos mais contaminados, otimizar planos de amostragem para zonas específicas, efetuar o acompanhamento da remoção de resíduos numa fase de escavação em obra, entre outras funcionalidades.
This report falls within the scope of the master's degree in Applied Geology, branch of Engineering Geology, from the Faculty of Sciences of the University of Lisbon. It refers to the internship developed between April 1st of 2019 and January 31st of 2020 at the environmental consulting company EDZ - Environmental Consulting, Lda. based in Lisbon. The main purpose was the learning and characterization of contaminated soils by “heavy metals” through the technique of portable X-ray fluorescence analysis, applied to a construction site for real-time identification of hazardous waste. The X-Ray portable technique also allows to identify in real time “heavy metal” concentrations in soils which are over references values and thus identify potential risk situations for humans and ecologic receivers. In the last few years due to the increase of constructions in Portugal, but mainly Lisbon, in places previously occupied by industries, potential contaminated sites are being occupied which may result in a risk to human health. In addition to the risk associated with contaminants, the price of removing contaminated soils involves a high cost compared to uncontaminated soils, so a correct assessment of contaminants in the soil as well as their concentrations are essential for the correct management of excavated soils. Being “heavy metals” a common pollutant in contaminated sites, it is important to have a technology that allows to identify “heavy metals” in concentrations that may turn the wastes hazardous. In an early phase of this work, the legal framework of the laws currently applied in Portugal in terms of soil contamination and the methodology of the waste classification process were analyzed. The learning of the portable X-ray fluorescence equipment model X-200 of the SciAps brand, was also done, regarding the functioning and limitations of the analyzer, and sampling techniques by manual/mechanical methods. The study carried included the evaluation of the performance of the X-200 analyzer in terms of data repeatability and reproducibility by analyzing samples of certified contaminated soils; sample collecting in field (construction site A) with EDZ technical team and sample analysis in situ with the portable analyzer; comparison of laboratory and field data regarding the excess of reference values; analysis and hazard classification of samples according to applicable regulations and standards (hazard characteristics and waste classification); analysis of the quality of the data obtained with a portable analyzer regarding the preparation of the sample for analysis. The results obtained allowed to prove that the XRFP analyzer used allows to identify potentially dangerous samples and obtain reliable results regarding the concentration of “heavy metals” present. The implementation of an analysis with XRFP as an aid to the diagnosis allows a quick tracking of a place or material deposits, allowing the delimitation of areas and volumes of most contaminated soils / residues, optimizing sampling plans for specific zones, carrying out the monitoring the removal of waste in an excavation phase on site, among other features.
This report falls within the scope of the master's degree in Applied Geology, branch of Engineering Geology, from the Faculty of Sciences of the University of Lisbon. It refers to the internship developed between April 1st of 2019 and January 31st of 2020 at the environmental consulting company EDZ - Environmental Consulting, Lda. based in Lisbon. The main purpose was the learning and characterization of contaminated soils by “heavy metals” through the technique of portable X-ray fluorescence analysis, applied to a construction site for real-time identification of hazardous waste. The X-Ray portable technique also allows to identify in real time “heavy metal” concentrations in soils which are over references values and thus identify potential risk situations for humans and ecologic receivers. In the last few years due to the increase of constructions in Portugal, but mainly Lisbon, in places previously occupied by industries, potential contaminated sites are being occupied which may result in a risk to human health. In addition to the risk associated with contaminants, the price of removing contaminated soils involves a high cost compared to uncontaminated soils, so a correct assessment of contaminants in the soil as well as their concentrations are essential for the correct management of excavated soils. Being “heavy metals” a common pollutant in contaminated sites, it is important to have a technology that allows to identify “heavy metals” in concentrations that may turn the wastes hazardous. In an early phase of this work, the legal framework of the laws currently applied in Portugal in terms of soil contamination and the methodology of the waste classification process were analyzed. The learning of the portable X-ray fluorescence equipment model X-200 of the SciAps brand, was also done, regarding the functioning and limitations of the analyzer, and sampling techniques by manual/mechanical methods. The study carried included the evaluation of the performance of the X-200 analyzer in terms of data repeatability and reproducibility by analyzing samples of certified contaminated soils; sample collecting in field (construction site A) with EDZ technical team and sample analysis in situ with the portable analyzer; comparison of laboratory and field data regarding the excess of reference values; analysis and hazard classification of samples according to applicable regulations and standards (hazard characteristics and waste classification); analysis of the quality of the data obtained with a portable analyzer regarding the preparation of the sample for analysis. The results obtained allowed to prove that the XRFP analyzer used allows to identify potentially dangerous samples and obtain reliable results regarding the concentration of “heavy metals” present. The implementation of an analysis with XRFP as an aid to the diagnosis allows a quick tracking of a place or material deposits, allowing the delimitation of areas and volumes of most contaminated soils / residues, optimizing sampling plans for specific zones, carrying out the monitoring the removal of waste in an excavation phase on site, among other features.
Descrição
Relatório de estágio de mestrado em Geologia Aplicada (Geologia de Engenharia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020
Palavras-chave
“Metais pesados” Fluorescência de Raios-X portátil Solos contaminados Avaliação de perigosidade Teses de mestrado - 2020