Intrusão de Vapor: Conceito e fundamentos – Atenuação

Atenuação é um dos conceitos mais importantes em investigação de Intrusão de Vapores (VI). Devido a diversas variáveis, os vapores diminuem a concentração à medida que migram a partir das fontes de contaminação, através dos meios, para os prováveis receptores.

Atenuação é um dos conceitos mais importantes em investigação de Intrusão de Vapores (VI). Devido a diversas variáveis, os vapores diminuem a concentração à medida que migram a partir das fontes de contaminação, através dos meios, para os prováveis receptores. Normalmente, o ar interno não é amostrado no início de uma investigação de VI devido a inconveniência que pode causar para os ocupantes de um ambiente construído e porque o ar interno quase sempre contém compostos provenientes de contaminação de fontes internas, o que pode ser confundido com os compostos de VI. Geralmente, se mede a contaminação das águas subterrâneas, dos gases do solo ou talvez da contaminação do solo e estima o risco de VI para o ar interno. Se for detectado níveis excessivos que podem causar riscos à saúde, provavelmente será necessário realizar uma avaliação detalhada, instalar um sistema de mitigação de vapor ou poços para monitoramento periódico na propriedade. Portanto, levantar dados de atenuação pode se tornar extremamente controverso…

Interpretando o que o Johnson e Ettinger diz no o guia de orientação EPA’s 2015 Technical Guide for Assessing and Mitigating the Vapor Intrusion Pathway from Subsurface Vapor Sources to Indoor Air,  “a atenuação do vapor refere-se à redução na concentração de produtos químicos formadores de vapor que ocorre durante a migração de vapor na subsuperfície, juntamente com a diluição que pode ocorrer quando os vapores entram em edificações e mistura com o ar do ambiente “.

Esta figura ilustra aproximadamente o modelo padrão VI, no qual os compostos orgânicos voláteis (VOCs) migram das águas subterrâneas contaminadas para ambientes fechados. A migração e a atenuação de vapor foram divididas em três componentes, começando na parte inferior:

  • Particionamento, que é a migração de vapor das águas subterrâneas (ou do solo) para a fase de vapor;
  • Migração de vapor, que é o movimento do vapor no solo ou na rocha acima das águas subterrâneas; e
  • Mistura, na qual o vapor do solo se mistura com o ar do ambiente.

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O particionamento para a fase vapor oriunda das águas subterrâneas é frequentemente relacionada com a temperatura da água e com a constante de Henry, geralmente bem compreendidas. O particionamento a partir do solo é bem menos previsível, razão pela qual muitos documentos de orientação restringem ou proíbem o uso de dados do solo para estimar o risco de VI.

Após o particionamento do vapor oriundo das águas subterrâneas no estágio de migração de vapor, ocorre muita atenuação se houver umidade suficiente no solo. Geralmente, a atenuação de vapor das águas subterrâneas é significativa devido a frequência da umidade na zona capilar acima do lençol freático, especialmente em solos de granulometria fina. Mas a umidade do solo acima da zona capilar é altamente variável, assim como a quantidade de atenuação de vapor. Em geral, os organoclorados (CVOCs) se decompõem mais rapidamente em ambientes com baixo oxigênio e os compostos não clorados, geralmente associados a combustíveis (hidrocarbonetos de petróleo ou TPH), se decompõem mais rapidamente em ambientes com alto oxigênio. No geral, as moléculas de Hidrocarbonetos de Petróleo se quebram mais rápido que os organoclorados, e a decomposição química é geralmente ignorada ao estimar o VI de organoclorados. As diferenças entre o comportamento dos TPHs e do CVOC são discutidas a fundo no relatório de 2012 da EPA, Petroleum Hydrocarbons and Chlorinated Solvents Differ in Their Potential for Vapor Intrusion (PDF).

Como mostrado na figura, a migração de vapor ocorre predominantemente por advecção – essencialmente fluxo de ar – em solo superficial (geralmente de 0 a 1,5m abaixo do nível do solo) e por difusão molecular em solos mais profundos. A migração de vapor via difusão tem duas implicações importantes. Primeiro, os vapores de fontes mais profundas são limitados pela taxa de difusão. Mesmo em solo permeável, as mudanças de pressão barométrica, o sistema de aquecimento / ventilação / ar condicionado do edifício e outros fatores que impulsionam o fluxo de vapor têm pouco efeito abaixo de um metro e meio de profundidade. É visto com frequência nos modelos VI, referência apontada como conservadora, a utilização de taxação máxima de intrusão de gás do solo que é de 5 litros por minuto (lpm) por 100 metros quadrados de área ocupada. Geralmente, não importa a rapidez com que o gás do solo entra no edifício porque as taxas de fluxo de intrusão de vapores normalmente não aumentam. O segundo ponto é que os vapores se movem mais rapidamente em solos permeáveis do que em solos compactos, mas vale ressaltar que a intrusão de vapores ocorre em ambos os casos.

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A terceira parte do transporte de vapor, na qual o gás do solo se mistura com o ar do ambiente, sob muitos aspectos é considerado a parte mais importante da atenuação de vapor para estimar as concentrações esperadas para o ar ambiente. Nesse ponto, a atenuação consiste na diluição de uma pequena quantidade de gás do solo com uma grande quantidade do ar interno de um ambiente fechado, portanto todos os compostos envolvidos são atenuados igualmente. O fluxo de gás do solo adentrando em uma edificação é controlado por muitos fatores, incluindo a área do piso, a largura e o número de rachaduras no piso, além de vários outros fatores que podem ser difíceis ou impossíveis de se saber. Mas, como discutido acima, o fluxo de entrada de gás do solo no ar ambiente baseando-se na taxa de 5 lpm por 100 metros quadrados de área útil é bem alta. A EPA utiliza como padrão, para fins de modelagem VI, uma edificação com um comprimento e largura de 10 metros com altura de de 2,44 metros, o que resulta em 244 metros cúbicos de ar do ambiente interior. Portanto, se o ar dentro de uma residência é renovadoà uma taxa conservadora padrão a cada 4 horas, 5 lpm de gás do solo (1,2 m3 por 4 horas) se misturarão com 244 m3 de ar do ambiente interno. Posteriormente, o gás do solo é diluído por cerca de 200 vezes e as concentrações de vapor no ar ambiente interior serão iguais a 0,5% dos níveis do subslab. Usando padrões comerciais de edificações, as concentrações esperadas para o ar do ambiente interior mudariam a cada hora, de modo que as concentrações em ambientes fechados serão de 0,12% dos níveis do subslab. Compare isso com o fator de atenuação (AF) de subslab padrão da EPA, que é de 3%. Não é de se surpreender que haja muitos argumentos aqui e em algum outros documentos, por isso discutiremos no próximo artigo um pouco mais sobre esse tema extremamente controverso.