A constante de Henry foi descoberta no século 19 e é usada para calcular a quantidade de gás que se dissolve em um líquido. Para a intrusão de vapor (VI), se soubermos quais produtos químicos estão presentes nas águas subterrâneas, suas concentrações e a temperatura das águas subterrâneas, podemos calcular suas concentrações no gás do solo em contato com as águas subterrâneas. Os cálculos são feitos automaticamente pela Calculadora de Nível Orientador de Intrusão de Vapor (VISL) da USEPA, mas também pode ser compreendido utilizando a constante de Henry. Para descobrir como as constantes de Henry se aplicam ao VI, continue lendo…

Constantes de Henry

No século 19, o químico inglês William Henry experimentou a solução de gases na água. Ele descobriu que os vapores que escapavam da água exerciam quantidades variadas de pressão, dependendo do produto químico, de sua concentração e da temperatura da água. Se usarmos a tabela de propriedades químicas (Chem Props) na VISL da USEPA, você verá várias colunas com as constantes de Henry para cada produto químico. O valor na coluna L fornece as constantes de Henry em termos de pressão, à temperatura padrão da água subterrânea de 25°C (77ºF). Essa é a temperatura das águas subterrâneas em Miami, Flórida, mas se usarmos orientação técnica VI da USEPA de outro estado, por exemplo Ohio, a temperatura apropriada é de 11°C, o que no caso é muito mais baixo do que a Cidade de Miami. A temperatura das águas subterrâneas normalmente reflete a média anual, de modo que normalmente se usa a mesma configuração em qualquer época do ano.

A calculadora VISL usa a temperatura das águas subterrâneas, solubilidade e outros fatores para calcular a constante de Henry para cada produto químico e a usa para calcular o VISL das águas subterrâneas. Você notará que quando você alterar a configuração de temperatura na folha VISL, os VISL de água subterrânea mudam, mas o gás do solo VISL não. Isso ocorre devido às constantes de Henry, pois os vapores emanam da água em uma concentração maior se estiver quente, mas a atenuação do vapor subslab, que é principalmente a diluição do gás do solo pelo ar interno, não tem ligação direta com a temperatura.

Várias outras colunas na planilha são dedicadas às constantes de Henry, mas os valores na coluna R são os mais úteis, pois eles fornecem as constantes de Henry na temperatura desejada, conforme suas informações que foram inseridas na calculadora VISL. Eles também fornecem constantes de Henry na forma adimensional, que são mais úteis do que os valores de pressão.

NOSSOS PRODUTOS EM DESTAQUE

A constante de Henry adimensional é a razão entre a concentração de um produto químico no ar, em relação à sua concentração na água adjacente, assumindo o equilíbrio. Por exemplo, se você definir a temperatura das águas subterrâneas na calculadora VISL para 11°C, a constante de Henry adimensional usada para calcular a VISL (coluna R) de água subterrânea para benzeno é 2,27E-01 (0,227). Então, se um litro de água a 11°C contém 1.000.000 moléculas de benzeno, um litro de ar diretamente acima dele conteria 227.000 moléculas de benzeno. Portanto, parece que você não poderia obter altas concentrações de vapor de contaminação de águas subterrâneas de baixo nível.

Porém existe um problema. As concentrações de água são tipicamente relatadas em µg/L, enquanto as concentrações de ar são relatadas em µg/m³ e 1m³ é igual a 1.000L. Consequentemente, uma concentração de benzeno em água subterrânea no nível máximo de contaminante (MCL) de 5 µg/ L, 11°C, teria uma concentração de vapor no gás do solo adjacente de 5×0,227×1.000. O que equivale a 1.135 µg/m³.

É claro que esses vapores sofreriam mais atenuação em seu caminho para o ar interno, mas é possível obter altas concentrações de gases no solo a partir de concentrações relativamente baixas de água subterrânea. Esta é uma preocupação em áreas com águas subterrâneas rasas (<5 pés), porque as águas subterrâneas contaminadas na zona capilar podem potencialmente se infiltrar no edifício e causar altas concentrações de vapor.

A calculadora VISL aplica as constantes de Henry e faz os cálculos de água subterrânea para o gás do solo, mas uma compreensão das constantes de Henry é útil para outras aplicações. A Cox-Colvin, nos Estados Unidos avaliou recentemente um local com contaminação em águas subterrâneas e gás do solo subjacente. Um cálculo usando a constante de Henry mostrou que as concentrações de vapor no gás do solo do local eram muito altas para vir de águas subterrâneas, o que significava que mais águas subterrâneas altamente contaminadas ou alguma contaminação desconhecida do solo existia nas proximidades.

Também é útil entender a relação entre as constantes de Henry e a qualidade dos dados em amostras de águas subterrâneas. As pessoas muitas vezes assumem que uma pequena bolha em uma água subterrânea reduz seriamente a qualidade dos dados. Muitos acreditam que todos os compostos orgânicos voláteis (VOC) em uma garrafa de amostra migram para fora da água e para a bolha, mas não é assim. Se a constante de Henry for menor que 1, o que é verdade para muitos compostos, especialmente compostos clorados, a quantidade de vapores na bolha é relativamente pequena, e a perda é insignificante e muitas vezes não mensurável.

Você provavelmente não usará as constantes de Henry com frequência, mas se você usar, a calculadora VISL tem todos os produtos químicos de estudo, a calculadora fará os ajustes de temperatura para você.

Na próxima edição, discutiremos três compostos problemáticos: tricloroeteno (TCE), benzeno e clorofórmio.