Comparative analysis between biogas flow in landfill and electrical resistivity tomography in Rio Claro city, Brazil

The biogas originated from anaerobic degradation of organic matter in landfills consists basically in CH4, CO2, and H2O. The landfills represent an important depository of organic matter with high energetic potential in Brazil, although with inexpressive use in the present. The estimation of production of the productive rate of biogas represents one of the major difficulties of technical order to the planning of capture system for rational consumption of this resource. The applied geophysics consists in a set of methods and techniques with wide use in environmental and hydrogeological studies. The DC resistivity method is largely applied in environmental diagnosis of the contamination in soil and groundwater, due to the contrast of electrical properties frequent between contaminated areas and the natural environment. This paper aims to evaluate eventual relationships between biogas flows quantified in drains located in the landfill, with characteristic patterns of electrical resistivity in depth. The drain of higher flow (117 m3 /h) in depth was characterized for values between 8000 Ω⋅m and 100.000 Ω⋅m, in contrast with values below 2000 Ω⋅m, which characterize in subsurface the drain with less flow (37 m3 /h), besides intermediary flow and electrical resistivity values, attributed to the predominance of areas with accumulation or generation of biogas.

Case study: a 3D resistivity and induced polarization imaging from downstream a waste disposal site in Brazil

A contaminated site from a downstream municipal solid waste disposal site in Brazil was investigated by using a 3D resistivity and induced polarization (IP) imaging technique. This investigation purpose was to detect and delineate contamination plume produced by wastes. The area was selected based on previous geophysical investigations, and chemical analyses carried out in the site, indicating the presence of a contamination plume in the area. Resistivity model has successfully imaged waste presence (rho < 20 Omega m), water table depth, and groundwater flow direction. A conductive anomaly (rho < 20 Omega m) outside wastes placement was interpreted as a contamination plume. Chargeability model was also able to imaging waste presence (m > 31 mV/V), water table depth, and groundwater flow direction. A higher chargeability zone (m > 31 mV/V) outside wastes placement and following conductive anomaly was interpreted as a contamination plume. Normalized chargeability (MN = m/rho) confirmed polarizable zone, which could be an effect of a salinity increase (contamination plume), and the clay presence in the environment.

Detecção de contaminação de solo por vinhaça através de análise de dados de eletrorresistividade

The vinasse, awaste produced in the proportion of 13 liters for each liter of alcohol. It has a high potential of polluting groundwater and superficial water resources, changes the soil behaviour and can also develop sanilization problems. This work aims to evaluate the efficiency of the DC-resistivity method in detecting and mapping anomalies caused by inappropriate disposal of vinasse in an inactive infiltration tank located at Sepé-Tiarajú settlement of landless agricultural laborers in the Ribeirão Preto region. Besides, as secondary goals, this work aims to characterize the type of anomaly residue as well as to diagnose its influence inside and outside of the limits of the tank. Eleven electrical resistivity tomography profiles were carried out with the dipole-dipole array, 10m of dipoles length and 5 leveis of investigation The geophysical survey enabled us to conclude that the DC-resistivity method is appropriate for mapping the contamination plume caused by intense vinasse disposal and its influence. It enabled also to conclude that the contamination exceeds the tank limits. The vinasse influence can be characterized by low resistivity values between 10 Ohm.m and 90 Ohm.m and its behavior can be compared with the one of the chorume, which is also conductive.

Zinc oxide as an ozone sensor

Journal of Applied Physics, Vol. 96, nº3

Le pergélisol dans les terrains sédimentaires à forte déclivité: distribution, régime thermique et instabilités

Résumé: Dans le contexte d'un climat de plus en plus chaud, la localisation du pergélisol dans les terrains sédimentaires à forte déclivité et l'évaluation des mouvements de terrain qui y ont cours s'avèrent primordiales. S'insérant dans cette problématique, ce travail de thèse s'articule autour de deux axes de recherche différents. D'un point de vue statique, cette recherche propose une étude de la distribution et des caractéristiques du pergélisol dans les éboulis de la zone périglaciaire alpine. D'un point de vue dynamique, une analyse de l'influence des caractéristiques du pergélisol (teneur en glace, température du pergélisol, etc.) et des variations des températures de l'air et du sol sur les vitesses de fluage des corps sédimentaires gelés est effectuée. Afin de répondre à ce double objectif, l'approche "terrain" a été privilégiée. Pour déterminer la répartition et les caractéristiques du pergélisol, les méthodes traditionnelles de prospection du pergélisol ont été utilisées, à savoir la mesure de la température du sol à la base du manteau neigeux (BTS), la mesure de la température du sol en continu ainsi que la méthode géoélectrique. Les mouvements de terrain ont pour leur part été mesurés à l'aide d'un GPS différentiel. L'étude de la distribution du pergélisol a été effectuée dans une quinzaine d'éboulis situés dans les régions du Mont Gelé (Verbier-Nendaz) et d'Arolla principalement. Dans la plupart des cas, un pergélisol a pu être mis en évidence dans la partie inférieure des accumulations sédimentaires, alors que la partie médiane des éboulis n'est, le plus souvent, pas gelée. Si cette absence de pergélisol se prolonge parfois dans les portions sommitales des pentes, les mesures réalisées montrent que dans d'autres cas des sédiments gelés y sont à nouveau présents. Les résistivités électriques mesurées dans les portions gelées des éboulis étudiés sont dans la plupart des cas nettement inférieures à celles mesurées sur les glaciers rocheux. Des études préalables ont montré que des circulations d'air internes sont responsables de l'anomalie thermique négative et, lorsqu'il existe, du pergélisol que l'on trouve dans la partie inférieure d'éboulis situés plus de 1000 m plus bas que la limite inférieure régionale du pergélisol discontinu. L'étude de quatre sites de basse altitude (1400-1900 m), et notamment l'équipement du site de Dreveneuse (Préalpes Valaisannes) avec deux forages, des capteurs de température de surface et un anémomètre a permis de vérifier et de préciser le mécanisme de ventilation actif au sein des éboulis froids de basse altitude. Ce mécanisme fonctionne de la manière suivante: en hiver, l'air contenu dans l'éboulis, plus chaud et plus léger que l'air extérieur, monte à l'intérieur de l'accumulation sédimentaire et est expulsé dans ses parties sommitales. Cet effet de cheminée provoque une aspiration d'air froid à l'intérieur de la partie inférieure de l'éboulis, causant ainsi un sur-refroidissement marqué du terrain. En été, le mécanisme s'inverse, l'éboulis étant plus froid que l'air environnant. De l'air froid est alors expulsé au bas de la pente. Une ventilation ascendante hivernale a pu être mise en évidence dans certains des éboulis de haute altitude étudiés. Elle est probablement en grande partie responsable de la configuration particulière des zones gelées observées. Même si l'existence d'un effet de cheminée n'a pu être démontrée dans tous les cas, du fait notamment de la glace interstitielle qui entrave le cheminement de l'air, des indices laissant présager son possible fonctionnement existent dans la quasi totalité des éboulis étudiés. L'absence de pergélisol à des altitudes qui lui sont favorables pourrait en tous les cas s'expliquer par un réchauffement du terrain lié à des expulsions d'air relativement chaud. L'étude des mouvements de terrain a été effectuée sur une dizaine de sites, principalement sur des glaciers rocheux, mais également sur une moraine de poussée et - II - Résumé ? abstract quelques éboulis. Plusieurs glaciers rocheux présentent des formes de déstabilisation récente (niches d'arrachement, blocs basculés, apparition de la matrice fine à la surface, etc.), ce qui témoigne d'une récente accélération des vitesses de déplacement. Ce phénomène, qui semble général à l'échelle alpine, est probablement à mettre sur le compte du réchauffement du pergélisol depuis une vingtaine d'années. Les vitesses mesurées sur ces formations sont souvent plus élevées que les valeurs habituellement proposées dans la littérature. On note par ailleurs une forte variabilité inter-annuelle des vitesses, qui semblent dépendre de la variation de la température moyenne annuelle de surface. Abstract: In the context of a warmer climate, the localisation of permafrost in steep sedimentary terrain and the measurement of terrain movements that occur in these areas is of great importance. With respect to these problems, this PhD thesis follows two different research axes. From a static point of view, the research presents a study of the permafrost distribution and characteristics in the talus slopes of the alpine periglacial belt. From a dynamic point of view, an analysis of the influence of the permafrost characteristics (ice content, permafrost temperature, etc.) and air and soil temperature variations on the creep velocities of frozen sedimentary bodies is carried out. In order to attain this double objective, the "field" approach was favoured. To determine the distribution and the characteristics of permafrost, the traditional methods of permafrost prospecting were used, i.e. ground surface temperature measurements at the base of the snow cover (BTS), year-round ground temperature measurements and DC-resistivity prospecting. The terrain movements were measured using a differential GPS. The permafrost distribution study was carried out on 15 talus slopes located mainly in the Mont Gelé (Verbier-Nendaz) and Arolla areas (Swiss Alps). In most cases, permafrost was found in the lower part of the talus slope, whereas the medium part was free of ice. In some cases, the upper part of the talus is also free of permafrost, whereas in other cases permafrost is present. Electrical resistivities measured in the frozen parts of the studied talus are in most cases clearly lower than those measured on rock glaciers. Former studies have shown that internal air circulation is responsible for the negative thermal anomaly and, when it exists, the permafrost present in the lower part of talus slopes located more than 1000 m below the regional lower limit of discontinuous permafrost. The study of four low-altitude talus slopes (1400-1900 m), and notably the equipment of Dreveneuse field site (Valais Prealps) with two boreholes, surface temperature sensors and an anemometer permitted to verify and to detail the ventilation mechanism active in low altitude talus slopes. This mechanism works in the following way: in winter, the air contained in the block accumulation is warmer and lighter than the surrounding air and therefore moves upward in the talus and is expelled in its upper part. This chimney effect induces an aspiration of cold air in the interior of the lower part of talus, that causes a strong overcooling of the ground. In summer, the mechanism is reversed because the talus slope is colder than the surrounding air. Cold air is then expelled in the lower part of the slope. Evidence of ascending ventilation in wintertime could also be found in some of the studied high-altitude talus slopes. It is probably mainly responsible for the particular configuration of the observed frozen areas. Even if the existence of a chimney effect could not be demonstrated in all cases, notably because of interstitial ice that obstructs Résumé ? abstract - III - the air circulation, indices of its presence exist in nearly all the studied talus. The absence of permafrost at altitudes favourable to its presence could be explained, for example, by the terrain warming caused by expulsion of relatively warm air. Terrain movements were measured at about ten sites, mainly on rock glaciers, but also on a push moraine and some talus slopes. Field observations reveal that many rock glaciers display recent destabilization features (landslide scars, tilted blocks, presence of fine grained sediments at the surface, etc.) that indicate a probable recent acceleration of the creep velocities. This phenomenon, which seems to be widespread at the alpine scale, is probably linked to the permafrost warming during the last decades. The measured velocities are often higher than values usually proposed in the literature. In addition, strong inter-annual variations of the velocities were observed, which seems to depend on the mean annual ground temperature variations.

Preparation of SrMgx-Ru1-xO3 thin films by pulsed laser deposition /

SrMg^Rui-iOa thin films were made by using pulsed laser deposition on SrTiOa (100) substrates in either O2 or Ar atmosphere. The thin films were characterized by x-ray diffraction, energy dispersive x-ray microanalysis, dc resistivity measurement, and dc magnetization measurement. The effect of Mg doping was observed. As soon as the amount of Mg increased in SrMg-cRui-iOa thin films, the magnetization decreased, and the resistivity increased. It had little effect on the Curie temperature (transition temperature). The magnetization states of SrMgiRui-iOa thin films, for x < 0.15, are similar to SrRuOs films. X-ray diffraction results for SrMga-Rui-iOa thin films made in oxygen showed that the films are epitaxial. The thin films could not be well made in Ar atmosphere during laser ablation as there was no clear peak of SrMg^Rui-iOa in x-ray diffraction results. Substrate temperatures had an effect on the resistivity of the films. The residual resistivity ratios were increased by increasing substrate temperature. It was observed that the thickness of thin films are another factor for film quality: Thin films were epitaxial, but thicker films were not epitaxial.

Estimativa da vulnerabilidade natural de aqüíferos: uma contribuição a partir da resistividade e condutância longitudinal

Este trabalho descreve os resultados obtidos com o método da eletrorresistividade usando a técnica da sondagem elétrica vertical (arranjo Schlumberger) aplicada em estudos ambientais envolvendo as águas subterrâneas. A vulnerabilidade natural de aqüíferos, importante ferramenta em estudos ambientais, pode ser estimada a partir de métodos geoelétricos, cujos parâmetros resistividade e condutância longitudinal, aliados ao tipo de ocorrência dos aqüíferos (livre a confinado) e profundidade do nível d'água, permitiram obter um índice de vulnerabilidade natural correspondente ao normalmente utilizado. Os resultados, aplicados em uma fase preliminar de estudos, são bons, permitindo um melhor direcionamento e programação das fases posteriores.

Degradação de resíduos e alterações na resistividade elétrica, pH e Eh

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação da resistividade e cargabilidade em estudos de contaminação de sedimentos por derivados de hidrocarbonetos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Modelo fractal para resistividade complexa de rochas: interpretação petrofísica e aplicação à exploração geoelétrica

Rochas contendo metálicos disseminados ou partículas de argila em ambiente natural onde soluções eletrolíticas normalmente preenchem os poros das rochas, exibem um tipo de polarização em baixas freqüências conhecido como polarização induzida. Nesta tese foi desenvolvido um novo modelo para descrever o fenômeno de polarização das rochas, não apenas em baixas freqüências, mas compreendendo todo o espectro eletromagnético, possível de utilização na prospecção geoelétrica. Este novo modelo engloba a maioria dos modelos utilizados até o momento como casos especiais, além de superar as limitações dos mesmos. Seu circuito analógico inclui uma impedância não linear do tipo r (iwtf)^-n que simula o efeito das superfícies rugosas das interfaces entre os grãos bloqueadores (partículas metálicas e/ou de argilas) e o eletrólito. A impedância de Warburg generalizada está em série com a resistência dos grãos bloqueadores da passagem de corrente e em paralelo com a impedância da dupla camada associada a essas interfaces. Esta combinação está em série com a resistência do eletrólito nas passagens dos poros bloqueados. Os canais não bloqueados são representados por uma resistência que corresponde à resistividade normal CC da rocha. A combinação desta resistência com a capacitância "global" da rocha é finalmente conectada em paralelo ao resto do circuito mencionado acima. Os parâmetros deste modelo incluem a resistividade CC (p₀), a cargueabilidade (m), três tempos de relaxação (t, Tf and T2), um fator de resistividade de grãos (δ_r), e o expoente de freqüência (η). O tempo de relaxação fractal (Tf), e o expoente de frequencia (η) estão relacionados à geometria fractal das interfaces rugosas entre os minerais condutivos (grãos metálicos e/ou partículas de argila bloqueando os canais dos poros) e o eletrólito. O tempo de relaxação (T) é um resultado da relaxação em baixa freqüência das duplas camadas elétricas formadas nas interfaces eletrólito-cristais, enquanto (T₀) é o tempo de relaxação macroscópico da amostra como um todo. O fator de resistividade dos grãos (δ_r) relaciona a resistividade dos grãos condutivos com o valor de resistividade CC da rocha. A resistividade CC da rocha (p₀), e δ_r estão relacionados à porosidade, à condutividade do eletrólito e às relações mineralógicas entre a matriz e os grãos condutivos. O modelo foi testado sobre um intervalo largo de freqüências contra dados experimentais de amplitude e fase da resistividade bem como para dados de constante dielétrica complexa. Os dados utilizados neste trabalho foram obtidos a partir da digitalização de dados experimentais publicados, obtidos por diversos autores e englobando amostras de rochas sedimentares, ígneas e metam6rficas. É mostrado neste trabalho que os parâmetros deste modelo permitem identificar diferenças texturais e mineralógicas nas rochas. Bote modelo foi introduzido, primeiramente, como propriedade intrínseca de um semiespaço homogêneo sendo demonstrado, neste trabalho, que a resposta observada em superfície reflete as propriedades intrínsecas do meio polarizável, sendo o acoplamento eletromagnético desprezível em freqüências menores que 104 Hz. Em seguida, o meio polarizável foi embebido em um pacote de N camadas sendo demonstrado que os parâmetros fractais do meio polarizável podem ser obtidos do levantamento em superfície para diferentes espessuras dessa camada. Isto justifica a utilização pura e simples de modelos de polarização desenvolvidos para amostras em laboratório para ajustar dados de campo, o que vem sendo feito sem uma justificativa bem fundamentada. Estes resultados demonstram a importância para a prospecção geolétrica do modelo proposto nesta tese.

Aplicação dos métodos geofísicos elétrico e eletromagnético na determinação de unidades sedimentares costeiras tropicais em Bragança, Nordeste do Pará

Esta dissertação mostra a aplicação de métodos geofísicos na determinação das unidades sedimentares da Planície Costeira Bragantina, que estão sendo estudados no Programa de Manejo e Dinâmica de Manguezais-MADAM (Mangrove Dynamics and Management). A finalidade deste trabalho é testar a metodologia geofísica no ambiente costeiro, visando auxiliar o mapeamento geológico e o entendimento da evolução estratigráfica holocênica da Planície Costeira Bragantina. Na realização deste trabalho, foram aplicados em diferentes unidades morfoestratigráficas da área de estudo: (a) o método convencional da eletrorresistividade através de sondagens elétricas verticais, usando o arranjo Schlumberger e (b) o método eletromagnético slingram (Horizontal Loop Eletromagnetic), com oito freqüências. Com as sondagens elétricas verticais determinaram-se os valores de resistividade em subsuperfície para os diferentes horizontes, correlacionando-os sempre que possível com as informações geológicas disponíveis. Em geral, os resultados obtidos com as sondagens elétricas não foram muito satisfatórios em termos das profundidades investigadas pelo fato do ambiente estudado ser muito condutivo, dificultando a penetração de corrente elétrica e contribuindo para que a profundidade de investigação fosse baixa. A aplicação do método eletromagnético mostrou-se mais simples e rápido do que as sondagens elétricas. A interpretação dos dados obtidos com esse método, realizada através da análise de perfis de medidas e de sondagens eletromagnéticas, permitiu inferir contatos laterais e estabelecer assinaturas geofísicas para os depósitos da planície costeira.

Estudo geofísico para a caracterização geológica e hidrogeológica da subsuperfície rasa em área de deposição de rejeitos sólidos no município de Barcarena-PA

Este estudo foi realizado na Área de Depósito de Rejeitos Sólidos (ADRS) da ALBRAS (Alumínio Brasileiro S.A.), localizada no município de Barcarena, Estado do Pará. Os resultados alcançados permitiram estabelecer um padrão de caracterização da subsuperfície, a partir de medidas geofísicas, fornecendo informações sobre as camadas geológicas e sobre parâmetros hidrogeológicos, tais como direção e velocidade do fluxo subterrâneo. Na realização do trabalho foram utilizados três métodos geofísicos: os métodos elétricos (Potencial Espontâneo e Eletrorresitividade) e eletromagnético (Slingram). A distribuição dos potenciais medidos através do Método do Potencial Espontâneo indicaram o sentido do fluxo subterrâneo local. Durante o estudo, foi montado um experimento de infiltração de solução salina no solo e seu efeito foi monitorado através de imageamento elétrico. Esse experimento permitiu que se estimasse a velocidade e o sentido do fluxo subterrâneo local ao longo da linha de imageamento. Os modelos interpretativos obtidos através da inversão de dados de resistividade aparente obtidos em sondagens elétricas verticais apresentaram uma boa correlação com perfis de raios gama corridos em poços tubulares da área de estudo. Estas Sondagens Elétricas Verticais permitiram que se detalhasse as unidades litológicas rasas através da estimativa de seus valores de resistividade e espessura. A interpretação dos dados eletromagnéticos através da análise de perfis de medidas, sondagens eletromagnéticas e mapas de contornos permitiu identificar a presença de zonas mais condutivas (material argiloso) e zonas mais resistivas (material arenoso). Além disso, observou-se que o mapa de contornos para a freqüência de 14080 Hz apresentou uma boa correlação com o mapa de contornos do Potencial Espontâneo referente a mesma área.

Estudo geoelétrico em ocorrência de manganês supergênico no município de Itapira (SP) por meio do método da eletrorresistividade

The geophysical methods are used as tools that, together with other data, assist in target detail and sizing of ore bodies. This paper presents the results of the application of DC resistivity geophysical method on a manganese mineral occurrence located in Itapira, in the northern portion of São Paulo state, hosted predominantly in schists and quartzits of Itapira Group. The integration of geophysical data resulted in the elaboration of electrical resistivity models, where it was possible observe that the mineralized body, composed predominantly of manganese oxides and hydroxides, has a pattern of high resistivity (above 5000 Ω.m) both surface and subsurface. The contrast with the host rock is characterized mainly by different minerals assemblages and by the presence of local groundwater. The results accomplished in this paper reveal that the application of DC resistivity method is valid in primary evaluations of supergene deposits

Análise das relações entre parâmetros geolétricos e vazões para o aquífero livre de Caçapava do Sul - RS

The geophysical methods may be employed in aquifer system studies, as determination of groundwater level, soil/rock contact, beyond estimative of the aquifer thickness horizon. The geoeletric methods are particularly relevant in evaluations of the oilfields systems, due to directs relations between porosity and electrical resistivity, which allow inferences about oil and gas production. The indirect estimative of the productions in free aquifers system is something complex before of the diverse variables responsible for factors or physical phenomena, as clays minerals, which conditioned the physical parameters by electric geophysical methods. This paper present analyzed correlation among electrical resistivity, chargeability and direct measure flow in shallow wells, for determination of statistical relationships between parameters and evaluation of the geological constraints evolved. The study count with the 23 shallow wells located in free aquifer, constituted by alteration materials of the granites localized in Caçapava do Sul (RS). The geophysical data are acquired by vertical electric sounding in Schlumberger array. The correlations between electrical resistivity and flow, chargeability and flow, thickness of the soil/saprolite and flow indicated relationships between physical and hydrogeologic parameters, with variations conditioned by factors as porosity, permeability, besides intrinsic geological heterogeneities such soil variable thickness and rock fragments with several alteration degrees.

Avaliação de contaminação com óleo diesel por meio dos métodos de Eletrorresistividade e Polarização Induzida em Santa Ernestina-SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)