p A contaminação das águas subterrâneas é cada vez mais reconhecida como um problema ambiental generalizado. O curso de ação mais importante freqüentemente envolve monitoramento de longo prazo. Mas qual é a maneira mais econômica de monitorar quando as plumas de contaminantes são grandes, complexo, e a longo prazo, ou um evento inesperado, como uma tempestade, pode causar mudanças repentinas nos níveis de contaminantes que podem ser perdidas por amostragem periódica? p Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab) e do Laboratório Nacional de Savannah River desenvolveram um método de baixo custo para monitoramento em tempo real de poluentes usando sensores comumente disponíveis. Seu estudo, "Monitoramento in situ da contaminação de águas subterrâneas usando o filtro Kalman, "foi publicado recentemente no jornal, Ciência e Tecnologia Ambiental .

p "Os métodos convencionais de monitoramento envolvem coletar amostras de água todos os anos ou trimestrais e analisá-las no laboratório, "disse Haruko Wainwright, um pesquisador do Berkeley Lab que liderou o estudo. "Se houver anomalias ou um evento extremo, você pode perder as mudanças que podem aumentar as concentrações de contaminantes ou risco potencial à saúde. Nossa metodologia permite o monitoramento contínuo in situ usando medições proxy, para que possamos rastrear o movimento da pluma em tempo real. "

p "A análise dos dados autônomos in situ pode ser rapidamente analisada remotamente usando métodos de aprendizado de máquina, "Ela acrescentou." Pode atuar como um sistema de alerta precoce - podemos detectar mudanças repentinas nos níveis de contaminantes. Essas mudanças podem indicar a necessidade de mais ou menos intervenção em termos da estratégia de remediação, idealmente levando a uma limpeza melhorada e mais econômica. "

p O monitoramento ambiental se tornou mais importante nos últimos anos, à medida que os métodos de remediação têm se afastado do tratamento intensivo de águas subterrâneas e da remoção do solo. "A limpeza intensiva tem muitos impactos ambientais negativos, incluindo poluição do ar, grande uso de energia e água, e produção de resíduos, "Wainwright disse." Então, os especialistas começaram a pensar sobre uma mudança de paradigma dessa remediação muito intensiva para uma remediação mais sustentável, ou 'remediação verde, 'portanto, não pensamos apenas no nível do contaminante, mas também no impacto ambiental líquido. "

p Contudo, o monitoramento de longo prazo pode ser caro ao longo do tempo para grandes contaminações. O que mais, as atuais estratégias de monitoramento de longo prazo não consideram as mudanças abruptas ou graduais no clima, como chuvas fortes, pode influenciar o comportamento da pluma. Este aspecto é particularmente importante ao considerar plumas persistentes, tais como aqueles associados à contaminação por metal ou radionuclídeo.

p A nova abordagem começa com sensores para rastrear as variáveis ​​de qualidade da água que foram determinadas como indicadores confiáveis ​​dos níveis de contaminantes. Para os fins deste estudo, os pesquisadores rastrearam os níveis de trítio e urânio-238 nas águas subterrâneas no local do rio Savannah, um antigo local de produção de armas nucleares na Carolina do Sul administrado pelo DOE.

p Para este site, mediram os níveis de acidez (ou pH) e a condutância específica (uma medida da condutância elétrica); essas variáveis ​​foram determinadas como indicadores confiáveis ​​para as concentrações de trítio e urânio-238. Os dados dos vários sensores foram então alimentados em um filtro de Kalman para estimar as concentrações de contaminantes. Um filtro de Kalman não é um filtro físico, mas sim um algoritmo matemático que pode integrar dados mistos de séries temporais para fazer estimativas. É comumente usado em vários campos, como previsão de tráfego e sensoriamento remoto.

p Usando dados históricos do local do rio Savannah, os pesquisadores descobriram que sua técnica forneceu informações confiáveis ​​sobre o comportamento da pluma nos últimos 20 anos, indicando que a nova abordagem é uma promessa significativa como uma estratégia de monitoramento de longo prazo para avaliar rapidamente a estabilidade da pluma de um contaminante. Outra vantagem sobre as abordagens convencionais é que pode reduzir a frequência de amostragem manual de águas subterrâneas e análises de laboratório, e, assim, reduzir o custo de monitoramento.

p Wainwright, que é especialista em contaminação de águas subterrâneas e análise de dados ambientais, disse que esta metodologia pode ser usada para águas superficiais e subterrâneas. Também pode ser potencialmente usado para rastrear outros metais, radionuclídeos, e compostos orgânicos comumente encontrados em águas subterrâneas, como o arsênico, cromo, e combustíveis.

p "Existem tantos tipos diferentes de sensores disponíveis agora, e a rede de sensores e a análise estatística rápida são simples, ", disse ela." Podemos reunir todos os tipos de sensores in situ e estimar a concentração de contaminante alvo usando esta estrutura para integração de dados em tempo real. "

p Ela acrescentou:"Técnicas de monitoramento aprimoradas são essenciais para proteger a saúde pública e a ecologia. As pessoas se sentem seguras se forem monitoradas de maneira adequada. Nossa técnica é uma forma de monitorar essa remediação sustentável - de maneira eficaz e barata."