A atual situação de inconformidade de grande parte do Brasil em relação às diretrizes ambientais estabelecidas através da Resolução CONAMA número 420/2009 deixa claro os muitos desafios ainda existentes no âmbito do gerenciamento de áreas contaminadas. A análise de um caso real de remediação de uma planta industrial localizada no estado do Rio de Janeiro mostra como técnicas tradicionais de investigação ambiental, hoje consideradas ferramentas limitadas, foram e ainda são a principal base utilizada para a coleta de dados e subsequente tomada de decisões acerca do gerenciamento da área. O site em questão teve sua investigação ambiental iniciada ao final dos anos 90, realizada principalmente através de múltiplas campanhas de amostragem de solo e instalação de poços de monitoramento, identificando NAPLs (Non-aqueous phase liquids) como contaminantes de interesse. A planta industrial permanece sob intervenção há mais de dez anos sem aplicação de novas ferramentas de caracterização ambiental para aprimoração do modelo conceitual da área (CSM). A recente perda de eficiência do sistema de extração bifásica utilizado no local levou à implementação de técnicas de biorremediação estimulada in situ. Relatórios de desempenho mostram eficácia mais lenta do que o previsto, o que pode indicar um CSM deficiente em informações essenciais sobre as características físicas do meio e distribuição dos contaminantes neste. Dessa forma, sugere-se a caracterização em alta-resolução das porções mais impactadas da área de estudo, permitindo um aprimoramento do modelo conceitual da área e a otimização dos processos de remediação utilizados.