RODRIGO
VITOR
BARBOSA
SOUSA
MONITORAMENTO HIDROGEOLÓGICO COMO
FERRAMENTA DE AVALIAÇÃO À DEGRADAÇÃO DOS
RECURSOS HÍDRICOS: ESTUDO REALIZADO NO ATERRO
CONTROLADO DE LONDRINA – PR
____________________________________________________________________ LONDRINA
RODRIGO VITOR BARBOSA SOUSA
MONITORAMENTO HIDROGEOLÓGICO COMO
FERRAMENTA DE AVALIAÇÃO À DEGRADAÇÃO DOS
RECURSOS HÍDRICOS: ESTUDO REALIZADO NO ATERRO
CONTROLADO DE LONDRINA - PR
Monografia apresentada ao Departamento de Geociências, da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de bacharel em Geografia.
Orientador: Prof. Dr. André Celligoi
Londrina – PR 2007
RODRIGO VITOR BARBOSA SOUSA
MONITORAMENTO HIDROGEOLÓGICO COMO FERRAMENTA DE
AVALIAÇÃO À DEGRADAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS: ESTUDO
REALIZADO NO ATERRO CONTROLADO DE LONDRINA – PR
Monografia apresentada ao Departamento de Geociências, da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de bacharel em Geografia.
COMISSÃO EXAMINADORA
______________________________________ Prof. Dr. André Celligoi
Universidade Estadual de Londrina
______________________________________ Prof. Dr. Ângelo Spoladore
Universidade Estadual de Londrina
______________________________________ Prof. Dr. Valmir De França
Universidade Estadual de Londrina
______________________________________ aluno
A Deus
Aos Meus Pais
E à Tatiana com Amor e Carinho Dedico esse Trabalho
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, Antonio Carlos Sousa e Célia Vitor Barbosa Sousa, pelo carinho, bem como pelo apoio moral e financeiro durante a realização do curso.
À Tatiana Fernanda Mendes, com amor e carinho, pelo companheirismo, pelo ânimo dado durante algumas aulas chatas, pela amizade, pelas sugestões durante a realização do trabalho e pelo amor sincero.
Ao André, formalmente Prof. Dr. André Celligoi, pela amizade, por não exitar em transmitir seus conhecimentos e pela orientação do trabalho. Obrigado André, pois aprendi muita coisa durante esses anos de graduação.
Ao Hugo Reis Medeiros, colega de estágio, pela grande ajuda durante boa parte dos campos no que diz respeito à efetuação dos testes com o permeâmetro Guelph.
Aos professores Ângelo Spoladore e Valmir De França, pelas brincadeiras e piadas no decorrer do curso e pelas sugestões dadas nesse trabalho. À secretaria do Departamento de Geociências, nas pessoas de Edna Pereira da Silva e Regina Célia Manchini Carlos, pela simpatia e por sempre terem ajudado nos momentos mais corridos do curso.
Ao Dionísio dos Santos, técnico do laboratório de Pedologia e Geologia do departamento de Geociências da UEL.
Ao Mrs. Maurício Moreira dos Santos (Doutorando em Geociências e Meio Ambiente UNESP – Rio Claro), pelas dicas iniciais a respeito do funcionamento do permeâmetro Guelph e por sempre mostrar-se disposto em ajudar.
Ao Mrs. Miguel Angel Alfaro Soto (pesquisador do Laboratório de Estudo de Bacias – LEBAC – UNESP, Rio Claro), pelas valiosíssimas informações, tanto práticas como teóricas, a respeito do manuseio e funcionamento do permeâmetro Guelph.
Ao Flávio Lima, em nome da divisão de transportes da UEL, pelo agendamento dos campos realizados nesse trabalho.
Ao João, funcionário responsável pelo lixão de Londrina, devido a sua simpatia e simplicidade.
Aos professores do curso de Geografia que de fato contribuíram para minha formação acadêmica.
Aos verdadeiros amigos e amigas, que nas horas difíceis souberam dar uma palavra de apoio e que nas horas alegres compartilharam a alegria. Com certeza irei sentir falta das nossas conversas e das nossas aulas de campo.
“Embora o Brasil ostente a maior descarga de água doce do mundo nos seus rios, quando estes secarem ou só transportarem esgotos não tratados das nossas cidades, já não será possível produzir alimentos, plantar árvores e o dinheiro do bolso de pouco valerá”.
RESUMO
O objetivo desse trabalho foi realizar um monitoramento hidrogeológico nas adjacências do aterro controlado de Londrina – PR. A metodologia utilizada baseou-se em quatro principais etapas, quais baseou-sejam, utilização do permeâmetro Guelph, modelo 2800, a fim, de se determinar a condutividade hidráulica do solo em condição saturada, através de duas técnicas apropriadas para o aparelho; medições periódicas do nível estático em dez poços de monitoramento de água subterrânea (PM) ao longo do ano hidrológico out/2006 – set/2007; avaliação do balanço hídrico e quantificação da recarga do aqüífero freático, com vistas a estimar o volume de água possivelmente degradado, devido à má disposição dos resíduos sólidos. Os resultados apontaram que a área apresenta uma condutividade hidráulica baixa com uma média entre as duas técnicas de 5,16 X 10-4 cm/s. As medições do nível estático mostraram que este oscila de acordo com a variação sazonal das chuvas, sendo a maior amplitude verificada igual a 10,09 m. O volume da recarga foi calculado em 157403 m3/ano e a contribuição efetiva da chuva para a recarga foi de 1000 mm/ano. Quanto ao balanço hídrico, verificou-se que houve deficiência hídrica durante todo o ano hidrológico investigado totalizando uma taxa de 1501 mm, 87,2 mm a menos do que a média histórica dos últimos 30 anos para a cidade de Londrina, igual a 1588 mm. Os resultados alcançados mostraram-se satisfatórios e espera-se que esse trabalho auxilie no desenvolvimento de pesquisas futuras. Palavras-chave: Lixão de Londrina. Monitoramento hidrogeológico. Permeâmetro Guelph.
ABSTRACT
The aim of this work was to carry through a hydrogeologyc monitoring in the landfill adjacencies of Londrina - PR. The used methodology was based on four main stages, which is, use of Guelph permeameter, model 2800, with the purpose of determinate the hydraulical conductivity of the soil in saturated condition, through two appropriate techniques for the device; periodic measurements of the static level in ten monitoring wells of groundwater (PM) to long of the hydrologic year out/2006 - set/2007; assessment of the water balance and recharge quantification of freatic aquifer, with sights to value the possibly degraded water volume, due to bad disposal of the solid residues. The results had pointed that the area presents a slow hydraulical conductivity with an average between the two techniques of 5,16 X 10-4
cm/s. The measurements of the static level had shown that it oscillates in agreement with the rains sazonal variation, being the biggest verified amplitude equal to 10,09 m. The recharge volume was calculated in 157403 m³/year and the effective contribution of rain for the recharge was of 1000 mm/year. Concerning the water balance, it was verified hydric deficiency during all the investigated hydrologic year totalizing a tax of 1501 mm, that is 87,2 mm less than the Londrina historical average of the last 30 years equal to 1588 mm. The reached results were satisfactory and it is expected that this work assists in the accomplishment of future researches.
Keywords: Landfill of Londrina. Hydrogeologyc Monitoring. Guelph Permeameter.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Mapa de localização da área de estudo ...20
Figura 2 – Mapa geológico regional ...22
Figura 3 – Imagem evidenciando o relevo da área de estudo ...24
Figura 4 – Mapa hipsométrico da área de estudo...25
Figura 5 – Modelo Numérico do Terreno da área de estudo ...26
Figura 6 – Poluição do córrego dos Piriquitos por chorume ...27
Figura 7 – Poluição do córrego dos Piriquitos por chorume ...27
Figura 8 – Chorume desaguando no córrego dos Piriquitos através de canalização ...28
Figura 9 – Mapa climático do Estado do Paraná ...30
Figura 10 – Principais sistemas atmosféricos atuantes no continente sul-americano ...31
Figura 11 – Distribuição da área ocupada na Terra pelas superfícies emersas e submersas...34
Figura 12 – Gráficos mostrando a distribuição da água no globo terrestre ...35
Figura 13 – Ciclo Hidrológico...36
Figura 14 – Ilustração evidenciando a zona não saturada e saturada do aqüífero, destacando as subdivisões na zona não saturada...41
Figura 15 – Zonas não saturada e saturada do aqüífero freático mostrando a direção preferencial da percolação da água no solo, bem como a saturação dos poros por água ...42
Figura 16 – Experimento utilizado por Darcy para analisar o fluxo da água em meio poroso ...43
Figura 17 – Diagrama mostrando os processos existentes para a ocorrência da descarga, segundo experimento de Darcy...43
Figura 19 – Terraços de lixo recobertos por solo, assemelhando-se a mesetas ....51
Figura 20 – Terraços de lixo recobertos por solo. Destaque para um trator esmagando o lixo para posteriormente o mesmo ser recoberto por solo...52
Figura 21 – Área de várzea com afloramento de chorume...53
Figura 22 – Área de várzea com afloramento de chorume...53
Figura 23 – Imagem de satélite evidenciando o lixão de Londrina e os poços de monitoramento de água subterrânea ...65
Figura 24 – Esquema de funcionamento do permeâmetro Guelph ...68
Figura 25 – Esquema de formação da zona de saturação no solo...68
Figura 26 – Permeâmetro Guelph sendo utilizado em campo...75
Figura 27 – Medidor de nível utilizado durante o trabalho...77
Figura 28 – Mapa pontuando os valores de condutividade hidráulica em condição não saturada ao lado dos poços de monitoramento...87
Figura 29 – Gráfico mostrando a variação do nível estático de acordo com a sazonalidade das chuvas ...91
Figura 30 – Gráfico mostrando a variação do nível estático relacionado com a precipitação acumulada durante os intervalos das medições ...93
Figura 31 – Cotas do nível estático em 06 de Outubro de 2006...96
Figura 32 – Cotas do nível estático em 19 de Janeiro de 2007...97
Figura 33 – Cotas do nível estático em 02 de Maio de 2007... 98
Figura 34 – Cotas do nível estático em 03 de Set de 2007 ... 99
Figura 35 – Gráfico mostrando o balanço hídrico para o período analisado ... 101
Figura 36 – Comparação entre a precipitação do período analisado e a média histórica de 30 anos, 1976 – 2006 ... 102
Figura 37 – Gráfico mostrando o balanço hídrico do período analisado, bem como os dados de temperatura média... 103
Figura 38 – Gráfico mostrando deficiência, excedente, retirada e reposição hídrica ao longo do ano hidrológico analisado ... 104
Figura 39 – Gráfico mostrando a capacidade de armazenamento do solo e o valor de
fato armazenado durante o ano hidrológico ... 106
Figura 40 – Gráfico evidenciando os dados de escoamento superficial (Esc),
associado aos dados de precipitação (Prec); evapotranspiração potencial (ETP); evapotranspiração real (ETR) e temperatura média (Temp ºC) ... 107
Figura 41 – Mapa de vetor simulando o fluxo da água subterrânea evidenciando a
delimitação da área de influência dos poços... 110
Figura 42 – Gráfico mostrando o balanço hídrico completo anual out/2006 – set/2007
... 111
Figura 43 – Gráfico mostrando o balanço hídrico completo anual out/2006 –
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Metais pesados encontrados no lixão de Londrina e possíveis origens
dos mesmos ...61
Quadro 2 – Valor do parâmetro α a ser utilizado na técnica com uma altura de carga
...74
LISTA DE TABELAS
Tabela 1–Resultados dos testes com o permeâmetro Guelph ...83
Tabela 2 – Média da condutividade hidráulica entre as duas técnicas ...86
Tabela 3 – Resultados referentes a velocidade linear média da água no solo ...86
Tabela 4 – Características Morfológicas das Amostras de Solo ...88
Tabela 5 – Resultados das análises de granulometria ...89
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1INTRODUÇÃO ...16
CAPÍTULO 2LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ...19
CAPÍTULO 3ASPECTOS DO MEIO FÍSICO NATURAL ...21
3.1GEOLOGIA REGIONAL ...21
3.2GEOMORFOLOGIA ...23
3.3SOLOS ...28
3.4CLIMA ...29
3.5HIDROGRAFIA E HIDROGEOLOGIA ...32
CAPÍTULO 4REFERENCIAL TEÓRICO ...34
4.1 A DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA PELO GLOBO TERRESTRE E A IMPORTÂNCIA DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ...34
4.2ALGUMAS FONTES DE CONTAMINAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ...37
4.3COMPARTIMENTAÇÃO DE UM AQÜÍFERO:ZONA NÃO SATURADA E ZONA SATURADA ....40
4.4 CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA E A BASE TEÓRICA PARA O ENTENDIMENTO DESSE FENÔMENO:LEI DE DARCY ...42
4.5 PERÍODO QUINÁRIO E PROCESSOS TECNOGÊNICOS: A NOVA EPIDERME DA CROSTA TERRESTRE ...48
4.6ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE GEOQUÍMICA DO SOLO DO LIXÃO DE LONDRINA –PR ...59
CAPÍTULO 5MATERIAIS E PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ...64
5.1MATERIAIS UTILIZADOS ...64
5.2PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ...64
5.2.1 Determinação da condutividade hidráulica do solo em condição saturada ...64
5.2.1.1 Algumas considerações sobre as aplicações e o funcionamento do permeâmetro Guelph ...65
5.2.1.2 Técnicas para quantificação da condutividade hidráulica através da utilização
do permeâmetro Guelph ...71
5.2.1.3 Determinação da velocidade linear média da água no solo ...76
5.3ANÁLISE DA VARIAÇÃO DO NÍVEL ESTÁTICO DO AQÜÍFERO FREÁTICO ...76
5.4AVALIAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO ...77
5.5QUANTIFICAÇÃO DA RECARGA DO AQÜÍFERO FREÁTICO ...80
CAPÍTULO 6RESULTADOS ...82
6.1ENSAIOS COM O PERMEÂMETRO GUELPH ...82
6.1.1ANÁLISES MORFOLÓGICAS E TEXTURAIS EM AMOSTRAS DE SOLO ...88
6.2OSCILAÇÃO DO NÍVEL ESTÁTICO (NE)...90
6.2.1 Determinação da Cota do Nível Estático ...95
6.3BALANÇO HÍDRICO DO ANO HIDROLÓGICO ANALISADO ... 100
6.4RECARGA ESTIMADA ... 109
CAPÍTULO 7DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... ..114
CAPÍTULO 8CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 118
REFERÊNCIAS ... 120
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ... 124
SOFTWARES UTILIZADOS ... 126
APÊNDICES ... 127
APÊNDICE A - DADOS REFERENTES ÀS ANOTAÇÕES DO NÍVEL ESTÁTICO, COTA DO NÍVEL ESTÁTICO, COTA TOPOGRÁFICA E ACABAMENTO DOS POÇOS DE MONITORAMENTO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA... 128
APÊNDICE B - MODELO DE TABELA PARA ANOTAÇÃO DOS DADOS DURANTE REALIZAÇÃO DE TESTES COM O PERMEÂMETRO GUELPH ... 133
A água é um dos recursos naturais mais utilizados pela humanidade, tanto pelo fato de ser vital à nossa sobrevivência, quanto pelo fato de ser altamente empregada como matéria prima, principalmente nos setores primários e secundários da economia globalizada, assumindo a água subterrânea nesse contexto um grande destaque. Atualmente, os problemas sentidos pelo mundo, devido à agressão histórica da natureza, desde o pré-capitalismo e principalmente após a Primeira Revolução Industrial, são muitos. Entre eles, podem-se citar; o aumento do efeito estufa e do buraco da camada de ozônio; queimadas e desmatamento das florestas; desertificação ecológica; salinização do solo; poluição e contaminação das águas superficiais e subterrâneas, entre outros. É com relação a esse ultimo item, principalmente a respeito das águas subterrâneas, que está direcionado o foco desse trabalho.
A prevenção ou a remediação de problemas relacionados à degradação dos recursos hídricos, não devem apenas ser direcionados às águas superficiais, visto serem os rios áreas de descarga do aqüífero, acrescido do volume escoado e precipitado sobre o mesmo. Dessa forma, o monitoramento das águas subterrâneas torna-se ferramenta essencial para a gestão integrada dos recursos hídricos, visando o uso inteligente da água.
O objetivo desse estudo é apresentar um trabalho de monitoramento hidrogeológico do aqüífero freático, cujo cerne, foi avaliar os impactos causados às águas subterrâneas e superficiais, adjacentes ao aterro controlado de Londrina – PR, localizado a sudeste do sítio urbano da cidade. Pelo fato do trabalho envolver várias etapas, os objetivos específicos podem ser resumidos da seguinte forma:
¾ Utilização do permeâmetro Guelph, modelo 2800; para a determinação da condutividade hidráulica do solo em condição saturada a 40 cm de profundidade.
¾ Utilização de duas técnicas próprias para o permeâmetro, técnica com duas alturas de carga e técnica com uma altura de carga, a fim, de comprar os resultados obtidos e a eficácia das técnicas;
¾ Determinar a recarga anual do aqüífero na área de estudo, com vistas a estimar o volume real de água infiltrada no solo e possivelmente degradada, devido à má disposição dos resíduos sólidos;
¾ Determinação do balanço hídrico regional, com o objetivo de identificar as taxas das variáveis envolvidas, quais sejam, precipitação, evapotranspiração, deflúvio e infiltração.
Levando-se em consideração que a água é essencial para a manutenção da vida, o desenvolvimento desse trabalho justifica-se pelo fato da ocorrência de depósitos tecnogênicos, como o aterro controlado de Londrina, interferir diretamente no ciclo hidrológico, já que a percolação do chorume pelo solo afeta não apenas os aqüíferos, mas também as águas superficiais.
Um dos pontos a ser destacado nessa pesquisa é o pioneirismo na utilização do permeâmetro Guelph pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), sendo esse o primeiro Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), a fazer uso deste aparelho. Além disso, a área de estudo é delicada, merecendo a realização de pesquisas pelas diversas áreas, a fim, de melhor diagnosticar os danos causados à natureza e à saúde, devido à má disposição dos resíduos sólidos, bem como propor novas alternativas para que os órgãos reguladores passem a tomar providências em relação a esse problema social.
A metodologia consistiu em levantamento bibliográfico e trabalhos de campo para a obtenção dos dados. Com relação à quantificação da condutividade hidráulica, foram utilizadas duas técnicas apropriadas para o permeâmetro Guelph. As medições do nível d’água ou nível estático (NE), através da utilização de um medidor de nível, foram importantes para a determinação do volume da recarga, bem como para avaliar a contribuição da chuva na recarga em mm/ano. Para a avaliação do balanço hídrico, fez-se o uso de três metodologias. A primeira teve o objetivo de determinar as taxas de evapotranspiração potencial, evapotranspiração real e identificar se houve déficit ou excedente hídrico; a segunda identificar a taxa de
escoamento superficial; e a terceira avaliar a taxa de infiltração efetiva ou recarga. A metodologia utilizada será melhor discutida no Capítulo 5.
A apresentação do trabalho pode assim ser esquematizada, primeiramente será apresentada a área de estudo e feita algumas considerações sobre os aspectos físicos do meio natural. Em seguida, será apresentado o referencial teórico utilizado para o desenvolvimento dessa pesquisa. Posteriormente, serão mostrados os resultados obtidos e na seqüência será realizada uma discussão sobre os mesmos. Por ultimo, serão feitas algumas considerações finais, julgadas pertinentes ao trabalho.
CAPÍTULO 2
LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo localiza-se a sudeste do sítio urbano da cidade de Londrina, tendo acesso pela estrada Água do Limoeiro e encontra-se no limite do perímetro de expansão urbana da cidade entre as coordenadas UTM leste-oeste 488940 – 489810 e norte-sul 7417715 – 7419083 (ver Figura 1).
Segundo Fuscaldo (2001) a deposição de resíduos sólidos nesse local vem ocorrendo desde 1977, sendo sua área estimada em 192.640 m2. Topograficamente situa-se entre 465 e 555 m de altitude, estando a montante do vale do córrego dos Piriquitos, afluente da margem esquerda do Ribeirão Cambé. Assim sendo, a área de estudo corresponde a uma fração da área de recarga do Córrego dos Piriquitos, ficando também próximo à suas nascentes.
Figura 1 - Área de estudo localizada a sudeste do sítio urbano da cidade de Londrina, melhor evidenciada na imagem de satélite. Fonte: IPPUL, 2001 (modificado); GOOGLE EARTCH acessado em 26 de Maio de 2007 (modificado) Org. Rodrigo Vitor B. Sousa.
CAPÍTULO 3
ASPECTOS DO MEIO FÍSICO NATURAL
3.1 GEOLOGIA REGIONAL
Em termos geológicos a área de estudo localiza-se sobre a Formação Serra Geral, sendo esta formada principalmente por basaltos toleíticos, originados do grande vulcanismo ocorrido na Bacia do Paraná na Era Mesozóica, período Jurássico-Cretáceo ou Neojurássico (ver Figura 2). Estudos mostram que as idades dos basaltos situados sobre a Bacia do Paraná datam aproximadamente 140 m.a atrás. Visivelmente os derrames de “trapp” atingem espessuras de 450 a 600 m, entretanto, perfurações da Petrobrás em território paranaense revelaram espessuras de até 1199m (PETRI; FÚLFARO, 1983, p.235; DNPM, 1984, p.347; MAACK, 1981, p.420; MINEROPAR, 2001, p.15).
De acordo com Petri; Fúlfaro, (1983, p.235) e Maack (1981, p.420) esse conjunto conhecido como Formação Serra Geral, assenta-se em discordância, sobre rochas do Grupo Passa Dois e do Grupo São Bento, como a formação Botucatu “intertrapp”, ou diretamente sobre o embasamento pré-cambriano na borda nordeste da Bacia Sedimentar do Paraná nos Estados de Minas Gerais e Goiás. Essa discordância entre as rochas básicas e rochas sedimentares, como da Formação Botucatu, atesta que as lavas básicas se derramaram sobre o extenso deserto mesozóico do continente Gondwana, fenômeno que se processou até o início do Cretáceo Inferior.
A Bacia Sedimentar do Paraná é considerada a maior do mundo e situa-se no centro-leste da América do Sul, tendo como abrangência uma área equivalente a 1.600.000 Km², dos quais 1.000.000 Km² está sobre o território brasileiro, 400.000 Km² em território argentino, 100.000 Km² em território uruguaio e 100.00 em território paraguaio (PETRI; FÚLFARO, 1983, p.235). No Brasil, segundo Schobbenhaus Filho et al., (1975) sabe-se a maior parte dos Estados de São Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Mato Grosso, Mato Grosso do sul, Goiás e Minas Gerais, situam-se nessa bacia (apud DNPM, 1984, p.341).
3.2–GEOMORFOLOGIA
Quanto à Geomorfologia, Londrina está situada sobre o Terceiro Planalto paranaense, sendo esse, segundo Maack (1981, p.419) dividido em quatro regiões geográficas naturais, encontrando-se Londrina sobre o denominado Planalto de Apucarana. Nessa região natural, são evidenciados pequenos espigões que constituem divisores de água secundários, apenas suaves colinas e platôs, com vales mais profundos em direção ao Rio Ivaí. Ainda verifica-se a não ocorrência de linhas de serras elevadas acima do nível geral do planalto, cortado por um nível superior de denudação visivelmente uniforme. Abaixo dessa linha uniforme, foi modelada uma paisagem de colinas ou espigões suavemente arredondados durante o Neo-Terciário e Quaternário.
Geomorfologicamente a área de estudo situa-se entre 465 e 555 m de altitude apresentando o entorno pequenos platôs e um relevo suavemente ondulado com pouca vegetação, coberto na maior parte por pasto e sem
pronunciamento de vales acentuadamente encaixados ou entalhados (ver Figuras 3, 4 e 5).
Figura 3 – Imagem evidenciando o relevo da área de estudo. A jusante, piscina de tratamento de chorume e a direita em média altura, pequeno platô. Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Figura 4 – Mapa hipsométrico da área de estudo evidenciando os poços de monitoramento de água subterrânea (modificado da planta local). Os testes com o permeâmetro Guelph foram realizados ao lado de cada um dos poços. (Org. Rodrigo Vitor B. Sousa).
Figura 5 – Modelo Numérico do Terreno – MNT – com os poços de monitoramento plotados. (Org. Rodrigo Vitor B. Sousa).
As nascentes mais a montante do córrego dos Piriquitos, circunscritas na área de estudo, não podem ser observadas, já que boa parte da área foi modificada, aterrada ou transformada em área de pastagem. Porém, o trecho observável do rio, à aproximadamente 95 metros a jusante, sentido sul, a partir da cota mais alta do lixão, 555 metros, é possível verificar a ocorrência de vertentes, ora pouco inclinadas de ambos os lados, denotando um leito raso e rochoso para o rio, intercalados com pequenos trechos meândricos, apresentando inclusive, solapamento basal nas margens, bem como pedoturbações nos perfis de solo; ora vertentes mais inclinadas, denotando a partir daí, vales mais encaixados com trechos de rio retilíneos, relacionados possivelmente à ocorrência de zonas de falhas. Em locais cujas vertentes apresentam-se menos inclinadas, quando não camuflado com o chorume é possível visualizar no leito do rio os basaltos da Formação Serra Geral sob a delgada lâmina d’água (ver Figuras 6 e 7).
Figura 6 – Água do córrego dos Piriquitos misturada com chorume. Destaque para a espuma branca, devido a presença do mesmo. Além da espuma, verificou-se em campo que o cheiro era característico de chorume. Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Figura 7 – Água do córrego dos Piriquitos misturada com chorume. Mesmas características apresentadas na figura (6). Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Embora não tenha sido alvo da pesquisa, observou-se que a vegetação faz-se mais presente nesse local se comparado com o entorno do rio, regiões predominantemente agropecuárias. Todavia, não trata-se de uma mata primaria ou nativa, já que é visível a presença de espécies como eucaliptos, por exemplo. No entanto, talvez a imagem mais deplorável que pode ser observada é o despejo de chorume junto ao rio por meio de canalizações (ver Figura 8). Aos olhos de quem vê e sente o cheiro ardente no nariz, característico desse líquido preto, tem-se a impressão de que o rio está morto, mesmo visualizando o processo natural de oxigenação da água, no decorrer do percurso entre os matacões.
Figura 8 - Chorume desaguando no córrego dos Piriquitos através de canalizações. Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
3.3–SOLOS
De acordo com Santos (2005, p.65) a principal unidade pedológica do município de Londrina é constituída por uma camada de solo espessa, variando entre 15 a 30 m. Trata-se de um solo residual argiloso, resultado do alto grau de intemperismo sofrido pela rocha mãe, ou seja, o basalto. Este perfil de solo foi dividido por Branco, (1998, et al) em três camadas: argila siltosa porosa muito mole à média, vermelho escura; argila siltosa rija, vermelho escura; e argila rija a dura (apud SANTOS, 2005, p.65).
Os solos encontrados no município de Londrina, quanto ao grau de evolução, podem ser classificados de acordo com EMBRAPA (1999) em LATOSSOLO VERMELHO e NITOSSOLO (apud SANTOS, 2003b, p.83). A coloração do LATOSSOLO VERMELHO vai desde o vermelho fosco até o brumo avermelhado quando seco, e arroxeado quando umedecido. Devido ao seu material de origem ser o basalto, o mesmo apresenta grande quantidade de ferro hidratado, o que lhe proporciona uma coloração bastante escura. Outro aspecto importante é que suas características morfológicas apresentam poucas variações, fazendo com que os diversos horizontes se apresentem pouco individualizados e difusos (SANTOS, 2003b, p.83).
A coloração do NITOSSOLO assemelha-se ao do LATOSSOLO VERMELHO, no entanto, as principais características que diferem esse tipo de solo do primeiro, é sua estrutura subangular bem desenvolvida, presença de horizonte B textural (argiloso) e cerosidade no horizonte B (SANTOS, 2003b, p.83).
Conforme Tagima; Terabe (2005, p.29) a partir de um mapeamento detalhado dos tipos de solos da bacia hidrográfica do ribeirão Cambé, os solos encontrados na área de estudo, quanto ao grau de evolução, enquadrando tanto o alto, médio e baixo córrego dos Piriquitos, podem ser classificados como NITOSSOLOS VERMELHOS.
3.4-CLIMA
Segundo Mendonça (1994, p.99) embora os estudos em climatologia geográfica tenham avançado muito no Brasil, permitindo a análise da circulação e dinâmica da atmosfera da América do Sul, a partir da década de 1960, a concepção estatística ainda é a que prevalece no meio científico, principalmente quando se trata da classificação climática. Entre essas classificações estatísticas, a que mais se destaca é a de Wilhelm KOEPPEN. Assim, Mendonça (2002, p.64) argumenta que o município de Londrina, segundo a classificação de KOEPPEN, possui um clima do tipo Cfa, ou seja, mesotérmico, sempre úmido, com verão quente (ver Figura 9)
Figura 9 – Mapa climático do Estado do Paraná, segundo a classificação de KOEPPEN. Fonte: IAPAR (modificado).
Entretanto, serão feitas algumas considerações à cerca da dinâmica atmosférica, a fim, de haver uma melhor compreensão do clima atuante em Londrina, já que fenômenos decorrentes do clima como, por exemplo, a precipitação, são de extrema importância nessa pesquisa.
Desse modo, verifica-se que são quatro os principais sistemas atmosféricos atuantes no Brasil Meridional, circulação secundária, que ao se interagirem com os fatores geográficos, definem os climas no âmbito regional, circulação terciária. Assim, as principais massas de ar atuantes no sul Brasil (ver Figura 10) podem ser a MPa (Massa Polar Atlântica), MTa (Massa Tropical Atlântica), MEc (Massa Equatorial Continental) e MTc (Massa Tropical Continental) (MENDONÇA, 1994, p. 101).
Figura 10 – Principais sistemas atmosféricos atuantes no continente sul-americano. Fonte: (MONTEIRO, op. cit.).
De acordo com Pinto e Alfonsi (1974, p.4) além da participação de tais sistemas “o Paraná foi um dos Estados do Brasil em que melhor se verificou a influência da latitude na temperatura”. Isso se deve ao fato da radiação solar nunca incidir perpendicularmente sobre o Estado, exceto na porção norte, pois o mesmo se encontra quase em sua maioria, já na zona temperada.
A variação altimétrica do Estado de aproximadamente 200 m na porção oeste até 1200m a leste, aproximadamente, bem como o processo de desmatamento, são outros fatores que contribuem para a configuração climática no Estado do Paraná.
Com referência a circulação terciária ou do norte do Paraná, segundo Bernardes; Aguiar (1998), Caramori; Arita (1998), Caramori et al (1991) e Correa (1982) verifica-se que o período de maior aquecimento do Estado vai de dezembro a fevereiro podendo atingir temperaturas de até 40ºC, enquanto o mês mais frio vai de julho a agosto, com temperaturas mínimas negativas, sendo julho o mês com maior incidência de geadas. Também é comum a ocorrência de veranicos
– períodos de estiagem de 14 dias ou mais durante a estação chuvosa, sendo mais perceptível no mês de dezembro. Com relação à precipitação, a porção norte do Estado não apresenta deficiência hídrica em nenhum dos meses do ano, sendo o mês de janeiro o de melhor disponibilidade hídrica, balanço hídrico = 95 mm de excedente e ETP = 148 mm, e agosto o de menor, balanço hídrico = 0 e ETP = 51 mm (apud MENDONÇA, 1994, p.103).
A cidade de Londrina, bem como toda a região norte do Paraná, se configura em uma localidade cuja precisa classificação climática, torna-se dificultosa devido à ocorrência de fatores já mencionados, como latitude, altimetria, entre outros. Outro fator apontado por Ab’Saber (19??) é o da região se encontrar em uma área de transição morfo-climática no que concerne aos aspectos de sua paisagem (apud MENDONÇA, 2002, p.64). Reforçando essa idéia Maack (1981, p.233) aponta que a vegetação aqui encontrada por ele, já em fase de desmatamento, concebida como uma mata pluvial tropical é na realidade uma derivação da mata pluvial tropical do litoral.
Dadas as dificuldades em se classificar com precisão o clima no norte do Paraná, Monteiro (1962, 1964, 1968, 1969) e Zavatini (1983) classificaram-na como uma região de transição climática, pois ao norte e oeste do Estado, atuam principalmente os sistemas intertropicais (tipo climático Cwa), ou seja, clima mesotérmico, com chuvas no verão e com verão muito quente; enquanto que no sul do Paraná, atuam de forma mais acentuada os sistemas extra-tropicais (tipo climático Cfa), clima mesotérmico, sempre úmido, com verões quentes. Afim de haver uma formalização nessa classificação, a área de Londrina foi enquadrada no grupo dos climas controlados por massas de ar tropicais e polares Cfa (apud MENDONÇA, 1994, p.103).
3.5–HIDROGRAFIA E HIDROGEOLOGIA
O aterro controlado de Londrina localiza-se a montante do córrego dos Piriquitos, tributário de primeira ordem segundo a classificação de Strahler. O córrego dos Piriquitos, por sua vez, situa-se na vertente esquerda da bacia hidrográfica do Ribeirão Cambé, uma das maiores bacias existentes na área urbana da cidade, podendo o curso principal, ser observado na figura (1).
Quanto ao município de Londrina, o mesmo localiza-se na porção inferior da bacia do Rio Tibagi, desaguando esse, no Rio Paranapanema, ao norte, divisa com o Estado de São Paulo. Conforme Santos (2005, p.60) a rede hidrográfica do município de Londrina é farta e bem distribuída. Devido a condições climáticas favoráveis, todos os rios são perenes. De maneira geral, os rios localizados na porção centro-sul do município apresentam padrão dentrítico, sendo que na porção norte, os mesmos caracterizam-se mais por um padrão retilíneo. Quanto à orientação, os rios estão orientados preferencialmente, segundo a direção NW-SE e, secundariamente, segundo W-E. Em comum, segundo Arantes (2002) todos os rios situados na área urbana, apresentam má qualidade de suas águas, sendo os principais causadores, o lançamento de efluentes líquidos domésticos, industriais e resíduos sólidos (apud SANTOS, 2005, p.60).
Com relação à hidrogeologia regional, pode-se dizer que existem duas formas de ocorrência de água subterrânea: O aqüífero freático e o sistema aqüífero Serra Geral. O aqüífero freático é formado pelas camadas de solo e rocha alterada, e constitui-se em um meio poroso relativamente homogêneo, geralmente pouco espesso e com baixa profundidade do nível saturado. As características desse aqüífero são de aqüífero livre, sendo sua recarga, obtida diretamente a partir das áreas topograficamente mais elevadas.
Segundo Rebouças (1978) o sistema aqüífero Serra Geral devido suas características litológicas de rochas cristalinas, se constitui em um meio aqüífero de condições hidrogeológicas heterogêneas e anisotrópicas (apud CELLIGOI, 1993, p.24). A ocorrência da água subterrânea neste aqüífero fica restrita às zonas de descontinuidades das rochas, as quais se constituem principalmente em estruturas tectônicas como fratura e/ou falhamento.
CAPÍTULO 4 REFERENCIAL TEÓRICO
4.1– ADISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA PELO GLOBO TERRESTRE E A IMPORTÂNCIA DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
De um total de 510x106 Km2 ou 510 milhões Km2 da superfície terrestre, 310x106 Km2 são cobertos por oceanos e somente 184,9x106 Km2 são cobertos por terra firme. Essa diferença aumenta se for levado em consideração que 2,5x106 Km2 são cobertas por rios e lagos e até 15x106 Km2 por geleiras, descartando nessa análise o volume de água evaporada e evapotranspirada encontradas na biosfera (KARMANN, 2003, p.114). Convertendo esses valores para porcentagem, verifica-se que 36,25% da área é formada por terras emersas e 63,43% por água (ver Figura 11).
Áreas Submersas e Emersas no Globo
36%
64%
supefície água
Figura 11 - Distribuição da área ocupada na Terra pelas superfícies emersas e submersas. (Org. Rodrigo Vitor B. Sousa).
Visualizando o gráfico da figura (11), verifica-se que mesmo a maior parte da superfície terrestre sendo coberta por água, o volume de água potável para consumo humano é pequeno se comparado com o volume total de água no mundo. Nesse contexto, as águas subterrâneas destacam-se, pois contribuem de forma significativa para o consumo humano. De acordo com Hirata (2003, p.422) cerca de 97,5% do montante da água na Terra são salgadas. Menos de 2,5% são doces,
sendo que 68,9% desse valor estão distribuídas entre as calotas polares; 29,9% entre os aqüíferos; 0,3% entre rios e lagos e 0,9% entre outros reservatórios. Conclui-se que apenas 1% da água doce é aproveitável pela humanidade, o que representa apenas 0,007% de toda a água do planeta (ver Figura 12).
Figura 12 – Gráficos mostrando a distribuição da água no globo terrestre. Perceba a discrepância que há entre água salgada e doce, bem como entre a quantidade real de água disponível para consumo humano. Org. Rodrigo Vitor B. Sousa.
Como verificado no gráfico da figura (12) as águas subterrâneas podem ser consideradas as principais fontes de água potável para a humanidade. Sendo assim, a poluição e contaminação da água em forma geral, é um problema sério merecendo maior atenção dos políticos e da sociedade como um todo. É importante salientar que além da água potável, seja ela superficial ou subterrânea, apresentar-se em quantidade reduzida, sua distribuição espacial é irregular, fazendo com que em determinadas regiões haja abundância ou escassez desse recurso natural. Com relação às águas subterrâneas, um ponto a ser destacado diz respeito aos fatores naturais que limitam a sua exploração, como por exemplo, fatores litológicos, hidroquímicos e de recarga do aqüífero. Em suma, pode-se dizer que nem toda a água subterrânea é passível de ser explorada, o que torna o volume de água potável disponível no mundo, ainda menor.
Um ponto importante a ser salientado nesse trabalho, diz respeito à distinção feita entre água superficial e água subterrânea, usada apenas para que o chamado Ciclo Hidrológico seja didaticamente mais compreendido. Assim sendo, pode-se dizer, que os processos físicos atuantes, como os que regem a velocidade
Distribuição da Água no Globo
97,50% 2,50% salgada doce 68,90% 29,90% 1,20% 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00%
de fluxo ou vazão, por exemplo, distinguem-se uma da outra. No entanto, a água superficial e a água subterrânea não podem ser analisadas de forma separada, pois ambas pertencem ao mesmo ciclo, ao mesmo sistema, e percorrem o mesmo caminho. Seguindo essa linha de raciocínio pode-se dizer que a degradação de um aqüífero, estará certamente impactando um rio, já que o mesmo também é formado pelas águas subterrâneas (ver Figura 13).
Figura 13 – Ciclo Hidrológico. Fonte: (KARMANN, 2003,p.115).
Observando a figura (13) é possível identificar os cinco principais processos do Ciclo Hidrológico, denominados por precipitação, infiltração, escoamento superficial – deflúvio ou run-off - , evaporação e evapotranspiração, não deixando de levar em consideração as interferências antrópicas. A descarga de águas subterrâneas em cursos de água superficial como, lagos e rios, recebe o nome de fluxo de base, o que permite a sua manutenção durante a época de seca. Daí a importância em demarcar e proteger áreas de recarga, o que infelizmente muito pouco ocorre no Brasil.
É importante salientar que área de recarga não é aquela localizada topograficamente mais alta em um relevo, mas sim, toda a superfície passível de receber água da chuva e conduzi-la para a zona saturada do aqüífero. Por assim
dizer, a(s) área(s) de recarga pode ser interpretada como a “boca do aqüífero”1. Percebe-se com isso, que cartografar área de recarga é uma tarefa um tanto árdua.
4.2–ALGUMAS FONTES DE CONTAMINAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Boa parte da população do mundo, tanto urbana como rural, tem acesso à água graças à existência de grandes aqüíferos. No Brasil, por exemplo, a água subterrânea é responsável por 51% do abastecimento publico e privado, sendo que no Estado de São Paulo, 61% dos centros urbanos utilizam-se de aqüíferos no fornecimento total ou parcial de água potável para uso público, atingindo em algumas bacias, na região oeste, cifras superiores a 90%. Em 1982 na Cidade do México, 94% dos moradores eram abastecidos por água subterrânea. Cidades como Lima no Peru, Buenos Aires na Argentina e Santiago no Chile, também às utilizam em larga escala (Centro Pan-Americano de Engenharia Sanitária e Ciências do Ambiente – CEPIS, 1993, p.15).
Segundo PARANÁ (2003) do total de água disponibilizada em 2003 à população de Londrina pela companhia de saneamento – SANEPAR –, 9249 m3/dia correspondia à exploração de água subterrânea via poços tubulares
profundos, representando aproximadamente 7% de toda a demanda da cidade estimada até a referida data em 134000 m3/dia (apud VIANA, 2004, p. 47).
Entre os diferentes fins que a água subterrânea leva, podem ser citados como os mais importantes, os de uso domiciliar, bebida, culinária, higiene, enfim. Os de uso público como, clubes recreativos, balneários, lagos ornamentais, fontes, irrigação de jardins, escolas, hospitais e repartições públicas. Os de uso comercial como, escritórios, mercados, lavanderias, enfim, e os de uso industrial e agrícola, servindo pra uso geral e matéria prima (PACHECO, 1985, p. 535).
Entre as principais causas responsáveis pela a poluição de águas subterrâneas podem ser citadas:
1 Fala de Ricardo Hirata. Mesa redonda: Importância das áreas de proteção e recarga. XIV Congresso
Saneamento sem rede de coleta de esgoto como, tanques sépticos e fossas:
Dependendo das condições hidrogeológicas do local, várias unidades de saneamento “in situ” podem apresentar um risco de migração direta de bactérias e vírus patogênicos para águas subterrâneas. A utilização dessas águas poluídas para o abastecimento público, tem se constituído numa das causas de transmissão de bactérias e vírus, responsáveis por surtos e epidemias (CEPIS, 1993, p.33)
Disposição final do lixo de forma inadequada:
A disposição de resíduos sólidos urbanos e industriais no solo aumenta o risco de poluição das águas subterrâneas. Os lixões não-controlados, mais conhecidos como, lixões a céu aberto, que incluem despejos industriais perigosos como, barris de efluentes líquidos ou lixos hospitalares, são os que merecem mais atenção, pois os riscos maiores de contaminação estão associados a eles.
[...] Em muitos casos, lixões e aterros abandonados podem representar, por décadas, um perigo potencial para a água subterrânea, uma vez que não é usual o registro da natureza e a quantidade dos despejos lançados nestes locais (CEPIS, 1993, p.42).
A má disposição de resíduos sólidos no solo pode trazer sérias conseqüências ao meio, incluindo nele a saúde humana. Segundo Cherry et al (1984), com relação a lixões ou aterros sanitários é reconhecido que são os compostos orgânicos dissolvidos nas águas adjacentes aos mesmos, que representam a maior periculosidade à saúde (apud PARISOT et.al, 1985, p.38).
Como exemplo, pode-se citar o trabalho realizado no aterro sanitário de Taubaté (SP) onde testes realizados comprovaram que a água estava inapta para o consumo (PARISOT et al, 1985, p.32). Outro trabalho realizado no antigo lixão da cidade de Rolândia (PR) também mostrou através da realização de testes, que as águas subterrâneas adjacentes ao mesmo estavam com teores de metais pesados acima dos parâmetros de referência (SANTOS, 2003a, p.52). Os trabalhos são inúmeros e merecem muita atenção, no entanto, o momento não é apropriado para a explanação de todos.
Despejos industriais:
Muitas indústrias durante o processo de produção como, as têxteis, oficinas metalmecânicas, gráficas, curtumes, postos de gasolina, enfim, geram efluentes líquidos, tais como óleos e solventes. Ante a falta de controle, esses efluentes normalmente são lançados diretamente no solo, podendo o resultado ser dramático em algumas situações. A exemplo, tem-se o caso da região de Samaritá – São Vicente – litoral do Estado de São Paulo, onde uma indústria química durante o período de 1966 a 1979 depositou resíduos da fabricação de solventes clorados (teracloreto de carbono e percloroetileno) e de (pentaclorofenato de sódio) em três pontos diferentes da região. Os resultados das análises das águas subterrâneas indicaram um risco adicional de câncer no caso de ingestão por toda a vida desta água. Foi feita uma estimativa que de 1.000.000 de habitantes, entre 3 a 411 pessoas, poderiam contrair a doença, sendo que esse ultimo valor foi considerado bastante elevado pelos pesquisadores (BERNARDES e CLEARY, 1985, p. 48).
Vale destacar que a recuperação de um aqüífero poluído é algo muito custoso, e uma vez poluído, é praticamente irreversível a situação.
Práticas agrícolas de cultivo:
A qualidade das águas subterrâneas tornou-se alvo das atividades agrícolas em países industrializados a partir da década de 70, período esse, que coincide com a expansão agrícola brasileira. De acordo com CEPIS (1993, p.48) na maioria dos casos de contaminação foram identificadas altas taxas de lixiviação de nitratos e outros íons móveis em muitos solos submetidos ao contínuo plantio, sustentado por aplicações de efluentes, lamas ou estercos de animais sobre as terras cultivadas.
Pode-se dizer que de todos os elementos químicos que podem ser encontrados nas águas subterrâneas, Sódio, Potássio, Cálcio, Magnésio, Ferro, Dióxido de Carbono, Nitrogênio – Nitrato, Nitrito, Amônia, Sulfato, Cloreto, Sílica, Cromo, Flúor, entre outros, o que mais merece atenção, tanto em áreas urbanas como em áreas rurais, é o Nitrogênio-Nitrato. Isso se deve ao fato dele possuir maior capacidade de atravessar as camadas no subsolo atingindo com mais facilidade os aqüíferos e por ser encontrado tanto no esgoto doméstico, no lixo e nos fertilizantes
agrícolas. Segundo Varnier e Hirata (2002, p.77) concentrações acima de 10 mg/L de Nitrato podem causar metahemoglobina e câncer.
Em áreas agrícolas em particular, um estudo realizado na cidade de Bauru (SP) mostrou que o Aqüífero Bauru foi contaminado pelo vinhoto de cana, decorrente da industrialização de açúcar e álcool na região. Conforme pesquisadores, um dos efeitos da contaminação pelo vinhoto é a concentração de Nitrogênio na Zona Saturada (REBOUÇAS, 1985, p.188).
Disposição inadequada de cemitérios:
Estas construções se constituem num risco de poluição para as águas subterrâneas, por muitas vezes, não ter ocorrido um estudo geológico e hidrogeológico, das áreas onde foram edificadas. Devido a essas condições inadequadas, microorganismos que proliferam durante o processo de decomposição dos cadáveres podem poluir águas superficiais ou penetrar até a Zona Saturada, comprometendo a qualidade das águas subterrâneas. Em áreas com intensa precipitação pluviométrica e com o nível da superfície freática próxima à superfície propriamente dita, estas águas são muito vulneráveis a este tipo de contaminação. Muitas doenças podem ser adquiridas através de organismos que penetram na água, entre essas, tétano, gangrena gasosa, toxi-infecção, tuberculose, febre tifóide, febre paratifóide, disenteria bacilar e hepatite A. A infiltração desses microorganismos patogênicos até a zona saturada não se dá por total, graças a capacidade de retenção do solo e em especial pela zona não saturada ou zona Vadosa (PACHECO, 1985b, p. 209).
4.3–COMPARTIMENTAÇÃO DE UM AQÜÍFERO:ZONA NÃO SATURADA E ZONA SATURADA
Segundo Heath (1982, p.4) a zona não saturada pode ser dividida em três partes, zona do solo, zona intermediária e a parte superior da franja capilar. A zona do solo possui de um a dois metros de profundidade e é a zona que suporta crescimento de plantas, sendo esta a zona onde realizou-se os testes com o permeâmetro Guelph. A porosidade e permeabilidade desta zona tende a ser maior do que aquela do material sotoposto, ou seja, a zona intermediária, a qual difere em espessura de local a local, dependendo da espessura da zona do solo e da profundidade da franja capilar. A parte mais inferior da zona não saturada é ocupada
pela franja capilar, ou seja, a subzona entre as zonas não saturada e saturada. É só através da percolação da zona não saturada que a água chega à zona saturada. A zona saturada ou superfície freática é a única água subsuperficial que está disponível para suprir poços e fontes, sendo também a única a qual o nome água subterrânea aplica-se corretamente (ver Figuras 14 e 15).
Figura 14 - Ilustração evidenciando a zona não saturada e saturada do aqüífero, destacando as subdivisões na zona não saturada, quais sejam, zona do solo, zona intermediária e franja capilar. O termo zona insaturada, como aparece na figura é um termo incorreto, devendo o mesmo ser substituído pelo termo zona não saturada. Fonte: (HEATH, 1982, p.4).
Figura 15 – Ilustração evidenciando a zona não saturada e saturada do aqüífero, bem como a direção preferencial da infiltração da água no solo e uma simulação da gradativa saturação dos poros conforme o processo de percolação da água. Fonte: (KARMANN, 2003, p.114).
4.4 – CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA E A BASE TEÓRICA PARA O ENTENDIMENTO DESSE FENÔMENO:LEI DE DARCY
A condutividade hidráulica está relacionada com as propriedades físicas, tanto dos fluídos como dos materiais por onde passa a água e retrata a maior ou menor facilidade pela qual a água atravessa o solo. Dentre essas propriedades físicas pode-se citar porosidade, tamanho, distribuição, forma e arranjo das partículas, bem como viscosidade e massa específica do fluído que está escoando (CABRAL, 1997, p.41; GUERRA, 2003, p.153; COELHO NETTO, 2005, p.120).
Em linhas gerais, pode-se dizer que a ciência quantitativa da hidrogeologia, teve origem no ano de 1856 com o engenheiro hidráulico francês Henry Darcy. Com a publicação de seu relatório referente ao suprimento de água para a cidade de Dijon, França, Darcy descreveu um experimento criado pelo mesmo (ver Figura 16) cujo objetivo foi analisar de forma sistemática o fluxo da água dentro de filtros preenchidos por areia e totalmente saturado por água. Verificou-se que a quantidade de fluxo era proporcional ao coeficiente (K), condutividade hidráulica, e
esta dependente da porosidade natural do meio (FREEZE, CHERRY, 1979, p.15; FETTER, 2001, p.81).
Figura 16 – Experimento utilizado por Darcy para analisar o fluxo da água em meio poroso. Fonte: (FREEZE, CHERRY, 1979, p.15).
Darcy verificou experimentalmente que a descarga (Q) era proporcional e inversamente proporcional aos seguintes processos (ver Figura 17).
Figura 17 – Diagrama mostrando os processos existentes para a ocorrência da descarga (Q), segundo (FETTER, 2001, p.81). (Org. Rodrigo Vitor B. Sousa).
De acordo com Fetter (2001, p.81) ao combinar esses três pontos observados com a constante de proporcionalidade (K) ou condutividade hidráulica, o resultado é a expressão conhecida hoje como, Lei de Darcy:
dh
Q = -K A —— (1) dl
Onde: dh/dl equivale ao gradiente hidráulico ∆h/∆l ou (i), ficando a equação (1) da seguinte forma:
Q = -K A i (2)
A variação de carga (dh) ou (∆h), representa o trabalho de carga entre dois pontos próximos; e (dl) ou (∆l) equivale à pequena distância entre os pontos. O sinal negativo da constante de proporcionalidade (K) indica que o fluxo de carga hidráulica está em direção decrescente, ou seja, de um ponto mais alto para um ponto mais baixo.
A equação (2) pode ainda ser escrita da seguinte forma:
q = -K i (3)
Conforme Fetter (2001, p.82) o fator (q), descrito na equação (3), é conhecido como descarga específica ou velocidade de Darcy e possui dimensões de comprimento/tempo, ou seja, de velocidade ou fluxo [L/T]. Essa velocidade, porém, não pode ser considerada uma velocidade real, pois a área da secção transversal (A) é parcialmente bloqueada por partículas do solo. Outros autores como Freeze; Cherry, (1979, p.16) substituem a letra (q) pela letra (v), preservando, no entanto, a mesma equação e colocam que a descarga especifica é um conceito ligado à macroporosidade, podendo ser facilmente mensurada. Todavia, tal fator difere-se muito da velocidade em microporosidade, difícil de ser mensurada, estando associada a gases e partículas individuais da água dentro dos grãos de solo. Desse
modo, o melhor a ser feito é não referir (v) ou (q) como velocidade, mas, como descarga específica.
A equação (2) pode ainda ser rearranjada para demonstrar que a condutividade hidráulica (K) tem dimensões de velocidade [L/T], embora na prática, essa equação ainda não consiga representar a velocidade linear média da água no solo. Em outros trabalhos, a condutividade hidráulica pode as vezes ser referida como coeficiente de proporcionalidade. As unidades mais utilizadas para representá-la são cm/s; m/s ou m/d.
-Q -(L3/T)
K = ——— = ————— = L/T (4) A i (L2) (L/L)
Assim, a descarga (Q) tem dimensões de volume/tempo [L3/T]; área [L2]; e gradiente hidráulico [L/L].
A obtenção da condutividade hidráulica (K) possibilita o cálculo da velocidade linear média, pois segundo Cabral (1997, p.41) o coeficiente de proporcionalidade (K) em meio isotrópico, pode ser definido como a velocidade aparente por gradiente hidráulico unitário. Nesse trabalho entende-se por meio isotrópico, um meio saturado, homogêneo e com conexão. Nesse sentido, Fetter (2001, p.82) coloca que a velocidade linear média é regida diretamente pela Lei de Darcy, podendo ser descrita através da seguinte equação:
-K
Vx = —— i (5)
ne
Onde:
Vx = velocidade linear média
ne = porosidade efetiva
Muitas foram as tentativas para a derivação da Lei de Darcy, através de leis e fundamentos físicos. Dentre essas derivações, pode-se citar a equação de Gardner (1958) utilizada por Reynolds; Elrick (1985) na metodologia para
determinação da condutividade hidráulica através do permeâmetro Guelph (apud SOTO, 1999, p.72). Esse assunto será melhor discutido no item 5.2.
A condutividade hidráulica, porém, difere-se em um meio saturado de um meio não saturado. Na segunda situação, a movimentação da água é muito mais lenta quando comparado com um solo saturado, devido a descontinuidades dos poros com a água e o ar. Em um solo não saturado o fluxo da água ocorrerá sempre quando houver diferenças de potencial total da água nos diferentes pontos do solo (REICHARDT, 1975, p.107). Essas diferenças de potencial podem ser entendidas como a energia que proporciona a movimentação da água no solo, movimentação essa, que ocorrerá sempre de um ponto com maior potencial para um ponto de menor potencial. Conforme Soto (1999, p.5) esses potenciais podem ser descritos da seguinte forma:
¾ Potencial Gravitacional (Φg): Está relacionado com a presença do
campo gravitacional terrestre e a força da gravidade que atua sobre a água do solo.
¾ Potencial Pneumático (Φp): Equivale a pressões externas de gás
diferentes da pressão atmosférica e tem especial importância quando se consideram os ensaios laboratoriais.
¾ Potencial Osmótico (Φosm): É produzido pela diferença de
composição entre a água do solo (substâncias orgânicas e presença de sais minerais) e a água pura.
¾ Potencial Matricial (Φm): Segundo Hillel (1971) corresponde a um
potencial de pressão que decorre do efeito combinado da ação das forças capilares e de adsorção, que surgem da interação entre a água e as partículas minerais ou matriz que compõe o solo (apud SOTO, 1999, p. 6).
Em condições naturais, segundo especialistas da área2, o potencial gravitacional e o potencial matricial são os que mais influenciam o fluxo da água no solo, já, que os demais potenciais são levados mais em consideração em testes
2 Ms. Miguel Angel A. Soto, técnico adjunto ao curso de pós-graduação em Geociências e Meio
laboratoriais. O potencial total da água no solo (Φ) pode ser descrito através da seguinte equação:
Φ = Φg + Φp + Φosm + Φm + Φoutros (6)
Para solos não saturados admiti-se que seu fluxo também possa ser descrito pela lei de Darcy, com a diferença de que a condutividade hidráulica não saturada é dada em função do grau de saturação. Dependendo do grau de saturação (ou umidade no solo), tem-se a condutividade hidráulica saturada (grau de saturação = 100%), ou não saturada, (grau de saturação<100%) (SOTO, 1999, p.21).
Pode-se afirmar então, que a condutividade hidráulica não saturada, varia de acordo com a profundidade do solo, já que em diferentes profundidades o grau de umidade difere-se. A condutividade hidráulica não saturada, segundo Richards (1931) e Childs; Collis-George (1950) pode ser escrita segundo uma equação diferencial, derivada da Lei de Darcy (apud SOTO, 1999, p.26):
∂Φ
q = -k(θ) ________ (7)
∂z
Onde:
-k(θ) = condutividade hidráulica não saturada (m/s);
q = velocidade aparente de fluxo em meio não saturado (m/s); θ = teor de umidade volumétrica (m3/m3);
z = coordenada de posição;
4.5– PERÍODO QUINÁRIO E PROCESSOS TECNOGÊNICOS:A NOVA EPIDERME DA CROSTA TERRESTRE
Conforme Suertegaray (2002, p.44) inúmeras foram as formas de conceber a interpretação do relevo nos estudos geomorfológicos. Sinteticamente, pode-se dizer que o mesmo foi concebido como objeto único de análise ou enquanto elemento em convergência na estruturação diferenciada da superfície da Terra. Quanto à temporalidade, devido ao objeto de estudo da Geomorfologia ser o relevo, a mesma restringiu-se à Era Cenozóica e principalmente ao período quaternário e os eventos característicos desse período, particularmente às glaciações, como fundamentais na explicação genética do relevo. Essa perspectiva só mudou na década de 1970 quando se passou a admitir a interferência antropogênica em suas análises. Assim, a inserção das derivações ocorridas na natureza, resultante da maneira em que os homens ao longo de sua história se organizaram social, econômica e politicamente, exigiu um repensar na categoria do tempo.
Dado o grau de interferência antrópica no meio, atualmente novas tendências geomorfológicas estão sendo trabalhadas tais como, Geomorfologia Antrópica, Geomorfologia Urbana, Geomorfologia Submarina, Geomorfologia Ecológica e a Geomorfologia Planetária. O objetivo aqui não é particularizar cada uma dessas perspectivas de análise, mas, mostrar que o método de análise do relevo deixou de considerá-lo unicamente como objeto de estudo, passando a inserir as atividades humanas como fator de produção e transformação do mesmo. Dessa forma, as adjetivações dadas à Geomorfologia podem ser compreendidas como o resultado de um processo mais geral e do momento histórico em que vivemos, pois “Todas elas são facetas analíticas que surgem da ‘necessidade’ desse momento” (SUERTEGARAY, 2002, p.47, grifo da autora).
Passando a humanidade a ser considerada agente geomorfológico, bem como geológico, novos conceitos são introduzidos como os de quinário e tecnógeno, segundo Rodhe (1996, p.119), na tentativa de identificar esse novo período, caracterizado pelo processo de transformação do planeta como um todo, através da atividade humana. O surgimento desse novo período tem como uma de suas principais características, o rompimento com o quaternário clássico para a entrada de uma nova Era e um novo período geológico, entendido como a
sobreposição ativa do Homem perante a natureza, distinguindo-se do quaternário, concebido como o período que propiciou o surgimento do Homem.
O conceito de quinário pode ser definido de forma mais criteriosa segundo Oliveira (1990) como:
[...] o período em que a atividade humana passa a ser qualitativamente diferenciada da atividade biológica na modelagem da biosfera, desencadeando processos (tecnogênicos) cujas intensidades superam em muito os processos naturais (apud SUERTEGARAY, 1999, p.49).
Entende-se que o advento da atividade técnica e do homem como força significativa na intervenção e transformação da natureza é o que indica esse novo período. Analisando o conceito de quinário outro conceito vem à tona, denominado tecnogênico. Oliveira; Queiroz Neto assim o define:
[...] depósitos tecnogênicos são depósitos resultantes da atividade humana (Chemekov, 1992). O conceito abrange tanto os depósitos construídos, como aterros de diversas espécies, quanto aos depósitos induzidos, como os corpos aluvionares resultantes de processos erosivos, desencadeados pelo uso do solo (apud SUERTEGARAY, 1999, p.49).
A ocorrência de depósitos tecnogênicos é entendida por Passerini (1984, p.125) como o advento do antropostoma, conceito esse interpretado como “associação dos artefatos humanos e construções desenvolvidas como uma camada, um tapete, sobre a superfície terrestre” (apud ROHDE, 1996, p. 125.)
No entanto, pelo fato do antropostoma ser um conceito ligado mais à Geologia, Suertegaray (2002, p.50) alerta para que esse conceito seja preferencialmente empregado como:
[...] ao conjunto de processos e formas que se intensificam e resultam da interação sociedade-natureza, promovendo a constituição de uma nova face da superfície da Terra, e reservar o termo tecnogênico para indicar formações sedimentares novas, resultantes de fases mais atuais da tecnificação da sociedade
Dessa análise, resulta que ocorrerão formações tecnogênicas distintas, cada qual com características particulares, em locais pontuais e tempos diferentes, porém, articulando-se de forma global, principalmente no que diz respeito ao impacto causado à natureza. Apenas para exemplificar, pode-se classificar como depósitos tecnogênicos, segundo Peloggia (1998), aterros, lixões, detritos urbanos
como entulho, entre outros. Levando-se em consideração que a área de estudo do trabalho aqui desenvolvido foi o lixão de Londrina – PR, observou-se em campo, durantes várias visitas ao local, uma aproximação muito forte com essa nova temática ligada principalmente à Geomorfologia e Geologia.
Teoricamente o lixão de Londrina deixou de sê-lo em 1993, passando este à condição de aterro sanitário, quando houve o primeiro estudo técnico onde foram analisadas as condições do solo e instalado poços de monitoramento. Porém, durante os estudos realizados no período de implantação, foram verificados vários problemas como, detecção de pluma poluente na água subterrânea, devido à percolação do chorume no solo; camadas de lixo durante as perfurações dos poços de monitoramento; e contaminação do solo devido a presença de metais pesados. Por esse motivo, defende-se nesse trabalho, a idéia de que a área de estudo é um lixão ao invés de um aterro sanitário, já que esses problemas foram detectados antes mesmo da implantação do aterro sobre o local já condenado.
Ocorre que através do processo de recobrimento do lixo com o solo, já com o suposto aterro implantado, o que verifica-se hoje, são feições no relevo que à primeira vista de quem nunca foi ao local, parecem ter sido esculpidas pelo processo de erosão, nítidas feições geomorfológica semelhantes a terraços, atestando, a ocorrência de depósitos tecnogênicos no local (ver Figuras 18, 19 e 20).
Figura 18 – A imagem mostra pequenos terraços de lixo cobertos por solo. No período de maiores índices pluviométricos, verão, o mato chega a atingir altitudes superiores a 1,55m. Foto tirada próximo ao poço de monitoramento de água subterrânea (PM5) direção nordeste (ver Figura 23). Data: 2006. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Figura 19 – Em segundo plano, observam-se terraços de lixo recobertos por solo, assemelhando-se a mesetas. Foto tirada próximo ao (PM 11), direção norte (ver Figura 23). Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Figura 20 – Imagem evidenciando terraços de lixo recobertos por solo. Ao alto verifica-se um trator esmagando o lixo para posteriormente o mesmo ser recoberto por solo. Foto tirada próximo ao (PM1), direção sul (ver Figura 23). Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Segundo Rohde (1996, p.144) da mesma forma que o Homem consegue efetuar no meio, transformações químicas, atmosféricas, e biológicas em âmbito global, também tem o mesmo a capacidade de fazer isso em escala geológica. Dentre as várias formas, a poluição e contaminação dos recursos hídricos subterrâneos é o melhor exemplo que cabe nesse trabalho.
A contaminação de um aqüífero acaba por comprometer todo o ciclo hidrológico, já que o aqüífero tem como área de descarga o rio. Deste modo, pode-se dizer que os depósitos tecnogênicos, em especial os lixões e aterros, tendem a degradar não apenas o relevo, mas também as águas subjacentes ao mesmo (ver Figuras 21 e 22). Em muitos casos, os danos causados a sociedade pela contaminação das águas subterrâneas são de grande expressão, principalmente em regiões cujo abastecimento público depende essencialmente dessas águas.
Figura 21 – Área de várzea com afloramento de chorume localizada a 477 m de altitude, 78 m a jusante da cota topográfica mais alta do aterro, 555 m. O local está situado ao lado do (PM 10), sentido leste (ver Figura 23), sendo o mesmo utilizado para pastagem de gado. Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
Figura 22 - Área de várzea com afloramento de chorume no mesmo local que a (Figura 21). Destaque para a coloração preta, característica do chorume. Data: 2007. Fonte: Rodrigo Vitor B. Sousa.
O processo de urbanização e industrialização sem um devido planejamento na ordenação do espaço nas cidades é o principal motivo para a alteração do ciclo hidrológico. Além da poluição e contaminação das águas, como indicado no item 4.2, a interferência no ciclo também está associada a outros motivos como, por exemplo, a impermeabilização do solo, ocasionando uma redução
no volume de água infiltrado, entre outros. A esse respeito, Rebouças (1980, p.133) argumenta que dentre os diferentes impactos da urbanização sobre as águas subterrâneas, a redução das taxas de recarga natural seja talvez o único a encontrar um sucedâneo importante, pelo fato de haver uma compensação dessa recarga, através das perdas de água das redes de distribuição (apud ROHDE, 1996, p. 162).
Apenas para se ter uma idéia do volume de água que é desperdiçado, devido à falta de manutenção nas redes de distribuição, verificou-se que tais perdas podem atingir valore de 10 a 15 m3/ano/hab em cidades médias com menos de 100.000 habitantes na Europa e Estados Unidos; 30 m3/ano/hab em Paris; e entre 25 e 37 m3/ano/hab em São Paulo (ROHDE, 1996, p.162).
Atualmente, uma das abordagens mais utilizadas em estudos de Geografia Física é a teoria do Geossistema, visto essa possuir uma idéia de totalidade. Essa tendência é favorável, pois tal teoria consegue avaliar a organização espacial levando em consideração os componentes do quadro natural, associada às interferências das atividades antrópicas, rompendo assim, a dicotomia ente Geografia Física e Geografia Humana (SUERTEGARAY, 2002, p.16). Segundo Passos (2006, p.44) a teoria dos geossitemas foi desenvolvida, na atual Rússia, pelo geógrafo Sochava em 1963, através de estudos da paisagem, denominado Ciência da Paisagem, realizados de forma intensiva na ex-URSS. Definindo o Geossistema Sochava (1963) (apud PASSOS, 2006, p.45) argumenta:
[...] Os geossistemas são os sistemas naturais, de nível local, regional ou global, nos quais o substrato mineral, o solo, as comunidades de seres vivos, a água e as massas de ar particulares às diversas subdivisões da superfície terrestre, são interconectados por fluxos de matéria e de energia, em um só conjunto.
O Geossistema representa uma abordagem à luz da teoria dos sistemas3, assemelhando-se muito à noção de ecossistema, ultrapassando-a, no entanto, pelo fato de considerar com igual interesse, todos os elementos do sistema, sem a priori, biocêntrico. Nesse sentido, Passos (2006, p.46) expressa:
3 A partir da década de quarenta, incrementou-se o desenvolvimento tecnológico e filosófico da
“Teoria Geral de Sistemas” (BERTALANFFY, L. Von. General Systems Theory. New York: G. Brazilier, 1968. 288 p). Em seu sentido estrito, essa teoria trata das propriedades e das leis dos sistemas, tendo como base a teoria estruturalista, corrente de pensamento em pleno auge naqueles momentos. Um sistema pode ser definido como um modelo consistente formado por um conjunto de elementos em interação (apud PASSOS, 2006, p. 58).
