UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA
GEOLOGIA AMBIENTAL, HIDROGEOLOGIA E RECURSOS HÍDRICOSTESE DE DOUTORADO
FLÚOR NAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DO AQUÍFERO
BAMBUÍ NO SUDOESTE DA BAHIA (BRASIL)
MANUEL VITOR PORTUGAL GONÇALVES
SALVADOR 2014
FLÚOR NAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DO AQUÍFERO
BAMBUÍ NO SUDOESTE DA BAHIA (BRASIL)
Manuel Vitor Portugal Gonçalves
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geologia, do Instituto de Geociências, da Universidade Federal da Bahia, como pré-requisito parcial para a obtenção do Título de Doutor, Área de Concentração: Geologia Ambiental, Hidrogeologia e Recursos Hídricos.
Orientador: Prof. Dr. Manoel Jerônimo Moreira Cruz
SALVADOR 2014
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca do Instituto de Geociências - UFBA
G635 Gonçalves, Manuel Vitor Portugal
Flúor nas águas subterrâneas do Aquífero Bambuí no sudoeste da Bahia (Brasil) / Manuel Vitor Portugal Gonçalves.- Salvador, 2014.
193 f. : il. Color.
Orientador: Prof. Dr. Manoel Jerônimo Moreira Cruz.
Tese (Doutorado) – Universidade Federal da Bahia. Instituto de Geociências, 2015.
1. Águas Subterrâneas - Bahia. 2. Água - Fluoretação. 3. Química da Água. 4. Isótopos. I. Cruz, Manoel Jerônimo Moreira. II. Universidade Federal da Bahia. instituto de Geociências . III. Título.
À minha família, pelo cuidado, carinho, incentivo na minha caminhada e valiosas orientações na minha vida, e à minha companheira Yarasarrath.
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Prof. Dr. Manoel Jerônimo Moreira Cruz, pelo incentivo, generosidade, paciência, dedicação e conhecimento, que foram fundamentais para esta pesquisa;
À minha família, sobretudo aos meus pais, especialmente aos meus tios Elson, Elza, João e Gerusa, por acreditarem em mim;
À minha companheira Yarasarrath Lyra pelo cuidado, dedicação, escuta e amor;
À equipe docente, coordenação e gestora dos colégios estaduais Deputado Henrique Brito e Carlos Marighella, pela oportunidade e compreensão em relação a etapa da minha vida;
Ao Grupo Geologia das Interfaces, da Universidade Federal da Bahia (UFBA), em particular, aos amigos Me. Rodrigo Santos, Me. Antônio Bomfim Ramos Jr., Me. Carlos Coutinho, Me. Flávio Souza Batista, pela realização desta pesquisa;
Ao Grupo de Pesquisa Desenvolvimento, Sociedade e natureza – DSN (UCSAL), sobremaneira à Profa. Dra. Cristina Maria Macêdo de Alencar, pelas críticas e acolhimento desta pesquisa;
Ao CNPq e Programa de Pós-graduação em Geologia (UFBA) pelo financiamento da pesquisa; À colaboração dos técnico e estagiários do Laboratório de Plasma (UFBA), Mª. Mônica Pringsheim da Cunha, Me. Ricardo Almeida, Elinaldo Fonseca Sales, Valdineia Reis Vinhas Teles, Raulina B. Miranda, Jean Ferreira, Ana Paula Alves,Cristiane B. de Oliveira;
À colaboração do Laboratório de Física Nuclear (UFBA), em especial, ao Prof. Dr. Alexandre Barreto Costa (coordenador) e a Profa. Dra. Maria do Rosário Zucchi;
À colaboração do Laboratório de Estudos do Petróleo (LEPETRO/UFBA), pelo seu Núcleo de Estudos Ambientais (NEA), principalmente a Dra. Karina Santos Garcia (coordenadora); À Prefeitura de Serra do Ramalho pelas informações e colaboração na logística de campo; Aos professores (as) Dra. Debora Rios, Dra. Maria de Lourdes Rosa, Dr. Sérgio Nascimento e Dr. Alexandre Barreto Costa por contribuírem no meu exame de qualificação;
Aos professores (as) Dra. Maria de Lourdes Rosa, Dr. Alexandre Barreto Costa, Dr. Paulo Prates Maia e ao Dr. José Maria Carmona Perez, por participarem da banca de avaliação da minha tese; Aos professores (as) do Programa de Pós-Graduação em Geologia (UFBA), Dr. Aroldo Misi, Dr. Ruy Kikuchi, Dr. Luiz Rogério B. Leal, Dra. Zelinda Nery Leão, Dra. Debora Rios, Dr. José Maria L. Dominguez, Dr. Sérgio Nascimento e, especialmente, a Dra. Iracema Reimão Silva. Ao Dr. Paulo de Oliveira Mafalda Jr. do Programa de Pós-Graduação em Geoquímica (UFBA), pelas sugestões quanto a utilização de métodos e técnicas estatísticos;
Ao Dr. Moacyr Moura Marinho, professor de Mineralogia, do curso de Graduação em Geologia (UFBA), pela supervisão no tirocínio docente.
Num dia excessivamente nítido (...) (...) Vi que não há Natureza,
Que Natureza não existe, Que há montes, vales, planícies, Que há árvores, flores, ervas, Que há rios e pedras, Mas que não há um todo
a que isso pertença, Que um conjunto real e verdadeiro É uma doença das nossas ideias (...)
GONÇALVES, Manuel Vitor Portugal. Flúor nas Águas Subterrâneas do Aquífero Bambuí, no Sudoeste da Bahia (Brasil). Tese de Doutorado (Doutorado em Geologia – Área de Geologia Ambiental, Hidrogeologia e Recursos Hídricos), Universidade Federal da Bahia. Instituto de Geociências. Programa de Pós-Graduação em Geologia, Salvador, 2014.
RESUMO
Este trabalho teve como objetivo caracterizar a composição química e isotópica, com ênfase na geoquímica do flúor, das águas subterrâneas do subdomínio hidrogeológico cárstico do oeste da Bahia, abrangendo os municípios de Carinhanha, Coribe, Santana, São Félix do Coribe, Serra do Ramalho e Feira da Mata. A composição isotópica em δD e do δ18O sugeriu que águas subterrâneas da área de estudo são pouco evaporadas e infiltraram rapidamente por feições cársticas. A composição isotópica do δ18C
DIC reflete a contribuição das interações
água-rocha e da fração orgânica do solo, recoberto principalmente pelas plantas de ciclo fotossintético C4. As condições alcalinas e oxidantes foram dominantes nas águas subterrâneas amostradas, destacando-se as fácies bicabornatas cálcicas e mistas cálcicas. Foi notada nítida associação entre as fácies sódicas e os teores do fluoreto superiores a 0,8 mg.L-1, limite de potabilidade local, em função da temperatura média do ar, preconizado pela Portaria n°. 1.469/00 do Ministério da Saúde (Brasil), em 25% dos poços. Foi verificada uma correlação positiva entre o fluoreto com as variáveis pH ou sódio e uma correlação negativa com o cálcio. O enriquecimento das águas em flúor é acompanhado pelo aumento dos valores do pH, da concentração do sódio e redução dos teores do cálcio. As águas enriquecidas em flúor são mais pesadas em relação à composição em δ13C
DIC (‰) e mostram os maiores
valores das razões AT/DT e rNa/rCa. Os resultados indicaram que a solubilidade da calcita controla a dissolução da fluorita, favorecida em condições alcalinas, pelas reações de troca iônica e precipitação de carbonatos. Esta pesquisa contribuiu para a compreensão da distribuição do flúor nas águas subterrâneas da área de estudo, gestão dos recursos hídricos e para a prevenção da fluorose dentária endêmica.
GONÇALVES, Manuel Vitor Portugal. Fluoride in groundwater in the Aquifer Bambui of Southwest Bahia (Brazil). Thesis (PhD in Geology - Area of Environmental Geology, Hydrogeology and Water Resources), Universidade Federal da Bahia. Instituto de Geociências. Postgraduate Program in Geology, Salvador, 2014.
ABSTRACT
The present study had the objective of characterizing the chemical and isotopic composition, with emphasis on the geochemical of fluoride, of the groundwater located within the western karst hydrogeological subdomain of Bahia, covering the municipalities of Carinhanha, Coribe, Santana, São Félix do Coribe and Serra do Ramalho. The isotopic composition in δD and δ18O demonstrate with groundwater the study area is low evaporation and the rapid were
infiltration in karst. The isotopic composition in δ13C
DIC reflects the interaction between
groundwater-rock and organic fraction of the soil and metabolism the plant the cycle C4. The alkaline and oxidative conditions of the groundwater were predominantly. The calcic bicarbonated hydrochemical facies and calcic mixed facies were the most representative. A clear relationship was observed between the sodic facies and the high fluoride contents, which varied between 0.08 and 6.20 mg.L-1. Fluoride values surpassed the local potability limit (0.8
mg.L-1) of the Ministry of Health Ordinance N°. 1,469/00 in 25% of the samples. A positive correlation was observed between fluoride and pH and sodium, while a negative correlation was observed with calcium. The fluorine enrichment of the water is accompanied by an increase in pH values, in sodium concentration and a decrease in calcium content. Fluorine-enriched waters were heavier regarding composition of δ13CDIC (‰) and presented the highest
values in the ratios AT/DT and rNa/rCa. These results corroborate the hypothesis that calcite solubility controls fluorite dissolution, which is favored in alkaline conditions, in association to ion exchange processes and carbonate precipitation. These present study demonstrate the relevance in order to understand the distribution of fluoride of the groundwater in study, hydric management, and fluorosis dental prevention.
Figura 1 - Mapa de localização e situação da área de estudo (compreende Carinhanha, Coribe, Santana, São Felix do Coribe e Serra do Ramalho) ... 23 Figura 2 - Evolução demográfica (A) (x 1000 habitantes) e do Produto Interno Bruto (B) (x 1000 R$) da área inseridos na área de estudo, no sudoeste da Bahia. Dados obtidos do IBGE (2010; 2012). ... 24 Figura 3 - Balanço hídrico mensal (1961-1990) das estações de Carinhanha (A, B, C) e Correntina (D, E, F), Bahia ... 26 Figura 4 - Distribuição médias mensais das precipitações na aérea de estudo. A. Dados históricos (1961-1990); B, C e D. Dados das estações de Bom Jesus da Lapa, Carinhanha e Correntina (2008-2012) (INMET, 2013) . 27 Figura 5 - Vegetação e uso do solo na área de estudo. Legenda: A. Vegetação do bioma Cerrado, sobre substrato arenoso, em de Feira da Mata; B. Caminhão carregado de carvão vegetal, no município Santana.. 28 Figura 6 - Diagrama da altimetria da área de estudo (destaca-se a Serra do Ramalho e os principais rios) ... 28 Figura 7 - A Serra do Ramalho e afloramentos de calcários na área de estudo. A. Vista ao fundo da Serra do Ramalho, no município de São Félix do Coribe; B. Feições ruiniformes ou lápias em calcário calcítico, laminado, da Formação Sete Lagoas (C2), área de Taquari, no município de Serra do Ramalho; C. Calcário
calcítico escuro com lapiê, no município de Cocos; e D. Calcário oolítico da Formação Lagoa do Jacaré, na localidade de Descoberto, no município de Coribe ... 29 Figura 8 - Mapa geológico simplificado do Cráton do São Francisco com indicação da área de estudo (BA), inserida na bacia sedimentar do São Francisco ... 33 Figura 9 - Relações estratigráficas entre o Grupo Bambuí, na área de estudo, inserida na Bacia do São Francisco, e o Grupo Una, na Bacia de Irecê, Bahia. As unidades da Bacia do São Francisco possuem as seguintes relações com as da Bacia de Irecê: Fm. Sete Lagoas 1/Unidade C; Fm. Sete Lagoas 2/Unidade B; Fm. Sete Lagoas 3/Unidade B1; Fm. Serra de Santa Helena/Unidade A; Fm. Lagoa do Jacaré/Unidade A. 34 Figura 10 - Mapa geológico regional, que abrange os municípios da área de estudo, sudoeste da Bahia. ... 37 Figura 11 - Estratigrafia do furo CA-1 E-BA, destacando-se as mineralizações de fluorita hospedadas em calcários do Grupo Bambuí, na área de estudo ... 38 Figura 12 - Litofácies carbonáticas da Formação Sete Lagoas, na localidade de Mata Verde, Serra do Ramalho, Bahia (destaca-se, em vermelho, o contato entre os Membros Intermediário, C2, e Superior, C3). 39
Figura 13 - Depósitos de fluorita roxa e lilás hospedados nas rochas carbonáticas do Grupo Bambuí, nos garimpos de fluorita das localidades de Mandiaçu e Mata Verde, no município de Serra do Ramalho (BA). Legenda: A. Contato entre os Membros Intermediário (C2) e Superior (C3), da Formação Sete Lagoas, no garimpo em
Mandiaçu, cuja vegetação é mais exuberante sobre o Membro Superior; B. Forma de ocorrência da fluorita no garimpo de Mandiaçu; C. Escavação para retirada de fluorita no garimpo de Mata Verde; D. Forma de ocorrência de fluorita no garimpo de Mata Verde; E. Amostras de mão da rocha encaixante com fluorita, do garimpo de Mata Verde; e F. Amostras de mão com fluorita disseminada em calcita, do garimpo de Mata Verde ... 41 Figura 14 - Coluna estratigráfica com ênfase nos depósitos de fluorita (em vermelho) hospedados nas litofácies C2 e C3 da Formação Sete Lagos, em Morro Preto e Campo Alegre, na área de estudo (BA) .... 42
Figura 15 - Estromatólitos e estruturas de exposição aérea (teepees). A. Estromatólitos colunar, localidade de Mata Verde, Serra do Ramalho; e B. Depósitos de dololutito com estruturas de exposição aérea (teepees) e nódulos de sílica e calcita (manchas brancas), em Lagoa Grande, Coribe ... 43 Figura 16 - Litofácies da Formação Serra de Santa Helena, que afloram nas localidades de Mozondó de Cima, no município de São Félix do Coribe. A. e B. Siltitos; folhelhos, argilito ... 44 Figura 17 - Afloramento de folhelho da Formação Serra da Saudade, município de Santana (BA). A. Vista de perto, mostrando a boa fissilidade do folhelho cinza-amarelado; B. Perfil de afloramento na estrada ... 45 Figura 18 - Mapa da distribuição da superfície potenciométrica e sentido de fluxo subterrâneo na área de estudo ... 48 Figura 19 - Mapa de distribuição regional das unidades hidrogeológicas do oeste do rio São Francisco (BA) . 49
Figura 22 - Toxidade e essencialidade dos elementos químicos representado na Tabela Periódica
(destacou-se fontes de exposição ambiental ao flúor e toxidade relativa) ... 58
Figura 23 - Mapa da prevalência mundial de fluorose endêmica relacionada ao consumo de fontes de água com excesso do íon fluoreto ... 60
Figura 24 - Fluorose dentária em crianças de 12 anos no município de Santana (BA). A. Ausência de fluorose; e B. Presença de fluorose em que a severidade foi moderada ... 62
Figura 25 - Radiografias de pacientes com fluorose esquelética, na Turquia. Legenda: A. Aumento da opacidade da coluna vertebral B. Reação periosteal severa entre o rádio e a ulna ... 63
Figura 26 - Diagrama mostrando o ciclo hidrogeoquímico do flúor ... 67
Figura 27 - Gráfico das componentes principais PC1 versus PC2 para as variáveis hidroquímicas das águas subterrâneas da área de estudo. Dados de poços selecionados do cadastro do SIAGAS (n=217) ... 71
Figura 28 - Fácies hidroquímicas de amostras de água subterrânea da Índia e do Brasil, apresentadas no Diagrama de Piper. A. Aquífero cristalino (Granito), leste da Índia (segundo Kundu et al.. 2001;
Mondal et al., 2012; Singh et al., 2012; Vikas et al., 2013). B. Aquífero Bambuí (carbonático), oeste da Bahia e norte de Minas Gerais, Brasil (conforme Camurugy, 2009; Costa, 2011) e dados do SIAGAS/CPRM (1971-2010). C. Integração dos dados obtidos para A e B ... 72
Figura 29 - Relação entre a energia potencial e a distância interatômica para isótopos pesados e leves de uma molécula. A energia de dissociação difere para dois isótopos, e afeta as taxas de reação... 76
Figura 30 - Gráfico δ D versus δ18O de amostras de águas de precipitação de diversas partes do mundo. ... 79
Figura 31 - Razões isotópicas da molécula de água de uma massa de vapor d'água formada sobre a superfície do oceano ... 81
Figura 32 - Valores do δ13C (PDB) para diferentes compostos e materiais ambientais ... 82
Figura 33 - Ciclos de assimilação de CO2 em plantas de metabolismo fotossintéticos do tipo C3 e C4 ... 83
Figura 34 - Variação da δ13C na coluna estratigráfica do Grupo Bambuí, Região da Serra do Ramalho (BA) ... 85
Figura 35 - Mudança nos valores do δ13C DIS e a mudança de equilíbrio entre diferentes fontes de Carbono Inorgânico Dissolvido - CID, a 25o C. A. Comportamento do CID e do δ13C DIS durante as reações de intemperismo. B. Enriquecimento isotópico e mudança de equilíbrio das espécies de carbono ... 86
Figura 36 - Procedimentos metodológicos para as análises físico-químicas, químicas e isotópicas das águas subterrâneas da área de estudo, no sudoeste da Bahia ... 93
Figura 37 - Mapa de localização e situação do sítio de estudo, uma província cárstica do oeste da Bahia ... 96
Figura 38 - Mapa da distribuição das superfícies potenciométrica e sentido do fluxo subterrâneo. ... 97
Figura 39 - Gráfico δ D versus δ18O da composição isotópica das águas subterrâneas no sítio de estudo ...99
Figura 40 - Distribuição espacial δD e δ18O das águas subterrâneas coletadas no sítio de estudo ...100
Figura 41 - Histograma de frequência dos valores em δ13C CID (PDB) em períodos sazonais distintos ...100
Figura 42 - Distribuição espacial da variável δ13C CID das águas subterrâneas do sítio de estudo ...101
Figura 43 - Diagrama de Piper para classificação geoquímica das águas subterrâneas do sítio de estudo ...102
Figura 44 – Variabilidade sazonal de variáveis hidroquímicas das águas subterrâneas do sítio de estudo ...103
Figura 45 - Gráficos de loadings (a-c) para análise das variáveis hidroquímicas e isotópicas ...108
Figura 49 - Dispersão das variáveis físico-químicas das águas subterrâneas do sítio de estudo...121
Figura 50 - Diagrama de Piper (1944), para a classificação das águas subterrâneas...115
Figura 51 - Variabilidade sazonal (a) e temporal (b) do fluoreto nas águas subterrâneas do sítio de estudo...117
Figura 52 - Gráficos de loadings (a-b) para as águas variáveis hidroquímicas...127
Figura 53 - Dispersão dos teores dos elementos principais e nitrato versus fluoreto nas águas subterrâneas...130
Figura 54 - Mapa dos isoteores do flúor e cálcio, no sítio de estudo, na Bahia...129
Figura 55 - Mapa de localização e situação de Santana, Bahia (delimitada em vermelho)...136
Figura 55 - Mapa de isoteores do flúor nas águas subterrâneas do município de Santana, Bahia ...136
Figura 57 - Diagrama de Piper para classificação das águas subterrâneas do sítio de estudo...137
Figura 58 - Histograma de frequência para os resultados físico-químicos das amostras de águas subterrâneas coletadas nas campanhas de 2011 (chuvoso), 2012 (seco) e dados do SIAGAS, no sítio de estudo...139
Figura 59 - Gráfico (δ18O x δD) da composição isotópica das águas subterrâneas no sítio de estudo ...143
Figura 60 - Histograma de frequência dos valores em δ13C CID das águas subterrâneas de Santana, Bahia...145
Figura 61 - Gráficos loadings (a-b) e (c) score para as variáveis isotópicas e hidroquímicas...146
Figura 62 - Diagramas de regressão entre fluoreto versus das variáveis físico-químicas, índices de saturação da calcita e fluorita. Destacam-se a Zona hidroquímica A (em azul) e a Zona hidroquímica B (em vermelho) ....147
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Informações socioeconômicas dos municípios inseridos na área de estudo (BA) ... 22
Tabela 2 – Crescimento demográfico (1991 - 2012) e do Produto Interno Bruto (2006 - 2012) na área de estudo (BA). Dados obtidos do IBGE (2010; 2012) ... 24
Tabela 3 - Número de equipamentos de saúde e educação e síntese demográfica dos municípios da área de estudo (BA). Dados obtidos do DATASUS (2012) .. ... 25
Tabela 4 - Características dos poços perfurados nos aquíferos Urucuia e cársticos de maior precipitação e de menor precipitações do Estado da Bahia. Dados obtido de Negrão (2007) ... 52
Tabela 5 - Concentração do íon fluoreto em culturas agrícolas e outros itens alimentares ... 57
Tabela 6 - Limite ótimo recomendado para o íon fluoreto dissolvido em relação à temperatura local ... 59
Tabela 7 - Intervalos de medidas do íon fluoreto para águas naturais ... 59
Tabela 8 - Relação entre as concentrações do fluoreto nas águas naturais e alterações na saúde ... 62
Tabela 9 - Produtos de solubilidade (Kps) de alguns minerais relevantes para a química das águas naturais .. 66
Tabela 10 - Teores de flúor (ppm) nas rochas do Grupo Bambuí (MG). Dados obtido de Costa (2011) ... 69
Tabela 11 - Valores médios de flúor (ppm) para rochas sedimentares obtidos por diversos autores ... 70
Tabela 12 - Sumário estatístico dos valores do F- em relação as variáveis pH, alcalinidade total (AT), dureza total (DT), dureza de Carbonatos (DC), dureza de não carbonatos (DNC), excesso de alcalinidade (EA), AT/DT, Na/Ca, para as águas subterrâneas do Aquífero Bambuí (MG). Dados primários obtidos de Costa (2011). ... 73
Tabela 13 - Sumário estatístico dos valores do F- em relação ao pH, alcalinidade total (AT), dureza total (DT), dureza de Carbonatos (DC), dureza de não carbonatos (DNC), excesso de alcalinidade (EA), AT/DT, Na/Ca, para as águas subterrâneas do Aquífero Bambuí (BA). Dados primários obtidos do SIAGAS (1971-2010). .... 74
Tabela 14 - Abundâncias médias dos isótopos estáveis e razões isotópicas no padrão de referência. Dados obtidos de Clark & Fritz (1997); Martinelli et al. (2009) ... 77
Tabela 15 - Fracionamento isotópico em relação ao hidrogênio (εD) e em relação ao oxigênio (ε18) entre as fases gasosa e líquida em função da temperatura ... 78
Tabela 16 - Características dos aquíferos Urucuia e Domínio Cárstico (BA). Dados obtidos de Negrão (2007). ... 97
Tabela 17 - Resultado das análises isotópicas das amostras de água subterrânea coletadas na área de estudo, nas campanhas de 2010 (período chuvoso), 2011 (período chuvoso) e 2012 (período seco) ...104
Tabela 18 - Resultado das análises físico-químicas e químicas das amostras de água subterrânea coletadas na área de estudo, nas campanhas de 2010 (período chuvoso), 2011 (período chuvoso) e 2012 (período seco) ...105
Tabela 19 - Matriz de correlação entre as componentes principais e as variáveis hidroquímicas e isotópicas ..107
Tabela 20 - Características dos aquíferos Urucuia e Domínio Cárstico (BA). Dados obtidos de Negrão (2007), hidrodinâmicos do SIAGAS e químicos do Projeto Piloto, realizada em 2010, na Região da Serra do Ramalho (BA)...113
Tabela 21 - Valores médios, e sumário estatístico, das variáveis hidroquímicos, incluindo os íons fluoreto, nitrito e nitrato, mensuradas nas águas subterrâneas coletadas em 2010 (período chuvoso), no sítio de estudo...122
Tabela 22 - Valores médios, e sumário estatístico, das variáveis hidroquímicos, incluindo os íons fluoreto, nitrito e nitrato, mensuradas nas águas subterrâneas coletadas em 2011 (período chuvoso), no sítio de estudo...123
Tabela 23 - Valores médios, e sumário estatístico, das variáveis hidroquímicos, incluindo os íons fluoreto, nitrito e nitrato, mensuradas nas águas subterrâneas coletadas em 2012 (período seco), no sítio de estudo...124
Tabela 26 - Matriz de correlação entre as componentes principais e variáveis hidroquímicas das amostras ...126 Tabela 27 - Estatística estratificada dos valores do fluoreto em relação às variáveis pH, alcalinidade total de bicarbonato (AT Bic.), dureza total (DT), sódio, cálcio e as razões rNa/rCa, rHCO3/rCa, (rCa+rMg)-rHCO3 e
AT/DT medidos e/ou calculados nas amostras de águas subterrâneas coletadas na área de estudo (n=122) ...131 Tabela 28 - Resultados das análises físico-químicas, elementos principais, nitrato, fluoreto, razões geoquímicas e índices de saturação das águas subterrâneas coletadas na campanha de 2011 (período chuvoso), no município de Santana (BA) (n=15)...140 Tabela 29 - Resultados das análises físico-químicas, elementos principais, nitrato, fluoreto, razões geoquímicas e índices de saturação realizadas nas águas subterrâneas coletadas na campanha de 2012 (período seco), na área de estudo (n=15) ...141 Tabela 30 - Variáveis hidrodinâmicas, físico-químicas, elementos principais, nitrato, fluoreto e razões geoquímicas das águas subterrâneas no sítio de estudo (BA). Dados obtidos do cadastro nacional de poços da (o) CERB/SIAGAS (n=15) e da pesquisa de campo...142 Tabela 31 - Variáveis hidrodinâmicas e medidas isotópicas das águas subterrâneas do sítio de estudo (Bahia)...144 Tabela 32 - Análise de Componentes Principais das águas subterrâneas do sítio de estudo (BA)...146 Tabela 33 - Matriz de correlação (Spearman) das variáveis físico-químicas e isotópicas mensuradas nas amostras de águas subterrâneas coletadas no município de Santana, Bahia (n=30)...150
SUMÁRIO CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO ... 17 1.1 PROBLEMA ... 19 1.2 OBJETIVOS ... 20 1.2.1 Geral... ... 20 1.2.2 Específicos ... 20 1.3 JUSTIFICATIVA E HIPÓTESE ... 21 1.3.1 Problema ... 21 1.3.2 Hipótese... 21
1.4 LOCALIZAÇÃO E ASPECTOS SOCIOECONÔMICOS ... 22
1.5 CLIMA, BALANÇO HÍDRICO E ASPECTOS FISIOGRÁFICOS ... 26
CAPÍTULO 2: CONTEXTO GEOLÓGICO ... 30
2.1 COBERTURAS NEOPROTEROZÓICAS DO GRUPO BAMBUÍ ... 30
2.1.1 Aspectos Geotectônicos ... 30
2.1.2 Estratigrafia do Grupo Bambuí ... 31
2.1.3 Coberturas Fanerozóicas ... 35
2.2 GEOLOGIA LOCAL ... 36
2.2.1 Grupo Bambuí ... 36
2.2.1.1 Formação Sete Lagoas (C1 a C3) ... 36
2.2.1.2 Formação Serra de Santa Helena (C4) ... 43
2.2.1.3 Formação Lagoa do Jacaré (C5 a C6) ... 44
2.2.1.4 Formação Serra da Saudade (C7) ... 45
2.2.2 Coberturas Fanerozóicas ... 46
CAPÍTULO 3: HIDROGEOLOGIA DA ÁREA DE ESTUDO ... 47
3.1 UNIDADES AQUÍFERAS DA REGIÃO DA SERRA DO RAMALHO ... 47
3.2 AQUÍFERO CÁRSTICO BAMBUÍ (BA) ... 50
CAPÍTULO 4: REFERENCIAL TEÓRICO ... 53
4.1 HIDROGEOQUÍMICA DA DISSOLUÇÃO DE CARBONATOS ... 53
4.2 HIDROGEOQUÍMICA DO FLÚOR E FLUOROSE ENDÊMICA ... 57
4.2.2 Enriquecimento da Água Subterrânea em Fluoreto sob Condições Alcalinas ... 64
4.2.3 Flúor nas Águas Subterrâneas do Aquífero do Grupo Bambuí... 68
4.3 HIDROGEOLOGIA ISOTÓPICA EM MEIOS CÁRSTICOS ... 75
4.3.1 Composição Isotópica do Oxigênio e do Hidrogênio da Molécula da Água ... 76
4.3.1.1 Fracionamento Isotópico ... 76
4.3.1.2 Composição Isotópica das Precipitações e Linha Meteórica Global ... 78
4.3.2 Isótopos Estáveis do Carbono Inorgânico Dissolvido nas Águas Subterrâneas ... 82
CAPÍTULO 5: MÉTODOS E TÉCNICAS ... 87
5.1 PLANEJAMENTO DA PESQUISA ... 87
5.2 PESQUISA DE CAMPO ... 88
5.2.1 Análise Físico-Química (in situ) ... 88
5.2.2 Coleta e Preservação das Águas para as Análises Laboratoriais ... 88
5.3 ANÁLISES LABORATORIAIS ... 89
5.3.1 Análises Químicas ... 89
5.3.2 Análises Isotópicas ... 90
5.4 TRATAMENTO DOS DADOS ... 91
5.4.1 Métodos Estatístico e Geoestatístico ... 91
5.4.2 Índice de Saturação ... 92
CAPÍTULO 6: AVALIAÇÃO ISOTÓPICA E HIDROQUÍMICA DO AQUÍFERO BAMBUÍ (BAHIA, BRASIL) ... 94
6.1 INTRODUÇÃO ... 95 6.2 ÁREA DE ESTUDO ... 96 6.3 ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS ... 97 6.4 MÉTODOS E TÉCNICAS ... 98 6.4.1 Coleta de Amostras ... 98 6.4.2 Métodos Analíticos ... 98
6.4.3 Análises (Geo) Estatística ... 98
6.5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 98
6.5.1 Caracterização Isotópica ... 98
6.5.2 Caracterização Hidroquímica ... 101
6.5.3 Análise de Componentes Principais ... 102
CAPÍTULO 7: GEOQUÍMICA DO FLÚOR NO AQUÍFERO BAMBUÍ, NA PROVÍNCIA
CÁRSTICA DO OESTE DO RIO SÃO FRANCISCO, BAHIA (BRASIL) ...110
7.1 INTRODUÇÃO ... 111
7.2 ÁREA DE ESTUDO ... 112
7.3 ASPECTOS GEOLÓGICOS ... 112
7.4 HIDROGEOLOGIA ... 113
7.5 MATERIAIS E MÉTODOS ... 114
7.5.1 Amostragem e Métodos Analíticos ... 114
7.5.2 Análise (Geo) Estatística ... 114
7.6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 114
7.6.1 Caracterização Hidroquímica ... 114
7.6.2 Potabilidade e Saúde Ambiental ... 116
7.6.3 Análise de Componentes Principais ... 126
7.6.4 Hidrogeoquímica do Flúor ... 127
7.7. CONCLUSÕES ... 132
CAPÍTULO 8: GEOQUÍMICA DO FLÚOR NAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DE SANTANA (BAHIA) ... 134 8.1 INTRODUÇÃO ... 135 8.2 ÁREA DE ESTUDO ... 136 8.3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 137 8.3.1 Coleta de Amostras ... 137 8.3.2 Análises Laboratoriais ... 137 8.3.3 Análise Estatística ... 137 8.4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 137
8.4.1 Geoquímica das Águas Subterrâneas ... 137
8.4.2 Isótopos Estáveis ... 144
8.4.3 Análise Integrada ... 146
8.4.3.1 Análise de Componentes Principais ... 146
8.4.3.2 Hidrogeoquímica do Flúor ... 150
8.5 CONCLUSÕES ... 151
CAPÍTULO 9: CONSIDERAÇÕES E RECOMENDAÇÕES ... 152
REFERÊNCIAS...156
APÊNDICES...170
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO GERAL
Os recursos hídricos subterrâneos, relevante fonte de água doce da Terra, podem conter íons dissolvidos, como o fluoreto, em teores nocivos à saúde (HIRATA, 2003; REBOUÇAS, 2008). A relação flúor-saúde é um dos temas de geomedicina mais debatidos no mundo, cuja principal via de exposição é a ingestão de água com excesso de flúor (KOMATI; FIGUEIREDO, 2013). Segundo Gupta et al. (2005); Garg e Singh (2011), a fluorose endêmica, uma intoxicação crônica que acomete a saúde dentária ou esquelética, decorre do consumo prolongado de água subterrânea naturalmente rica em flúor e atinge aproximadamente 200 milhões de pessoas, em 25 nações.
Na província cárstica da Serra do Ramalho (RSR), o Aquífero Bambuí (AB), na Bahia, ainda carece de investigações hidrogeoquímicas abrangentes, aplicáveis a prospecção/proteção de mananciais e no gerenciamento/distribuição da água potável. Este estudo enfatiza a compreensão da evolução da composição geoquímica das águas do aquífero cárstico (AB), na RSR (BA), e as condições de potabilidade, conforme os limites preconizados pela Portaria n°. 2914/11 (BRASIL, 2011) ou pela Organização Mundial da Saúde - WHO (1999), com ênfase nos teores do flúor.
Velásquez et al. (2006); Coutinho (2014), nesta ordem, estudaram a prevalência da fluorose dentária para escolares com 12 anos de idade nos municípios de São Francisco, norte de Minas Gerais, e Santana, na RSR (BA), áreas geologicamente contíguas, com clima similar, em que as águas do Aquífero Bambuí são usadas principalmente no abastamento das zonas rurais. A prevalência da fluorose dentária, em São Francisco (MG) oscilou entre 75 e 100%, com severidade entre 46 e 82% (moderada a grave), enquanto que, no município de Santana (BA) apresentou severidade de 53% (moderada a grave). A fluorose dentária foi atribuída a ingestão de águas subterrâneas com excesso do flúor, por crianças, com germe dental em formação. A prevalência da fluorose dentária para escolares de 12 anos de idade, de acordo com o Projeto SB Brasil (BRAIL, 2010), foi de 16%, com severidade em torno de 1,5% (moderada a grave).
Miranda et al. (1976); Maron et al. (1980), Martins (2001); Conceição Filho et al. (2001); Gomes (2005); Costa (2011) estudaram os depósitos de fluorita hospedados nas litofácies pelito-carbonáticas do Grupo Bambuí nas províncias cársticas de Januária (MG), e da Região da Serra do Ramalho (BA). Costa (2011), obteve, na província de Januária (MG), teores do flúor nas litofácies carbonáticas, superiores à média para os calcários (300 mg.L-1). Maron et al. (1980) e Conceição Filho et al. (2001), na RSR (BA), encontraram teores anômalos do flúor no sedimento de corrente. Portanto, o flúor pode ser disponibilizado para as subterrâneas pelo intemperismo de carbonatos e lixiviação da fluorita hospedada nas rochas pelito-carbonáticas do Grupo Bambuí.
A estrutura desta pesquisa de tese mescla capítulos organizados no formato tradicional (Capítulos 1, 2, 3, 4, 5 e 9) e capítulos no formato de artigo científico (Capítulo 6, 7 e 8). O Capítulo 1: Introdução Geral, abrange o objeto de estudo, o problema, os objetivos, a justificativa, e a hipótese; bem como atributos físicos e socioeconômicos do sítio de estudo, no sudoeste da Bahia (Figura 1). Segue-se com a apresentação do Capítulo 2: Contexto Geológico, que destaca aspectos da geologia e da estratigrafia regional e local, e dos depósitos de fluorita hospedados nas sequências neoproterozóicas pelito-carbonáticas do Grupo Bambuí; e no Capítulo 3: Hidrogeologia, centra-se na caracterização do Aquífero Bambuí (BA).
No Capítulo 4: Referencial Teórico, foi realizada a fundamentação do objeto de estudo, por meio de ampla pesquisa bibliográfica sobre a relação flúor-saúde, hidrogeoquímico do flúor, hidrogeologia isotópica e flúor nas águas do Aquífero Bambuí. Por sua vez, o Capítulo 4: Métodos e Técnicas descreve as estratégias gerais utilizadas para o desenvolvimento das etapas de planejamento, pesquisa de campo e amostragem de água subterrânea, análises laboratoriais, tratamento dos dados e de confecção e defesa da tese.
O Capítulo 6: Avaliação Isotópica e Hidroquímica do Aquífero Bambuí (BA), artigo, que será publicado na Revista Brasileira de Recursos Hídricos, investiga a composição geoquímica das águas subterrâneas do Aquífero Bambuí, no sítio de estudo. Enquanto que o Capítulo 7: Geoquímica do Flúor nas Águas Subterrâneas do Aquífero Bambuí, na Província Cárstica do Oeste do rio São Francisco, Bahia (Brasil), um artigo a ser submetido a Revista Brazilian Journal of Aquatic Science and Technology, pretendeu a compreensão da hidrogeoquímica do flúor no Aquífero Bambuí, no sítio de estudo. O Capítulo 8: Geoquímica do Flúor nas Águas Subterrâneas de Santana (BA), artigo a ser submetido na Revista de Geociência (UNESP), enfatiza a distribuição dos teores do flúor nas águas subterrâneas, na escala municipal, subsidiando o estudo epidemiológico sobre a fluorose dentária1, por Coutinho (2014).
O Capítulo 9: Conclusões e Recomendações, reflete a trajetória da pesquisa, a avaliação da composição isotópica e hidroquímica do Aquífero Bambuí, com especial ênfase na elucidação do comportamento hidrogeoquímico do flúor e a identificação dos hotspots deste halogênio. Esta perspectiva é uma iniciativa inédita, que propicia a interação entre a sociedade civil, gestores públicos, e pesquisadores das geociências e saúde. Suscita uma preocupação quanto à gestão dos recursos hídricos subterrâneos e planejamento de saúde, no tocante à prevenção da fluorose.
1 As pesquisas hidrogeoquímica e epidemiológica da prevalência da fluorose dentária, realizadas no município de Santana
(BA), estão vinculadas ao Projeto “Hidrogeoquímica dos Aquíferos Cársticos de Irecê e Serra do Ramalho, Bahia”, aprovado no Edital Universal do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), coordenado pelo Prof. Dr. Manoel Jerônimo Moreira Cruz, líder do Grupo de Pesquisa Geologia das Interfaces (UFBA).
1.1 PROBLEMA
A área de estudo se insere, em grande parte, na Região da Serra do Ramalho-RSR, abrangendo os municípios de Carinhanha, Coribe, Serra do Ramalho e São Félix do Coribe, e o município de Santana (Figura 1), sendo a água subterrânea um recurso hídrico estratégico para o abastecimento e desenvolvimento. A geologia integra as rochas sedimentares pelito-carbonáticas do Grupo Bambuí, que encerram uma vasta província hidrogeológica cárstico-fissural. O termo RSR faz referência à feição geomorfológica homônima, tendo sido aplicado primeiramente no Projeto Fluorita da Serra do Ramalho, realizado na década de 1970, pelo consórcio firmado entre a Secretária de Minas e Energia - SME e a Companhia Baiana de Pesquisa Mineral - CBPM.
A dissolução da fluorita hospedada nas litofácies carbonáticas do Grupo Bambuí pode representar uma relevante fonte de flúor para as águas subterrâneas captadas do Aquífero Bambuí (AB), nos municípios de Carinhanha, Coribe, Serra do Ramalho, São Félix do Coribe e Santana, situados na porção oeste do médio curso do rio São Francisco, sudoeste do Estado da Bahia. A ocorrência de teores naturais do flúor nas águas subterrâneas pode representar, a depender da concentração, um fator de risco de fluorose ou fator de proteção contra cárie à população infantil. Desta forma, no sítio de estudo, o registro de valores de flúor superiores a 0,8 mg.L-1, limite ótimo
local, entre 0,02 e 9,17 mg.L-1 e mediana de 0,63 mg.L-1 nas águas do AB (Apêndice I, Anexo I), sugere haver risco de fluorose dental para a população infantil e óssea para crianças ou adultos.
Trabalhos epidemiológicos desenvolvidos por Velásquez et al. (2006); Coutinho (2014), no Aquífero Bambuí, no norte de Minas Gerais e no sudoeste da Bahia, indicaram haver relação entre a ingestão prolongada de águas subterrâneas com excesso de flúor e a fluorose dentária. Estudos sobre a composição química das águas subterrâneas para fins de potabilidade na área cárstica do sudoeste da Bahia ainda são escassos, que limita o dimensionamento da gravidade do problema da relação flúor-saúde. Pretendeu-se investigar a influência das condições hidrogeoquímicas sobre o enriquecimento em flúor das águas subterrâneas, no sítio de estudo.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Geral
Compreender a atuação de fatores e condições geoquímicas na mobilidade e distribuição das concentrações do flúor nas águas subterrâneas captadas do Aquífero Bambuí, nos municípios de Carinhanha, Coribe, São Félix do Coribe, Serra do Ramalho e Santana, no sudoeste da Bahia.
1.2.2 Específicos
a) Medir in situ estimadores amostrais físicos da água subterrânea, a exemplo da temperatura, pH, Eh, turbidez, sólidos totais dissolvido (STD) e condutividade elétrica (CE), para caracterização das águas subterrâneas captadas de poços perfurados no Aquífero Bambuí; b) Mensurar os elementos principais e traços, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, HCO3-, NO2-,
NO3-, PO4-, Fe2+, Al3+, Ba2+, Mn2+, Cd+2, Pb2+, F-, Zn4+, Cu2+, presentes nas águas do Aquífero
Bambuí, para análise da sua composição hidroquímica e indicação de potabilidade;
c) Determinar a composição isotópica do δ13C dissolvido e do δ2H e δ18O na água subterrânea,
com a finalidade de identificação das áreas de recarga, padrões de fluxo, evolução da composição química e na elucidação da fonte da contaminação das águas subterrâneas por F-;
d) Aplicar o método estatístico nos dados analíticos para observar as associações entre medidas de estimadores amostrais químicos ou isotópicos da água subterrânea e testar hipóteses;
f) Espacializar os dados químicos e isotópicos das águas subterrâneas, com ênfase no flúor, para indicação de áreas de risco de cárie ou fluorose, e orientação de profissionais da saúde; e) Calcular a especiação pela modelização da mobilidade do flúor no Aquífero Bambuí (BA); g) Elaborar uma base de dados químicos e isotópicos georreferenciados das águas subterrâneas, que contemple os padrões de potabilidade e norteie uma gestão sustentável dos recursos hídricos, promoção da saúde pública e o desenvolvimento humano na área de estudo.
1.3 JUSTIFICATIVA E HIPÓTESE
1.3.1 Justificativa
A interação entre o intemperismo e as fraturas que controlam o fluxo das águas, em clima semiárido, propiciou a evolução do Aquífero Bambuí (AB), na Região da Serra do Ramalho, em que as águas subterrâneas são importantes para o abastecimento humano e dessedentação animal. As unidades aquíferas formadas pelas rochas pelito-carbonáticas do Grupo Bambuí foram denominadas de Sistema Aquífero Cárstico-Fissural Bambuí ou Aquífero Bambuí (AB), como proposto por Andrade e Cascaes (1990); Costa (2011), para os Estados da Bahia e Minas Gerais.
A análise de dados químicos dos poços do cadastro da Companhia de Engenharia Ambiental e Recursos Hídricos da Bahia (CERB) e do Sistema de Informação de Águas Subterrâneas (SIAGAS), uma seção da Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM), perfurados no Aquífero Bambuí, no sítio de estudo, indicou a presença de teores de fluoreto superiores ao preconizado pela Portaria MS n°.2914/11 ou WHO (2003) (Apêndice I, Anexo I). Velásquez et al (2006) identificaram áreas endêmicas de fluorose dentária, no norte de Minas Gerais, Brasil, que foram associadas ao consumo de água subterrânea do AB, com excesso de flúor, sendo atribuída a lixiviação da fluorita das rochas neoproterozóicas do Grupo Bambuí.
A área de estudo ainda carece de investigações abrangentes e sistemáticos da variabilidade da composição química e isotópica das águas captadas do Aquífero Bambuí, no Estado da Bahia. Neste âmbito, o estudo inédito da composição das águas do Aquífero Bambuí, com ênfase na atuação de fatores e condições geoquímicas na mobilidade e distribuição dos teores do flúor, no sítio de estudo, com clima e geologia contíguos ao norte de Minas Gerais, apresenta relevância social, científica, epidemiológica e para o gerenciamento dos recursos hídricos subterrâneos.
1.3.2 Hipótese
Nesta pesquisa, concebe-se, como hipótese, que o enriquecimento em flúor das águas do Aquífero Bambuí, no sítio de estudo (Figura 1) decorreria da dissolução das rochas carbonáticas do Grupo Bambuí, e da consequente lixiviação da fluorita hospedada nestas litofácies, controlados por fatores hidrogeoquímicas particulares, em meio alcalino, sob clima semiárido. Para tanto, a partir da investigação de variáveis hidroquímicas, isotópicas e da análise estatística realizada em amostras representativas das águas subterrâneas do Aquífero Bambuí, no sítio de estudo, almeja-se a comprovação da hipótealmeja-se de trabalho e compreensão da circulação destas águas no aquífero.
1.4 LOCALIZAÇÃO E ASPECTOS SOCIOECONÔMICOS
O sítio de estudo possui uma área total de 10.622 km2 e abrange poços perfurados nos municípios de Carinhanha, Coribe, São Félix do Coribe, Serra do Ramalho e Santana (Figura 1). Limita-se a oeste pelo rio São Francisco, a norte pelo rio Corrente, exceto o município de Santana, e a sul pelo rio Carinhanha, que divide os Estados da Bahia e de Minas Gerais (Figuras 1 e 6). Está inserida, em grande parte, na Região Cárstica da Serra do Ramalho-RSR, no oeste da Bahia, cujo acesso por rodovias dá-se a partir de Salvador pela BR 324 até Feira de Santana, seguindo-se pela BR 242 até Ibotirama, depois pela BA 160 até Bom Jesus da Lapa, ou pela BR 349 até São Félix do Coribe ou Santa Maria da Vitória. Chega-se aos municípios de Santana, Feira da Mata ou Serra do Ramalho a partir de Bom Jesus da Lapa, São Félix do Coribe ou Santa Maria da Vitória.
Os municípios estudados totalizam 112.484 habitantes, em que os principais setores econômicos são, em ordem decrescente, os de serviços, agropecuário e industrial (Tabela 1). O Índice de Desenvolvimento Humano Municipal - IDHM variou entre 0,58 a 0,64, nesta ordem, para Serra do Ramalho e São Félix do Coribe (Tabela 1). Desta forma, esclarece-se que estes valores são inferiores ao IDHM calculado para estado da Bahia, que é igual a 0,74 (PNUD, 2010).
Tabela 1 - Informações socioeconômicas dos municípios inseridos na área de estudo (BA).
Município Área (Km2) Número de Habitantes PIB (R$) Composição do PIB (R$) IDH
Agropecuária Indústria Serviços Impostos
Carinhanha 2.737 28.380 106.456 12.802 11.598 68.303 3.554 0.576
Coribe 2.523 14.307 77.806 17.828 5.082 38.848 1.697 0.600
Santana 1.820 24.750 130.550 27.897 12.618 70.519 5.188 0.608
São Félix do Coribe 949 13.048 84.210 16.135 5.720 43.208 3.233 0.639
Serra do Ramalho 2.593 31.638 170.231 35.485 10.332 81.319 3.826 0.595
Total 10.622 112.123 509.253 110.147 45.35 302.197 17.498 -
Fonte: Dados primários obtidos do IBGE (2010) e PNUD (2010).
Observava-se que o município de Serra do Ramalho tem a maior população, o maior Produto Interno Bruto - PIB e o menor IDHM da área de estudo (Tabela 1). Este município era praticamente desabitado até 1970, quando o Projeto Especial de Colonização de Serra do Ramalho (PEC), do Governo Federal, criou 23 agrovilas, com 250 casas cada, para assentar as famílias deslocadas das áreas submersas pelo lago do Sobradinho, norte da Bahia. Estas famílias foram abastecidas pelas águas do Aquífero Bambuí, com alta dureza, o que provocou reclamações sobre a qualidade deste recurso hídrico fundamental (ALENCAR, 1983; CODEVASF, 1989).
A densidade demográfica dos municípios estudados apresentou baixo dinamismo no período entre 1991 e 2012 (Figura 2 A; Tabela 2). Por outro lado, todos os municípios revelaram crescimento econômico, com maior dinamismo entre 2006 e 2010 (Figura 2 B; Tabela 2). Serra do Ramalho, cuja população é predominantemente urbana, apresentou a maior evolução econômica, seguindo-se de Santana, em que a população rural se destaca (Tabela 2; Figura 2 B).
Figura 2 - Evolução demográfica (A) (x 1000 habitantes) (1991-2012) e do Produto Interno Bruto (B) (x 1000 R$) (2006-2012) da área inseridos na área de estudo (BA). Dados primários obtidos do IBGE (2010, 2012).
33.16 29.64 31.53 24.67 25.95 24.99 14 15 14.21 25.65 14,6 28.52 . 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 1991 1996 2000 2007 2010 2012 Serra do Ramalho São Félix do Coribe Santana Coribe Carinhanha 88,6 132. 168,7 177.29 91.739 100.03 23 28 36 42.754 65 86 108 127.922 . 20. 40. 60. 80. 100. 120. 140. 160. 180. 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Serra do Ramalho São Félix do Coribe
Santana Feira da Mata
Coribe Carinhanha
Fonte: Elaboração própria.
As ações de saúde no município de Carinhanha inserem-se na área de influência da Diretoria Regional de Saúde (DRS) de Guanambi, enquanto que os demais municípios estudados pertencem à área de influência da DRS de Santa Maria da Vitória. Os municípios estudados são atendidos por uma rede formada por 189 leitos conveniados ao Sistema Único de Saúde (SUS), 29 postos de saúde (alguns precários ou abandonados), 6 hospitais (5 municipais e 1 particular).
O saneamento e o abastecimento dos municípios são prestados pelo Serviço Autônomo de Água e Esgoto - SAEE, sendo as prefeituras os entes responsáveis, excetuando-se o município de Santana, em que a responsabilidade é da Empresa Baiana de Água e Saneamento - EMBASA. O abastecimento de água é complementado pelas águas captadas do Aquífero Bambuí, especialmente nas zonas rurais, que pode apresentar excesso de flúor e a sua ingestão continuada indica risco de fluorose dentária para 15% da população com idade entre 0 e 6 anos (Tabela 3).
A maioria dos estabelecimentos de ensino se localiza nas áreas rurais e são municipais (Tabela 3). Portanto, na área de estudo, os espaços rurais são mais vulneráveis e relevantes para a promoção de intervenções educacionais, para o desenvolvimento humano, sendo o abastecimento público de água de boa qualidade fundamental para a prevenção tanto da cárie quanto da fluorose.
Municípios
População (número de habitantes) Produto Interno Bruto (PIB) a preços correntes (R$) (mil reais) 1991 1996 2000 2007 2010 2012 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Rural Urbana Total
Carinhanha 25.65 25.995 27.272 28.879 12.585 15.795 28.380 28.519 65.336 75.859 85.505 96.814 106.456 114.027 127.922 Coribe 14.167 15.584 15.148 14.555 6.141 8.166 14.307 14.210 42.084 47.850 55.187 63.894 77.806 75.985 84.688 Santana 24.669 23.789 24.139 25.947 10.587 2.461 24.750 24.987 81.264 97.420 106.916 117.701 130.550 138.159 154.802 São Félix do Coribe 11.916 12.174 11.758 12.815 13.483 11.267 13.048 13.243 49.730 55.337 62.791 68.875 84.210 91.739 100.030 Serra do Ramalho 33.164 29.637 32.600 31.130 6.274 25.364 31.638 31.525 88.637 103.033 132.026 131.795 170.231 177.291 181.505
Total 109.566 107.179 110.915 119.654 49.07 63.053 112.123 112.484 327.051 379.499 442.425 479.079 509.253 597.201 648.947
Fonte: Elaborada própria.
Tabela 3 - Número de equipamentos de saúde e educação e síntese demográfica dos municípios da área de estudo (BA). Dados obtidos do DATASUS (2012).
Município
N°. de Estabelecimento de ensino N°. de estabelecimento de Saúde População (habitantes) por faixa etária (anos)
Municipal Estadual/Particular Leitos do SUS Posto de Saúde Hospital 0-4 5-9 10-14 > 15 (100%) Total Urbano Rural Urbano
Carinhanha 17 47 3; 4 35 2 1 municipal 2.587 (9%) 3.010 (11 %) 3.410 (12%) 19512 (68 %) 28.380 Coribe 7 39 0;0 36 6 1 municipal 1.016 (7%) 1.216 (9%) 1.426 (10%) 10552 (74%) 14.210 Feira da Mata 5 30 1;0 - - - 439 (7%) 530 (9%) 628 (10%) 4580 (75%) 6.177 Santana 11 52 5;6 37 3 1 municipal 1.906 (8%) 2.190 (9%) 2.449 (10 %) 18442 (74% 24.987 São Félix do Coribe 6 17 1;4 49 1 1 municipal e 1 particular 1.170 (9%) 1.310 (10%) 1.315 (10%) 9448 (72%) 13.243 Serra do Ramalho 7 98 1;0 32 17 1 municipal 2.845 (9%) 3.236 (10%) 3.758 (11%) 21689 (69%) 31.525
1.5 CLIMA, BALANÇO HÍDRICO E ASPECTOS FISIOGRÁFICOS
A caracterização climática e o balanço hídrico foram realizados com os dados históricos, entre 1961-1990 (Figura 3; Anexos II e III), disponibilizados pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - EMBRAPA (2014), para as estações de Correntina e Carinhanha, na Bahia. O clima na área de estudo varia entre subúmido e semiárido, cujas temperaturas mínima, máxima e média anual são 21,2ºC, 26,4ºC e 24,4ºC, nesta ordem. A precipitação média anual foi de 949,0 mm, concentrada entre novembro e abril, com estiagem entre maio e setembro. Os valores médios da evapotranspiração potencial e real e o armazenamento foram de 1.237,0 mm, 833,0 mm e 468,0 mm, respectivamente. O déficit hídrico médio foi de 454,0 mm, ocorrendo na estação de Correntina entre os meses de abril e novembro, e na estação de Carinhanha, durante todo o ano.
Figura 3 - Balanço hídrico mensal (1961-1990) das estações de Carinhanha (A, B, C) e Correntina (D, E, F), Bahia.
Fonte: EMBRAPA - Monitoramento por Satélite: Banco de Dados Climáticos do Brasil (2003).
Balanço Hídrico Normal Mensal – Carinhanha A Extrato do Balanço Hídrico Normal Mensal – Carinhanha B ()(a)
Disponibilidade Hídrica - Carinhanha C Balanço Hídrico Normal Mensal – Correntina D
Extrato do Balanço Hídrico Normal Mensal – Correntina E ()(a)
As chuvas são igualmente distribuídas nas quatro estações meteorológicas, sendo menos intensas nas estações de Bom Jesus da Lapa e Carinhanha (Figura 4 A, Anexo IV), no limite leste da área de estudo, próximo ao rio São Francisco, na Bahia (Figura 1). Desta forma, observa-se um aumento da aridez na direção do rio São Francisco (Figuras 3 e 4 A; Anexo V). Ocorre uma tendência similar para as chuvas entre 2008 e 2012 (Figuras 4 B-D; Apêndices II-IV), que contempla os períodos em que foram tomadas amostras de águas subterrâneas nesta pesquisa.
Figura 4 - Distribuição médias mensais das precipitações na aérea de estudo. A. Dados históricos (1961-1990); B, C e D. Dados das estações de Bom Jesus da Lapa, Carinhanha e Correntina (2008-2012) (INMET, 2013).
Fonte: Elaboração própria.
Na área de estudo domina a vegetação do Cerrado, arbóreo-arbustiva aberta, sobre as coberturas coluvionar e as arenosas do Grupo Urucuia, no topo da Serra do Ramalho, sobretudo na porção ocidental (Figura 5). A vegetação Caatinga, arbustiva e xerófita, se distribui principalmente sobre os solos e as rochas carbonáticas aflorantes do Grupo Bambuí e coberturas terciárias ou quaternárias próximas as margens do rio São Francisco. O contato Cerrado-Caatinga ocorre nos municípios de Santana, São Félix do Coribe e Serra do Ramalho e a transição Cerrado e a Floresta Estacional em Carinhanha. Foi verificada na pesquisa de campo a supressão da vegetação nos municípios de Carinhanha, Coribe, Feira da Mata e São Félix do Coribe, decorrente do extrativismo, agropecuária e carvoarias nos topos de morro, áreas rurais ou isoladas (Figura 5).
A B
D C
Figura 5 - Vegetação e uso do solo na área de estudo. Legenda: A. Vegetação do bioma Cerrado, sobre substrato arenoso, em de Feira da Mata; B. Caminhão carregado de carvão vegetal, no município Santana.
Fonte: Fotografias próprias.
A Depressão do São Francisco, Várzeas e Terraços Aluviais e os Patamares do Chapadão são as unidades geomorfológicas mais expressivas da Região Cárstica da Serra do Ramalho (BAHIA, 2010). A Depressão do São Francisco e as Várzeas e Terraços Aluviais são unidades de superfícies aplainadas que ocorrem, respectivamente, na porção oriental da área de estudo e principalmente ao longo dos cursos dos rios Corrente, Carinhanha e São Francisco (Figura 6). Observa-se, na porção ocidental, que a unidade Patamares do Chapadão apresenta as maiores cotas altimétricas, até 850 m, contrastando com a superfície aplainada do rio São Francisco.
Figura 6 - Diagrama da altimetria da área de estudo (destaca-se a Serra do Ramalho e os principais rios).
Fonte: Camurugy (2009).
A Serra do Ramalho (Figuras 6 e 7) é a principal feição geomorfológica da unidade Patamares do Chapadão, a qual é orientada na direção SW-NE, formada pelas litofácies do Grupo Bambuí e extensamente recobertas a oeste pelos arenitos pertencentes ao Grupo Urucuia. Esta feição geomorfológica possui o topo relativamente plano e flancos escarpados, com estruturas de dissolução, a exemplo de feições erosionais ruiniformes ou lápias (Figura 7 B e C), que segundo Martins (2001), são sustentadas pelas litofácies de calcários calcíticos da Formação Sete Lagoas. Ocorrem afloramento de calcário escuro maciço associado a Formação Lagoa do Jacaré, próximo a localidade de Descoberto, no município de Coribe, na porção oeste da área de estudo (Figura 7).
Figura 7 - A Serra do Ramalho e afloramentos de calcários na área de estudo. A. Vista ao fundo da Serra do Ramalho, no município de São Félix do Coribe; B. Feições ruiniformes ou lápias em calcário calcítico, laminado, da Formação Sete Lagoas (C2), área de Taquari, no município de Serra do Ramalho;
C. Calcário calcítico escuro com lápias, no município de Cocos; e D. Calcário oolítico da Formação Lagoa do Jacaré, na localidade de Descoberto, no município de Coribe.
Fonte: Pesquisa de campo.
A B
CAPÍTULO 2: CONTEXTO GEOLÓGICO
2.1 COBERTURAS NEOPROTEROZÓICAS DA BACIA DO SÃO FRANCISCO
2.1.1 Aspectos Geotectônicos
As rochas pelíticas e carbonáticas neoproterozóicas, relacionadas a sistemas deposicionais marinhos, que constituem o Grupo Bambuí (Rimann 1917), apresentam conhecido potencial
mineral e uma ampla distribuição geográfica no oeste da Bahia (PEDROSA, 2010). As litofácies neoprotezóicas do Grupo Bambuí foram depositadas sobre a Bacia do São Francisco
(Figura 8), a qual faz parte do contexto geotectônico do Cráton do São Francisco (Almeida 1977), e limitada a oeste pela Faixa Brasília e a sul pela Faixa Araçuaí (CONCEIÇÃO FILHO et al., 2003).
As bacias sedimentares neoproterozóicas do Cráton do São Francisco (Figura 8) se originaram a partir de eventos extensionais ocorridos entre 900 e 600 Ma, durante a fragmentação do supercontinente Rodínia (CONDIE, 2002). Segundo Misi et al. (2007), as sequências sedimentares depositadas durante esses eventos ocorreram nos seguintes contextos geotectônicos:
a) Bacias intracratônicas, atribuídas a um ambiente tectônico estável, relacionado à deposição de sequências carbonáticos e sisliciclásticos que constituem o Grupo Bambuí, na bacia do São Francisco e compõem o Grupo Una, nas sub-bacias de Irecê e Una-Utinga; e
b) Bacias de Margem Passiva, as coberturas carbonáticas e siliciclásticas em torno do Cráton se encontram muito deformadas, a exemplo dos Grupos Vazante e Ibiá, na Faixa Brasília; Grupos Miaba, Canudos e Vaza-Barris, na Faixa Sergipe; e o Grupo Macaúbas, na Faixa Araçuaí.
A Bacia do São Francisco é formada pelo embasamento gnáissico-migmatítico Arqueano, intrudido por granitóides e sienitos do Paleoproterozóico (CONCEIÇÃO FILHO et al., 2003). O complexo gnáissico-migmatítico do Arqueano constitui os escudos do embasamento ou janelas aflorantes em altos estruturais cercados pelo Grupo Bambuí, sendo observadas boas exposições na parte noroeste da área de estudo, nos municípios de Correntina, Jaborandi e Coribe. Segundo Alkmin e Martins-Neto (2001), as sucessões mesoproterozóicas do Supergrupo Espinhaço, neoproterozóicas do Supergrupo São Francisco e as fanerozóicas sobrepõem o embasamento.
As sucessões Neoproterozóica do Supergrupo São Francisco são constituídas por uma sequência sedimentar basal glacio-marinhas da Formação Jequitaí/Bebedouro e por pelito-carbonáticas marinhas sobrejacente dos Grupos Una, Bambuí e Vazante. Nesta pesquisa, será dada especial ênfase a descrição das coberturas Neoproterozóicas do Grupo Bambuí (Figura 8).
2.1.2 Estratigrafia do Grupo Bambuí
As sucessões neoproterozóicas do Cráton do São Francisco, que constituem o Supergrupo homônimo (Figura 8), podem ser divididas em três megasequências: glaciogênica, a plataforma carbonática e siliciclástica continental, separadas por discordância erosional (MISI et al., 2007). A descrição destas unidades neoproterozóicas será realizada conforme os trabalhos publicados por Dardenne (1978); Sanches et al. (2007); Misi et al (2007); Misi et al. (2011), e Sanches (2012).
A megasequência glaciogênica é a unidade basal, em contato discordante com o embasamento Arqueano-Paleoproterozóico e o Supergrupo Espinhaço, constitui a Fm. Jequitaí (Figura 8), no Grupo Bambuí, nos Estados da Bahia, Goiás e Minas Gerais; e a Fm. Bebedouro, no Grupo Una, na Bahia. As principais litofácies são conglomerados, metagrauvacas, diamictitos, pelito e quartzito, relacionados aos ambientes deposicionais glacio-continental a glacio-marinho.
A megasequência plataforma carbonática constituída das litofácies calcários, dolomitos, margas, xisto e siltito. Na bacia intracratônica do São Francisco, o Grupo Bambuí é dividido, da base para o topo, nas seguintes unidades e respectivas litofácies característica (Figura 9):
a) Formação Sete Lagoas, a qual se subdivide em: i) Fm. Sete Lagoas 1 ou Membro Inferior, unidade da base, constituída por dolomitos vermelhos argilosos (início da plataforma carbonática); ii) Fm. Sete Lagoas 2 ou Membro Médio, compreende calcários laminados, rico em matéria orgânica; iii) Fm. Sete Lagoas 3 ou Membro Superior, constituída por dolomitos e dololutitos com formas variadas de estromatólitos e estruturas de dissecação (tepee);
b) Formação Serra de Santa Helena definida por pelíticos e intercalações de calcários negros;
c) Formação Lagoa do Jacaré, construída pelas seguintes subunidades: i) Formação Lagoa do Jacaré 1, na base, que compreende uma associação de folhelhos com alternância de finos níveis de siltitos, arenitos argilosos, margas e calcarenitos geralmente oolíticos, com estratificação cruzada de correntes; Formação Lagoa do Jacaré 2, para o topo da formação, as litofácies calcarenitos tornam-se dominantes e as pelíticas subordinadas; e
d) Formação Serra da Saudade compreende siltitos, pelitos e intercalações de calcários. Nas bacias de Irecê e de Una-Utinga, do Grupo Una, as sucessões carbonáticas têm sido subdivididas em cinco unidades informais correlacionáveis as descritas para o Grupo Bambuí (Figura 9), que são: a) Unidade C que corresponde a Fm. Sete Lagoas 1; b) Unidade B, equivalente a Fm. Sete Lagoas 2; c) Unidade B1 relacionada a Fm. Sete Lagoas 3; d) Unidade A, correlata a Fm. Serra de Santa Helena; e) Unidade A1 relacionada a Formação Lagoa do Jacaré.
A sequência basal é definida principalmente por diamictitos glacio-marinhos, compreendida pelas Formações Bebedouro e Jequitaí, depositadas discordantemente sobre o Supergrupo Espinhaço, Paleoproterozóico a Mesoproterozóico, ou sobre o embasamento Arqueano-Paleoproterozóico. Sobre a megasequência glaciogênica depositam-se em contato discordante litofácies sisliciclásticos e carbonáticas da plataforma carbonática (SANCHES, 2012). A deposição de sedimentos carbonáticas sobre o Cráton do São Francisco decorreu da deglaciação Bebedouro-Jequitaí, há 1 Ga., provocou a inundação nas bordas ocidental e oriental do Cráton (DOMINGUEZ, 1996). Esta inundação, em associação ao aumento da subsidência das margens do paleo-continente São Francisco, permitiu a implantação das bacias intracratônicas. Neste âmbito, as rochas do Grupo Bambuí na bacia do São Francisco e do Grupo Una, nas bacias Una-Utinga depositaram-se em ambiente marinho raso, em zona intertropical (MISI et al., 2007).
Dardenne (1978); Misi et al. (2007); Sanches et al. (2007) sugerem pelos menos dois ciclos transgressivo-regressivo, que podem ser representados na plataforma de sedimentos carbonáticos sobre as bacias intracratônicas do São Francisco, de Irecê e Una-Utinga (Figura 9). Estes eventos de sedimentação em ambiente transgressivo-regressivo são descritos a seguir:
a) Ciclo 01, representado por uma sucessão marinha, do tipo shallowing - upward, iniciada a partir de camadas pouco espessas e descontínuas de dolomitos róseos, argilosos, na Formação Sete Lagoas 1, sobrejacentes imediatamente a megasequência glaciogênica. O final do Ciclo 01 é definido por uma extensa superfície de exposição subárea associada a estruturas como tepee, dolomitos evaporíticos, substituição de anidrita nodular, brechas de dissolução, e estromatólitos laminares e colunares, litofácies da Formação Sete Lagoas 3; e
b) Ciclo 02, ocorreu uma deposição de folhelhos e margas relacionados à Formação Serra de Santa Helena, a qual marca o início de outra transgressão marinha e nova sucessão shallowing - upward. A sedimentação torna-se mais rasa em direção ao topo, que apresenta calcários oolíticos e pisolíticos ricos em matéria orgânica da Formação Lagoa do Jacaré.
A espessura das coberturas carbonáticas neoproterozóicas da Bacia do São Francisco é variável, provavelmente por conta de um sistema de falhas do embasamento reativados durante a sedimentação (MISI et al., 2007). A espessura das coberturas sedimentares do Grupo Bambuí na região de Sete Lagoas, em Minas Gerais é de 600 m (PEDROSA SOARES et al.,1994). Na região da Bacia de Irecê e da Serra do Ramalho, na Bacia do São Francisco, no Estado da Bahia, apresentam espessura, respectivamente, de 600 m e 400 m (DARDENNE, 1978; MISI, 1979).
Figura 8 - Mapa geológico simplificado do Cráton do São Francisco com indicação da área de estudo (BA), inserida na bacia sedimentar do São Francisco.
Figura 9 - Relações estratigráficas entre o Grupo Bambuí, na área de estudo, inserida na Bacia do São Francisco, e o Grupo Una, na Bacia de Irecê, Bahia. As unidades da Bacia do São Francisco possuem as seguintes relações com as da Bacia de Irecê: Fm. Sete Lagoas 1/Unidade C; Fm. Sete Lagoas 2/Unidade B; Fm. Sete Lagoas 3/Unidade B1; Fm. Serra de Santa Helena/Unidade A; Fm. Lagoa do Jacaré/Unidade A1.
2.1.3 Coberturas Fanerozóicas
A descrição das coberturas Fanerozóicas da Bacia do São Francisco que recobrem o oeste do Estado da Bahia compreendem principalmente as rochas arenosas Cretáceas do Grupo Urucuia e as coberturas detríticas do Terciário ao Quaternário. As coberturas terciárias e quaternárias abrangem os sedimentos elúvio-coluvionares e aluviões, que possuem relevância hidrogeológica.
As coberturas Terciárias - Quaternárias possuem ampla distribuição, frequentemente inconsolidadas e espessuras variáveis, originadas de processos erosivos que atuam sobre as rochas cretáceas, neoproterozóicas e do embasamento Arqueano-Paleoproterozóico. Foram depositadas nas superfícies de pediplanação dos amplos vales e no (paleo) fluviocaste da RSR, nos domínios das Depressões do São Francisco e Várzea e Terraços Aluviais.
Os maiores depósitos de aluviões na área de estudo, foram gerados pela ação erosiva dos rios São Francisco, Corrente e Carinhanha, relacionados aos sistemas de canais anastomosados, cujas principais litofácies são areias, areias siltosas e, com menor frequência, argilas e cascalhos (CONCEIÇÃO FILHO et al., 2003). Indicam a presença de significativa quantidade de matéria orgânica, nos municípios de Jaborandi e Coribe, associada a sedimentos arenosos, silte e de argila nos cursos de água menos expressivos, que podem estar relacionados a depósitos de turfa.
As coberturas elúvio-coluvionares desenvolveram-se em superfícies de domínios peneplanizados nos grandes vales da área da Bacia do São Francisco, nos altos morfológicos das litofácies do Grupo Bambuí e do Grupo Urucuia, relacionadas aos ciclos de aplainamento Sul-Americano e Velhas (KING, 1956). Descritas como litofácies argilosa, areno-argilosa, com lateritas, areias quartzosas inconsolidadas e esbranquiçadas, cuja fonte das extensas areias é a desagregação de arenitos do Grupo Urucuia (CONCEIÇÃO FILHO et al., 2003).
As coberturas Cretáceas do Grupo Urucuia ocorrem setentrionalmente na Bacia do São Francisco, tem espessura entre 25 a 200 m e é identificado pela deposição arenosa em clima árido associado a eventos de reativação tectônica durante a abertura do Atlântico Sul (COSTA, 2011). O Grupo Urucuia sobrepõe discordantemente às rochas sotopostas tanto ao Grupo Bambuí quanto do embasamento cristalino, cujas litofácies constituem a unidade geomorfológica dos chapadões em uma altitude entre 600-800 m, a oeste do rio São Francisco (GASPAR; CAMPOS, 2007).
As litofácies do Grupo Urucuia abrangem arenitos avermelhados quartzosos com grãos arredondados e mal selecionados, entre silte e areia fina, silicificados, escassa matriz argilosa, fraturas conchoidal e matriz de calcedônia rica em óxido de ferro, zicronita, turmalina e moscovita (IGLESIAS; UHLEIN, 2009). Também, ocorrem níveis conglomeráticos e arenitos oxidados.
