ELEMENTOS-TRAÇO NO AQUÍFERO MACACU, RIO DE JANEIRO –
BRASIL
SILVA-FILHO, Emmanoel Vieira1; GOMES, Olga Venimar de Oliveira1; MARQUES, Eduardo Duarte2; KUTTER, Vinícius Tavares1
1 - Departamento de Geoquímica (IQ-UFF), Niterói, Brasil 2 - Serviço Geológico do Brasil, Belo Horizonte, Brasil E-mail: geoemma@vm.uff.br
Palavras-chave: metais, qualidade da água, Bacia do Macacu Keywords: metals, water quality, Macacu Basin
Resumo
Este trabalho apresenta os resultados e discute a classificação hidroquímica e a origem dos elementos-traço dissolvidos nos sistemas aquíferos sedimentares rasos e profundos na região costeira da Baía da Guanabara, no município de Itaboraí, sudeste do Brasil. Nas amostras de água subterrânea foram determinadas as concentrações dissolvidas dos íons maiores Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4 , HCO3 bem como H2S, Mn, Fetotal, Mo, Pb e As. As variações do lençol freático são responsáveis pela oxidação dos sulfetos nos sistemas aquíferos e a consequente disponibilidade de sulfato para a água subterrânea. Foram encontrados valores anômalos de Mo, As, Fe, Mn, Pb e sulfeto para ao menos uma amostra de água subterrânea segundo padrões de referência do Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA 420/2009 e Ministério da Saúde - MS/2.914. Apesar da predominância da origem natural na composição química da água subterrânea, atividades antrópicas como o processamento das argilas para produção de cerâmicas, degradação da área de manguezal, bombeamento intensivo da água subterrânea e movimentação do solo podem mobilizar metais dos solos/sedimentos provocando o aumento de suas concentrações nas águas subterrâneas.
1. Introdução
Na Bacia da Baía da Guanabara localiza-se a bacia sedimentar do Macacu onde são verificados aquíferos como o sistema Macacu formado por sedimentos terciários com espessuras que podem ultrapassar 150 metros, além dos sistemas aquíferos quaternários que são formados por sedimentos aluvionares-lacustrinos e flúvio-marinhos que podem alcançar cerca de 30 metros de profundidade. As águas subterrâneas extraídas do sistema Macacu e dos sedimentos aluvionares comumente são utilizadas para abastecimento
público e exploração de água mineral. A região também conta com diversas cerâmicas que utilizam as argilas da Formação Macacu como matéria prima.
O objetivo deste estudo é realizar a caracterização hidroquímica baseando-se nos íons maiores e determinar fontes de contaminação das águas subterrâneas a partir de
análises de Mo, Pb, Fe, Mn, As e H2S
2. Materiais e Métodos
As amostragens das águas subterrâneas na Bacia Sedimentar do Macacu foram realizadas em 5 (cinco) poços de monitoramento denominados 01, 02, 03, 04 e P-05, cuja localização é apresentada na Figura 01, e no período entre Agosto/2009 e Agosto/2010 foram realizadas 11 (onze) campanhas de amostragens para água subterrânea. As unidades hidroestratigráficas amostradas foram os depósitos aluvionar-lacustrino do quaternário, sedimentos quaternários flúvio-marinhos e sedimentos terciários da Formação Macacu. Vale ressaltar que, com exceção do P-05, os outros poços analisados são do tipo multiníveis. As análises de Na, K, Ca, Mg, Cl, F e SO4 foram realizadas sem diluição prévia por cromatografia de íons (Metrohm), as análises de Mo, Pb, Fe, Mn, As por
ICP-MS (Thermo), as concentrações de H2S por colorimetria e as concentrações de HCO3
foram estimadas através da metodologia de alcalinidade, no laboratório de hidrogeoquímica da Universidade Federal Fluminense (UFF).
Figura 01: Localização da área de estudos e arcabouço estrutural da Bacia Sedimentar do Macacu. Fonte: Adaptado de Ferrari (2001).
3. Resultados
3.1.Classificação Hidroquímica da Água Subterrânea
Foram classificados 4 (quatro) tipos hidroquímicos de águas subterrâneas na Bacia Sedimentar do Macacu: bicarbonatada-cálcica, bicarbonatada-sódica, cloretada-cálcica e sódica (Figura 02). No período de seca (maio até novembro), a maioria das águas do aquífero Macacu profundo (100 – 150m) foi classificada como bicarbonatada-cálcica. Para o aquífero Macacu de profundidade mediana (60 - 95m), a classe hidroquímica dominante foi bicarbonatada-sódica. O sistema aluvial-lacustrino apresentou a maior variação de classes de água, concentrando no poço P-03B águas do tipo bicarbonatadas-sódicas, águas cloretadas-sódicas no P-04B, localizado na região de Itambi e a água do P-01C foi classificada como cloretada-cálcica. Todas as amostras do sistema fluvial-marinho são do tipo cloretadas-sódicas. Para o período chuvoso, as águas subterrâneas do aquífero Macacu profundo e médio são dominantemente bicarbonatadas-sódicas. As águas do sistema aluvial-lacustrino transitaram entre bicarbonatadas-sódica até cloretadas-sódica e no sistema fluvial-marinho as águas mantiveram-se como cloretadas-sódicas.
Figura 02: Diagramas de Piper das águas subterrâneas da Bacia Sedimentar do Macacu.
3.2.Análise dos Elementos-Traço
Altas concentrações de molibdênio, 515 µg/L foram verificadas no Sistema Macacu Profundo e no Sistema Aluvial-lacustrino apenas para o poço P-03, em seus níveis A e B. Para o P-03A (Sistema Macacu profundo), campanha de Julho/2010, equivalente a 7 vezes o padrão CONAMA (70 µg/L) 420/2009 e no Sistema Aluvial-lacustrino, a maior concentração (123 µg/L) foi verificada em Setembro/2009. Os maiores valores desse metal foram bem demarcados em épocas de estiagem, indicando que ele pode estar adsorvido no solo/sedimento e se tornar mais disponível em períodos de estiagem, quando o tempo de residência das águas na matriz dos aquíferos aumenta.
As concentrações de sulfetos que foram analisadas entre os períodos de Setembro/2009 até Janeiro/2010 indicaram que todos os sistemas aquíferos possuem altos
valores dessa substância inclusive superiores ao limite da MS/2.914 (0,1 mg/L). As maiores concentrações foram verificadas no aquífero Macacu profundo (P-02A) que alcançou o valor de 0,31 mg/L em Dezembro/2009. O valor alto de sulfetos é padrão para os aquíferos sedimentares da Bacia Sedimentar do Macacu em função do ambiente geoquímico reduzido que aumentam suas concentrações e reduzem o sulfato dissolvido.
Os maiores valores de arsênio foram verificados nos poços rasos do aquífero Fluvial-marinho (P-05) e Aluvial-lacustrino (P-01C), com concentrações que alcançaram até 14,75µg/L, no P-05, na campanha de Dezembro/2009. Por ser um comportamento comum na água subterrânea e os aquíferos da região se encontrarem num ambiente reduzido e anaeróbico, estima-se que o arsênio esteja associado a minerais sulfetados como a pirita
(FeS2) e arsenopirita (FeAsS) dos sedimentos da Bacia do Macacu. A mobilidade do arsênio
na água subterrânea estaria subordinada a reações de oxi-redução dos minerais de sulfeto de ferro da matriz dos aquíferos. Durante os processos oxi-redox, o ferro liberado dos minerais se precipitaria novamente na matriz aquífera e o arsênio seria liberado em solução. Embasada por essa hipótese verificou-se que as concentrações de arsênio dissolvido aumentaram conforme diminuíram as concentrações de ferro nas águas subterrâneas.
Os maiores valores de chumbo foram detectados no aquífero Macacu, estando esses valores concentrados somente nos níveis do poço P-02. Nesse ponto foi detectado o maior valor de chumbo que foi 18,79 µg/L (P-02C) que é quase o dobro da concentração limite da CONAMA 420/2009 (10,00 µg/L). A partir da concentração desse metal dissolvido em períodos de estiagem associado ao fato do P-02 estar inserido numa área de recarga leva a considerar que a disponibilidade do chumbo na água estaria associada à recarga indireta, ou seja, a rochas fraturadas do embasamento.
As concentrações de ferro e manganês dissolvidos, originários dos sedimentos, ultrapassaram os valores de referência principalmente no P-01C, que capta água do sistema Aluvial-lacustrino. Nesse poço, o maior valor de ferro encontrado foi de 50,5 mg/L, campanha de Agosto/2010, e quanto ao manganês, a maior concentração foi 13,4 mg/L na campanha de Outubro/2009.
4. Conclusão
A evolução hidroquímica da água subterrânea nos sistemas aquíferos sedimentares da região de Itaboraí é caracterizada por uma mudança gradual de águas de fácies bicarbonatada-cálcica nas áreas de recarga, limítrofes à bacia sedimentar do Macacu, para águas do tipo bicarbonatada-sódica na região central da bacia e posteriormente para cloretada sódica em áreas de descargas, próximas ao litoral. O decréscimo em Ca2+
acompanhado por um aumento de Na+ estaria associado a trocas iônicas entre a água infiltrada e a matriz argilosa dos aquíferos.
Em relação à contaminação por elementos-traço analisada, estima-se que somente o molibdênio tenha origem antrópica. O arsênio, ferro e manganês, com contaminações que predominam em aquíferos rasos, teriam suas origens relacionadas a minerais de sulfeto de ferro comumente disponíveis em ambientes reduzidos e anaeróbicos, enriquecidos em matéria orgânica como a matriz do aquífero Fluvial-marinho e Aluvial-lacustrino. As altas concentrações de chumbo estariam relacionadas aos aquíferos da formação Macacu.
5. Referências Bibliográficas
CONAMA 420 - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução no 420, de 28 de dezembro de 2009. Critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas. Brasil, 2009. 16 p.
FERRARI, A. L. Evolução Tectônica do Gráben da Guanabara. Rift da Guanabara. 2001. 421 f. Tese (Doutorado) - Instituto de Geociências – USP, São Paulo, 2001.
MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria n.º 2.914, de 12 de dezembro de 2011. Procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. 2011.
