DEPARTAMENTO DE FfSICA
CONVÊNIO FINEP/FCPC
rt ' Hi Hi O i Ü . C i1
"Movimento Subterrâneo de águas em aqüíferos situados em rochas c r i s t a l i n a s " .
RELATÓRIO FINAL * por
Alfredo Nelson Cabral Serejo (Coordenador) Cleuton Freire
H aro Ido Barbosa de Siqueira Horst Frischkorn
Joaquim Raul F e r r e i r a Torquato Maria Marlucia F r e i t a s Santiago Paulo Cezar Barbosa
Fortaleza-Ceará 1984
1 . INTRODUCED 1 2 . AREA DE ESTUDO 2 2 . 1 . L o c a l i z a ç ã o 3 2 . 2 . Rede Hidrográfica 3 2.3. Água Subterrânea 4 2 . 4 . Solos 4 3. ISOTOPOS AMBIENTAIS NA HIDROLOGIA 7 3 . 1 . Isõtopos e s t á v e i s do o x i g ê n i o e do h i d r o g ê n i o 8 3 . 2 . Isõtopos do carbono 9 3 . 3 . O t r l c i o 12 3 . 4 . Hidroqulroica 13 4. METODOLOGIA 14 4 . 1 . Trabalho de campo 14 4 . 2 . Medidas de l a b o r a t ó r i o . . . . « 14 4 . 2 . 1 . Determinação de carbono-14 14 4 . 2 . 2 . Determinação da concentração de t r í c i o 15 18 16 4 . 2 . 3 . Determinação da razão O/ 0 15 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 16 5 . 1 . Apresentação dos r e s u l t a d o s 16 5 . 2 . O Efeito Continental na chuva e nos poços 17 5 . 3 . A Recarga do Aqüífero Cristalino 18 5 . 3 . 1 . Medidas de 1 80 % 18
5.3.3. Medidas de trfdLo 22 5.3.4. Medidas hidroqufmicas 23 5.4. Diagnósticos dos poços individuais 26
6. RESUMO DOS RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES FINAIS 28
7. TABELAS 30 8. FIGURAS 49
9. BIBLIOGRAFIA 62
ANEXO 1: Fichas dos poços
ANEXO 2: Aplicação de C-14 na avaliação da recarga de zo-nas aqüíferas zo-nas rochas c r i s t a l i n a s no Ceará.
LISTA EE FIGURAS
1. Localização dos poços amostrados.
2 . Localização das e s t a ç õ e s p l u v i o m è t r i c a s .
3 . P r e c i p i t a ç ã o anual era t r ê s e s t a ç õ e s p l u v i o m è t r i c a s
4 . D i s t r i b u i ç ã o da p r e c i p i t a ç ã o mensal era t r ê s e s t a ç õ e s p l u v i o m é t r i c a s .
5 . Histograma de d i s t r i b u i ç ã o da vazão e do n í v e l dinâmico dos poços amostrados.
18 6. D i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l de 6 o .
7. D i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l do "% moderno" de C. 8. D i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l da concentração de t r i e i o .
9# Concentração de t r í c i o (T.U.) com a % moderna de 1 4C nas
ãguas dos poços
10. D i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l da condutividade e l é t r i c a . 18 —
1 1 . Variação de 6 O e Cl nas águas de chuva, em função da d i s -t ã n c i a a c o s -t a .
12. Razão de adsorção de sódio nas cinco coletas.
14
13. Concentração de C com a condutividade elétrica. 14. Esquema de classificação das águas para irrigação.
Este relatório apresenta os resultados das atividades de pesquisa executadas durante os dois anos de vigência do Con-vênio FINEP/FCPC para o estudo do "Movimento Subterrâneo de Águas em Aqüíferos situados em Rochas Cristalinas".
0 Plano Integrado dos Recursos Hídricos do Nordeste * (SUDENE-1980) , no capítulo correspondente ao estudo do Sistema* Cristalino, admite que as reservas de água neste tipo de rocha "são, anualmente, repostas em sua totalidade pela recarga, uma vez que as características dimensionais limitadas e a a l t a per-meabilidade tornam o sistema apto para uma renovação".
Desta afirmação conclui que a exploração de parte das reservas é aconselhável favorecendo a melhoria dos índices de ' salinidade, assegurada pela renovação de suas águas através da recarga anual.
Especialmente estes dois aspectos foram explorados du rante o desenvolvimento do Projeto a que se refere o Relatório, procurando verificar as mudanças isotõpicas e químicas ocorri -das, após cada período seco e cada período chuvoso. Os resulta-dos do nosso estudo mostram que a afirmação acima citada não corresponde inteiramente â realidade na área estudada.
Foram coletadas amostras de ãgua do açude e de poços
18 16
distribuídos na área para analisar a razão 0/ 0 que permite' concluir sobre as condições de alimentação do aqüífero.
A composição isotópica das águas subterrâneas é igual ã média ponderada das águas que alimentam o reservatório, por isso, S possível determinar as fontes de recarga dos aqüíferos' através de comparação de suas composições isotõpicas com as das águas das chuvas, as superficiais e as dos outros aqüíferos.
tar" as águas subterrâneas; o t r l c i o data do atual a algumas de zenas de anos e o carbono-14 desde alguns séculos a cerca de ' 30.000 anos.
Determinamos, também, em todas as amostras coletadas' as concentrações dos íons maiores para observar mudanças na salinidade da água dos poços, acompanhando a evolução química ' das águas subterrâneas, através de perdas e ganhos de cons t i tuintes que se dissolvem ou como resultado de processo de raistu ra de águas de concentrações iônicas diferentes.
Estes dados isotõpicos e químicos foram complementa -dos com um estudo geológico da área cujos resulta-dos foram apre sentados em cada relatório parcial. Este estudo é importante pa ra interpretar a composição química das águas.
Sendo e s t e um relatório f i n a l , inclui os resultados ' parciais enviados semestralmente acrescidos das conclusões fi -nais que somente o conjunto de dados permitiu obter.
2. AREA DE ESTUDO
A área em estudo (Figura 1) pertence ao sistema c r i s -talino que compreende o t i p o predominante de rocha no Nordeste* do Brasil, onde a disponibilidade de água não é bem conhecida e onde o Plano Integrado dos Recursos Hídricos do Nordeste sugere estudos localizados para a sua determinação.
Embora o potencial hídrico do sistema c r i s t a l i n o se ja mínimo como decorrência da intermítência dos rios e das ca -racterísticas geométricas dos reservatórios subterrâneos, as
terrâneos.
De acordo com os c r i t é r i o s de zoneamento de áreas hl drogeologicamente homogêneas (SÜDENE-1980) a área se caracteri za por precipitações anuais médias inferiores a 600 milímetros ( Figuras 2 e 3 ) , sendo mais de 60% precipitados em um único s e -mestre (Figura 4 ) , por uma permeabilidade média a a l t a , por re levo moderado com desnível específico entre 50 e 100 metros e altitudes inferiores a 500 metros.
A area de estudo compreende cerca de 10.900km e ne-l a esta ne-locane-lizado o açude Araras represado no rio Acaraü. Es-te reservatório Es-tem um volume máximo de 1 000 x 10 m , com um
2
espelho líquido máximo de 69km e uma área de drenagem de ' 3 520km2.
2 . 1 . Localização
A área estudada está compreendida entre os paralelos 4°00« e 4°30« de Latitude Sul e»os meridianos 40°00' e 40°45* de Longitude Oeste, abrangendo o a l t o da bacia hidrográfica do rio Acaraü.
2 . 2 . Red» Hidrográfica
0 principal rio da área é o Acaraú, um rio de ordem* 4, que recebe pela margem direita os riachos dos Macacos, Juru cutu, Feitosa, Madeiras e Groairas e pela margem esquerda os rios Jatobá e Jaibaras com nascentes na Serra da Ibiapaba.
# •
0 rio Acaraú nasce na Serra de São Gonçalo em a i t i t u des da ordem de 1000 metros e desemboca no Oceano Atlântico, '
0 regime dos rios da bacia ê caracterizado por dois períodos distintos, o de estiagem,ou seco,que abrange os meses ' de agosto a dezembro e o de escoamento,ou úmido,que vai de ja -neiro a julho.
2.3. Água Subterrânea
As reservas subterrâneas na área são pequenas por se tratar de aqüíferos em rochas cristalinas. Os 37 poços amostra -dos apresentam na maioria vazões menores de 10m /h, tendo 45% va
zões inferiores a 5m3/h. O nível dinâmico de mais de 60% está
compreendido entre 20 e 40 metros. (Figura 5)
2.4. Solos
A salinização das Sguas do c r i s t a l i n o no Nordeste do Brasil é atribuída por alguns autores, entre e l e s SANTOS e t a i .
(1984), â l i x i v i a ç ã o do s o l o . Estudando amostras de água do Rio Grande do Norte os autores verificaram correlações do tipo s o l o salino água salgada e s o l o não s a l i n o água doce. Embora es -tas correlações possam ocorrer em algumas áreas, a maioria dos ' trabalhos na região não con clue que o solo ê o principal respon-sável pela salinização.
Neste item,discutiremos os tipos de solos encontrados* na área de trabalho e estudados por SANTOS (1971), procurando ' correlacioná-los com a qualidade química da Sgua na região. As análises químicas obtidas neste trabalho mostram uma tendência ' geral das águas menos recentes de sé tornarem bicarbonatadas cal c i c a s , sódicas um comportamento que procuraremos associar ao
Araras apresenta una associação de solos (a) br unos não cãlci^ cos, (b) l i t õ l i c o s eutróficos (de substrato gnâissico grani ti_ co), (c) planosol solõdico e (d) solonestz solodizado.
Neste tipo de associação os componentes aparecem nas proporções 40 (a), 25 (b), 20 (c) e 15% (d), os dois primeiros localizando-se,preferencialmente, nas cotas mais elevadas, e os solos l i tÔli cos também nas áreas mais erodidas. Os dois úl tiroos situam-se nas partes rebaixadas, sujeitas a maior acú-mulo de s a i s , geralmente, margeando os cursos de água ou em áreas de pequenos topos aplainados.
Nos solos l i t õ l i c o s eutróficos com substrato gnâis-sico e granitico pode haver intemperismo dos feldspatos duran te a infiltração da água contribuindo para a liberação de Na no caso da presença de albita ou de Ca no caso da anortita.
O tipo de solo em 15% da área é a associação de solos; (a) podzõlicos vermelho amarelo equivalente eutrõfico , (b) l i t õ l i c o s eutrõficos,(substrato granitico), (c) podzóli -cos vermelho equivalente eutrõfico e (d) br uno não cãlcico. com 35{a), 30(b), 20(c) e 15(d)%. O primeiro, o segundo e o quar-to componentes ocorrem de maneira indiscriminada ocupando ' áreas de erosão mais intensa, enquanto o terceiro, situa-se ' nos trechos menos atingidos pela erosão. Nesta associação de solos também pode ocorrer intemperismo de feldspatos nas áreas do s o l o s l i t õ l i c o s eutrõficos com substrato granitico.
Nos restantes 5% da área há uma predominância de so los l i t õ l i c o s eutrõficos com textura arenosa.
Os solos brunos não cãlcicos apresentam argilas de' alta atividade ou seja, capacidade de troca de cations maior do que 24 meq, saturação e soma de bases a l t a s , possuindo teo
s i o trocSveis.
Os l i t 6 l i c o s são solos pouco desenvolvidos, rasos e possuem apenas um horizonte A assente diretamente sobre a ro cha ou sobre matéria desta rocha em grau mais adiantado de in temperismo. Quando eutrõficos, possuem um valor de soma de ba -ses trocáveis variando de 2,4 a 27,1 meq, saturação de ba-ses de 63 a 100% e têm alumínio trocável as vezes ausente ou com teo -res que só atingem 0,5meq. Consequentemente,este tipo de solo* tem menor quantidade de c á l c i o , magnêsio, sódio e potássio t r o -cáveis. Estes solos são os mais abundantes na área.
Os solos do tipo solonetz solodizado têm saturação de sódio trocável igual ou maior do que 15% nos horizontes B e/ou C. Quando o horizonte C tem, em alguma parte, mais que 15% de Na*, e o horizonte B sobrejacente tem Mg + + Na* maior do que '
Ca + H , este horizonte B ê considerado como sendo do tipo so-lonético. Logo, os solos com horizonte solonêticos possuem uma' quantidade de magnêsio e de sódio disponível maior do que a de c á l c i o . »
Os podzõlicos vermelho amarelo tem horizonte B não hi^ dromórfico, com argila (do grupo caulinita) de baixa atividade'
(capacidade de troca de cations menor do que 24 meq) com quartzo e outros materiais resistentes ao intemperismo e têm também sa-turação de bases baixa, i s t o é , inferios a 50%. Este t i p o de so Io pouco contribui com Ions para troca de base.
18 16
A razão i s o t ó p i c a 0 / O muda com p r o c e s s o s f í s i c o -químicos, principalmente com a condensação e a evaporação, e com as condições nas quais e s t e s processos ocorrem, levando a
• 18
uma marcação natural do o x i g ê n i o da água com o i s õ t o p o O. Est a marcação Estorna p o s s í v e l d i s Est i n g u i r águas de o r i g e n s d i f e r e n -t e s , f a c i l i -t a n d o , assim, o conhecimen-to das condições de alimen-tação dos a q ü í f e r o s .
Os d o i s i s õ t o p o s mais abundantes do o x i g ê n i o (nume ros de massa 16 e 18) juntamente com os dois i s õ t o p o s e s t á v e i s * do hidrogênio (números de massa 1 e 2) s e combinam para formar1 moléculas de águas cujas e s p é c i e s mais abundantes s ã o :
1 60 (99,73%), 1H,18O(0,20%) e V H ^ O (0,032%)
A concentração i s o t õ p i c a não é expressa em v a l o r e s ab s o l u t o s mas em "por mil'em relação a um padrão u n i v e r s a l . As
me-i o 2
didas de 0 e de H são expressas em relação ao padrão SMOW (Standard Mean Ocean Water) segundo a expressão abaixo onde
R é a razão i s o t õ p i c a 1 8O/1 6O ou 2H/H para a amostra e para o padrão SMOW
6 % o m Ramostra " RSMOW 1 Q3
. A concentração de t r í c i o na água subterrânea var i a com dois p var o c e s s o s : ( i ) com a concentvaração na água que a l i -menta o aqüífero e ( i i ) devido ao decaimento r a d i o a t i v o deste ' i s õ t o p o . Estas variações tornam p o s s í v e l c o n c l u i r a r e s p e i t o do
intervalo de- recarga e tempo de residência no aqüífero. Como a meia vida do t r l c i o é" de 12,43 anos, o intervalo acessível para
as determinações é de 10 a 50 anos.
A concentração de t r l c i o nas ãgv: naturais é expres-sa em "Unidade de Trlcio" (UT) onde, 1 U.T. corresponde a um
18
átomo de t r l c i o para 10 átomos de hidrogênio e eqüivale a 3,19 pCi/1 e a 7,09 dpm por quilograma de água.
Apesar do carbono não fazer parte da molécula de água o isõtopo radioativo deste elemento, carbono-14, pode ser usado na datação de águas subterrâneas através da sua concentração no HCO3 dissolvido na água durante a infiltração através da zona' não saturada do s o l o . Como a meia vida do carbono-14 é de 5730 anos ê possível datar águas entre "idades" de 500 a 30 000 anos, aproximadamente.
A concentração de carbono-14 é expressa em "percenta-gem do moderno" em relação a um padrão do "National Bureau of Standards" (NBS) que define "100% do moderno" correspondendo a atividade natural da madeira no ano 1890 que não estava d i l u i -da com C02 de origem industrial nem contaminado com C-14 de ori
gem termonuclear. ,
3 . 1 . Isótopos estáveis do oxigênio e do hidrogênio
As diferenças nas massas entre isôtopos de um mesmo ' elemento é responsável pelos diferentes comportamentos destes ' isôtopos quando sofrem processos físico-químioes. Na água natu-ral, as mudanças de fase são os processos mais importantes como responsáveis pelo fracionamento isotópico.
Durante a evaporação e a condensação, a fase liquida' fica enriquecida em isôtopos pesados em relação ã fase gasosa. A .separação isotôpica é mais pronunciada quando a temperatura é mais baixa (Efeito da Temperatura) dando como resultado vários' e f e i t o s empíricos dos quais os mais importantes, para a nossa '
pesados, e os e f e i t o s continental e de a l t i t u d e , que descrevem o empobrecimento em isótopos pesados das chuvas com a distância * â costa e a altitude geográfica, respectivamente. Desse modo as chuvas são marcadas nas dimensões espaço e tempo.
A composição isotopica das águas subterrâneas ê igual ã média ponderada das águas que alimentam o reservatório. Dal ser possível determinar as fontes de recarga dos aqüíferos atra vês de comparação das composições isotópicas dos aqüíferos com as águas das chuvas, com as águas superficiais (que são geralmen t e isotopicamente mais pesadas devido a evaporação que sofrem ) e com as águas de outros aqüíferos.
Os processos de separação isotopica para oxigênio e para hidrogênio são equivalente, por i s s o nos restringimos neste
1 fi 1 Ç\
trabalho ã a n á l i s e âa razão 0 / 0 .
3 . 2 . Isõtopos do carbono
0 radiois&topo de massa 14 é formado por i n t e r a ç ã o dos neutrons da radiação cósmica com o n i t r o g ê n i o da atmosfera. Além
14
da formação n a t u r a l , os t e s t e s nucleares produziram o C em grande quantidade aumentando sua concentração na atmosfera.
14
0 uso do C para a datação tem por base o p r i n c i p i o ' do e q u i l í b r i o r a d i o a t i v o (taxa de produção i g u a l a taxa de desin tegração) a t i n g i d o p e l o conjunto dos r e s e r v a t ó r i o s atmosfera, ' b i o s f e r a e h i d r o s f e r a , em e q u i l í b r i o reciproco,que r e s u l t a em uma atividade constante. Quando uma amostra é i s o l a d a da renovação s ó o decaimento r a d i o a t i v o continua, e ê p o s s í v e l datar (determi nar o momento d e s t a separação) e e t a amostra medindo a a t i v i d a d e '
(T/ln 2) ln(Ao/A)
onde, t = idade radioativa
T = meia vida do 14C (5730 anos)
A e A = atividade do padrão e da amostra
Águas subterrâneas são datadas por meio dos bi carbonatos d i s s o l v i -dos durante a i n f i l t r a ç ã o através da zona não saturada.
O carbono,neste caso, vem de duas origens: do C02
biogê-nico (produzido pela respiração radieular e decomposição das plan tas,em equilíbrio.com a atmosfera e contendo, por i s s o , radiocar-bono na concentração do "carradiocar-bono vivo") e dos carbonatos inorgâni^ cos do solo.que não contêm radiocarbono.
O CO2 de origem biogenica presente no solo é d i s s o l v i -do pela ãgua de recarga -do aqüífero, s o l u b i l i zan-do os carbonatos ' do solo e do aqüífero segundo a reação:
(x + y)CO2 + y H2O + y CaCO3 t 2y HCO3 + v C a 2 + + x C 0 2
Trocas isotõpicas podem ainda modificar estas proporções das contribuições,tornando a datação com C14 um problema comple -xo. A atividade biogenica, ^^ot pode ser determinada através da atividade medida/A . ,usando a relação:
^bio = Amed /Q >
Carbono inicial/Carbono t o t a l
Esta razão pode ser avaliada de duas maneiras, usando o aspecto químico ou o aspecto i s o t ô p i c o .
A determinação f e i t a através de medidas químicas (MON NICH * VOGBL - 1959) é obtida com a expressão
|co2[ + 1/2IHCO3I |C02| + IHCO3I
(onde as barras v e r t i c a i s significam as concentrações)
A determinação com medidas i s o t õ p i c a s u t i l i z a a expressão (INGERSON ft PEARSON-1964)
.13 _ fi13
Q .. amostra ~ . carbonatos ar do solo ~ carbonatos
(para a definição do valor de £ ver o i n i c i o deste capítulo) Estas equações não levam em conta o fracionamento i s o tópico ocorrido dentro do reservatório e só um estudo geoquími-co detalhado pode reduzir a incerteza na determinação da idade1 real com C-14. No entanto, como a maior parte das conclusões ' que se pode obter com as medidas i s o t õ p i c a s são determina ções r e l a t i v a s , a idade aparente, sem correção, é uma ferramen-ta muito ú t i l no estudo de problemas em Hidrologia.
Na natureza a água ê , de modo geral, acumulada em sistemas que sofrem recargas periódicas. Por este •• motivo, o conceito de"idade" acima descrito, perde o sentido '
f í s i c o , preferindo-se,portanto,falar em "idade aparente", ou melhor, adotar o modelo exponencial para o aqüífero e falar em "tempo de residência".
As medidas de carbono-14, em cada poço, representam' a média ponderada de todas as recargas até completar o volume* t o t a l do reservatório, podendo ser usadas para a determinação1
da taxa de recarga. Considerando o reservatório como um s i s t e -ma estacionário satisfazendo ao modelo exponencial, e l a é dada por
VAC
" Co
onde, R é a taxa de recarga
V é o volume do reservatório
l/A • T1 /2/ l n 2 - 8033 anos, sendo T , ,2 a meia vi d? do '
carborífe-14
C e C são as atividades da água de recarga e do reserva t ô r i o .
3.3. O t r l c i o
O radioisótopo do hidrogênio, o t r l c i o , é formado na natureza, também, através de interação de neutrons da radiação cósmica com o nitrogênio da atmosfera.
Antes de 1953 a concentração natural de t r í c i o nas ' precipitações era, no hemisfério porte, de 5 a 10 ü.T.; a par-t i r despar-ta dapar-ta os par-tespar-tes nucleares produziram par-t r l c i o a r par-t i f i c i a l ,
en 1963 atingindo concentrações de 10.000 U.T.. Após o término dos t e s t e s a atividade continuou decrescendo por decaimento ra-dioativo atingindo, atualmente,níveis de aproximadamente 50 UT no hemisfério norte e de 2-7 U.T. em Fortaleza.
A meia vida do t r l c i o é de somente 12,43 anos; por i s so a ãgua subterrânea de recargas anteriores ao período dos t e s tes nucleares apresenta concentração de t r l c i o muito baixa, en-quanto recargas recentes apresentam teores bem mais a l t o s .
3.4. Hidroquímica
Para acompanhar as mudanças na salinidade da água dos poços, analisaram-se as concentrações dos Ions maiores;cálcio , magnésio, sódio, potássio, c l o r e t o , s u l f a t o , bicarbonato e ni -trato. O conjunto destas medidas permite sua classificação quí-mica além de tornar p o s s í v e l observar as interações geoquíquí-micas ocorridas no aqüífero.
A evolução geoquímica das águas subterrâneas é decor-rente de reações com perdas e ganhos de constituintes que se dissolvem e também pode ser o resultado de processos de mistura de águas com concentrações iõnicas diferentes.
0 cálcio e o magnésio são determinados por voltame t r i a , através de titulação com uma solução EGTA e EDTA, respec-tivamente. O sódio e o potássio são determinados por fotornetria de chama e o sulfato por nefelometria. 0 cloreto é determinado' através de titulação potencioroétrica, o nitrato pelo método Bru dna e o bicarbonate por potenciometria.
4 . METODOLOGIA
4 . 1 . T r a b a l h o de campo
0 trabalho de campo consistiu na coleta periódica de amostras de água de poços e do açude Araras para análise de C-14, 0-18, t ri ei o e química.
Em cada coleta retirou-se 60 l i t r o s de água de cada po ço para precipitar os bicarbonatos nela contidos adi ei on ando-se, para i s s o , hidróxido de bãrio no local da coleta. Depois de
cer-ca de três horas retira-se a água que ficer-ca acima do precipitado, acondicionando-o em garrafas de SI para transporte ao labora-tório.
Além dos 60 l i t r o s necessários às medidas de carbono -14 coleta-se 1 l i t r o de água para análise dos íons maiores, 1 l i t r o de água para análise de t r l c i o e 50 mi l i l i t r o s para anali-se de oxigênio-18.
No local da coleta são também feitas as determinações' da temperatura da água, do pH % da condutividade e as titulações para determinação da alcalinidade e do teor de C02 dissolvido na
água. Estas duas últimas determinações são necessárias para se conhecer o volume mínimo de água * para medida do carbono-14 , pois os 60 l i t r o s citados acima, em alguns poços, não são sufi -cientes para se obter a quantidade de carbono necessário (lg) pa ra a medida.
4.2. Medidas d» laboratório
4 . 2 . 1 . Determinação de carbono-14
A medida de carbon o-14, «utilizada para a datação da água,é f e i t a com contador proporcional a gâs com a amostra na
forma de aostileno preparado em três etapas a partir do carbonato de bário que ê precipitado no campo.
Na primeira etapa o precipitado reage com ácido clorídxi co liberando C02. Na segunda faz-se reagir o C02 com l i t i o metãli^ co aquecido a 600°C produzindo carbureto de l f t i o . Na última eta-pa adiciona-se ãgua (sem tricio) ao carbureto aquecido, tendo-se1 assim o acetileno que é levado ao contador proporcional a gás ( sistema Geyh/H annove r-Alemanha).
4.2.2. Determinação da concentração de t r í c i o
Para pequenos tempos de residência da ãgua no aqüífero' u t i l i z a - s e as medidas de t r í c i o , que são feitas em um contador de cintilação líquida, com a amostra enriquecida eletrolíticamente ' em t r í c i o .
A amostra de água é inicialmente destilada, a e l a adi -ciona-se peroxido de sódio sendo a seguir levada ao sistema de enriquecimento e l e t r o l í t i c o onde o volume é reduzido de, aproxima damente, 35 vezes (de 460ml para 13ml). Depois deste processo é novamente destilada.e, numa solução com o cintilador, (Insta-Gel
da Packard) ê levada ao sistema de contagem (Coruflow CMF-101.ICN Trace ri ab).
18 16 4.2.3. Determinação da razão 0 / O
Como não ê possível medir ãgua no espectrometro de mas-18 16
sa, a determinação da razão 0/ 0 nela é feita indiretamente : equilibra-se C02 com a amostra <Jue deste j e i t o leva a informação* sobre a composição isotópica da água e analisa-se o C02 no espec-trometro comparando-o oom CO- equilibrado com uma água padrão ' (SMOW = Standard Mean Ocean Water), o espectrometro usado é um MS20 da AEI.
5 . 1 . Apresentação dos r e s u l t a d o s
Na apresentação dos r e s u l t a d o s preparamos t a b e l a s e figuras,do conjunto de poços,que serão ú t e i s às c o n c l u s õ e s s o -bre o aqüífero no c r i s t a l i n o , e também f i c h a s i n d i v i d u a i s para ' os poços com todos os dados medidos e c o n h e c i d o s , p o s s i b i l i t a n -do, assim, um d i a g n ó s t i c o i n d i v i d u a l . E s t a s f i c h a s e s t ã o compi-ladas no anexo 1.
A f i g u r a 1 apresenta o s l o c a i s dos poços amostrados ' nas c o l e t a s de a b r i l de 1982 ( Ia c o l e t a ) , a g o s t o de 1982 ( 2 - co leta) , dezembro de 1982 ( 3a c o l e t a ) , outubro de 1983 ( 4a c o l e -ta) e j a n e i r o de 1984 ( 5a c o l e t a ) e a g o s t o de 1984. A s c a r a c t e r í s t i c a s h i d r o l ó g i c a s d e s t e s poços encontram-se na Tabela 1 .
A p r e c i p i t a ç ã o mensal em t r ê s p o s t o s m e t e o r o l ó g i c o s ' (Figura 2) na área e s t a mostrada na t a b e l a 2 e nas f i g u r a s 3 e 4. His tog ramas de d i s t r i b u i ç ã o da vazão e do n í v e l dinâmico dos poços amostrados são apresentados na f i g u r a 5 .
18
Medidas de 6 0 foram f e i t a s para p o ç o s . Açude Ara-ras e para chuvas; (para as d e f i n i ç õ e s b á s i c a s e para o método; ver c a p i t u l o 3) os r e s u l t a d o s das medidas nos poços das c o l e t a s 1 , 2 , 3 , 4 e 6 e s t ã o na t a b e l a 3 e da 5 - c o l e t a e s t ã o na t a b e l a 4, na água do açude Araras na t a b e l a 5 , na água de chuva na área na t a b e l a 6 e na água de chuva em F o r t a l e z a na t a b e l a 7. A
18
d i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l de 6 O ê apresentada na f i g u r a 6 .
Determinações da idade (que é a "idade aparente" sem1 qualquer correção) da água dos p o ç o s , f e i t a s com carbono-14,têm seus resultados apresentados na t a b e l a 8 e a d i s t r i b u i ç ã o espa c i a i e s t á mostrada na f i g u r a 7.
Na t a b e l a 9 e s t ã o mostrados os v a l o r e s das concentra-ções de t r l c i o nas águas dos p o ç o s , cuja d i s t r i b u i ç ã o e s p a c i a l '
é apresentada na figura 8, e na tabela 10 e s t ã o as concentra -ções de t ri cio nas águas de chuva eai Fortaleza. Utoa correlação* entre concentração de t r f c i o ei a percentagem do C moderno ê
mostrada na figura 9.
A tabela 11 apresenta os valores de oondutividade e l e t r i c a nas águas dos poços de números 1 a 15 nas s e i s c o l e t a s . As concentrações dos Ions maiores nestas águas aparecem nas tabelas 12 (Ca2+ e Mg2+), 13 (Na+ e K+), 14 (Cl" e SO^) e 15 (HCO3 *
NOÕ) . As concentrações dos Tons maiores nos poços de números 22 e 42 aparecem na tabela 16. A figura 10 mostra a distribuição e£ pacial da condutividade e l é t r i c a na área.
Os poços analisados neste trabalho fazem parte de um conjunto usado no trabalho: "Aplicação de C-14 na avaliação da recarga de zonas aqüíferas nas rochas c r i s t a l i n a s no Ceará" ' apresentado no 39 Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas,eu jo texto segue no anexo 2.
5.2. O Efeito Continental na chuva e nos poços 18 16
Foi analisada a razão 0 / 0 na chuva mensal do ano de 1984 em Sobral, Araras e Santa Quiteria (Tabela 6 ) . Os valo-res médios e as médias ponderadas, que são mais importantes pa ra a recarga dos aqüíferos, mostram claramente um
empobrecimen-18
to em 0 com a distância â costa (Efeito Continental - Capítu-lo 3) . Este e f e i t o já foi pesquisado, por nosso grupo no ano de 1980 para quatro estações pluviométricas com distâncias de até 75km â costa (Fortaleza, Pentecoste, Inhuporanga e Paramo -t l - v e r figura 11) para onde foi encon-trado um gradien-te de -0,019%»por quilômetro. Os resultados para Sobral, Araras e Santa Quiteria confirmam e s t e valor.
Considerando que as Sguas pluviais são responsáveis ' pela recarga do aqüífero cristalino na região procuramos obser-var o e f e i t o continental nas ãguaS dos poços. Se a recarga
fos-se feita C O M águas superficiais, tais como açudes e rios que já sofreram evaporação, o efeito continental não seria detetado.
Dividindo a Srea aproximadamente ao meio, através de uma linha paralela à costa, que liga Araras a Santa Quite ri a, na
5- coleta hâ poços suficientes em cada uma das partes (11 em ' cada) para comparar os resultados ao Norte desta linha com os ao Sul. (Nas outras coletas o número de poços a sul ê tão reduzi do que não permite obter valores significantes estatisticamente) Os poços na área Norte têm um valor médio de 6 O = (-2,7240,26)«o
18 ~ e os ao Sul, de 6 O = (-3,29+0,181 %o. Os centros das duas
par-tes têm uma distância de aproximadamente 30km um do outro. Us an do o gradiente de -0,019%o por quilômetro, mencionado acima, es_ pera-se uma diferença de cerca de 0,6%o entre as duas áreas. Os valores encontrados concordam muito bem com e s t a previsão, con-firmando, assim, a magnitude do e f e i t o continental no Nordeste e o fato da recarga do aqüífero c r i s t a l i n o ser f e i t a diretamente' pelas águas p l u v i a i s .
5.3. A recarga do Aqüífero c r i s t a l i n o 5 . 3 . 1 . Medidas de l8O
.» 18
(i) Os valores médios de 6 0 para os poços nas cinco coletas foram -2,8%o, -3,2%o, -2,8%o, -2,5%o e -3,0%o (Tabela 3), respectivamente. Considerando os erros e s t a t í s t i c o s , e l e s não di ferem significativamente permitindo juntar as coletas para o cálculo do valor médio de (-2,86+0,26)%o,representativo da área pesquisada.
18
( i i ) Realizamos medidas de O no Açude Araras (Tabe-la 5) no final da época seca (outubrc de 1983). Os valores para os seis locais amostrados variam de +5,8%o a +6,5%o em torno de uma média de +6,l%o, onde os mais baixos correspondem a locais* profundos, próximos a parede do reservatório, e os mais altos ' ãs reentrâncias rasas. Este e f e i t o é decorrente do enrique ei men
to em A) pela evaporação Cque ê peroentualnente mais importante em locais rasos 1 no açude mal misturado» que se manifesta também na condutividade que é mais baixa onde o 6 o é mais baixo. 0 fa to da faixa de valores ser relativamente e s t r e i t a sugere que o açude encontra-se perto da saturação i s o t c p i c a , estado no qual a composição isotópica torna-se insensível ã evaporação progressi-va.
A medida de janeiro de 1984 confirma e s t a hipótese , ' pois a condutividade Ccomo indicador do enriquecimento em s a i s
18
por evaporação), aumentou enquanto o valor de 6 o ficou pratica-mente constante.
Raramente encontra-se esta situação em grandes reserva tórios naturais onde ocorrem recargas antes da saturação; por i £ s o , usa-se normalmente experiências com tanques classe A para de 18 ~ terminar 6 0 na saturação. No entanto, a prolongada seca no ' Nordeste permitiu a obtenção "natural" deste valor. Numa pesqui-sa paralela no açude Amanari foi encontrado 5 0 a +6,2%o na
sa-turação, valor e s t e em concordância excelente coro o do açude Ara ras.
18 Duas medidas em agosto de 1984 com valores de 6 O de -0,8%o e +0,6%o refletem a recarga do açude com águas pluviais , depois de janeiro, sendo também indicada pela condutividade. A ' diferença entre o sangradouro (-*0,8to) e a reentrância (jatobá , +0,6%o) e muito pronunciada pois ainda não foi achatada pela sa turação isotõpica como ocorreu em outubro de 1983.
A mistura de duas Sguas com valores de 6 diferentes ' tem como resultado o valor médio ponderado das duas componentes. Assim, dependendo da razão água pluvial por água velha na recarga do açude, a concentração de oxigênio18 varia anualmente en -tre ex-tremos de 6 O " -l%o (correspondendo a uma mistura de cerca de dois terços de água pluvial com um terço de água velha)
18
e 6 o • +6%o na saturação.
( i i i l Com o açude variando nesta f a i x a , se houvesse ' uma ligação entre o aqüífero c r i s t a l i n o e o açude, os poços deve riam r e f l e t i r estas mudanças sazonais•como não observamos e s t e '
comportamento em nenhum poço perto do Açude Araras, concluímos* que o açude não tem nenhuma ligação com as fendas que alimentam os poços e que certamente são de pequeno alcance. Destes resul-tados se pode concluir que a recarga do aqflífero é feita exclu-sivamente com águas pluviais.
5.3.2. Medidas de 1 4C
Os resultados de radiocarbono são apresentados na Tabela 8 e sua distribuição espacial na figura 7, onde a unida_ de de concentração usada é o "% moderno" como é explicado no capítulo 3.
Dos 30 poços , 20 têm"água moderna" (percentagem ' do moderno maior que 100) com os maiores valores em torno de ' 130% indicando recarga recente, praticamente anual, ou mesmo a renovação quase completa da água acessível em poços "estressa-dos" por uso excessivo.
Dos restantes analisados, 8 têm uma percentagem ' muito perto de 100% (entre 95% e 100%) o que resulta em idades calculadas (ver Capítulo 3.2) de umas centenas de anos.
Somente 2 poços, n9 7 e n9 28, apresentam idades ' acima de 1.000 anos. E interessante notar que, apesar do gran-de tempo gran-de contato da água com a rocha do aqüífero, a condu-tividade destes poços, respectivamente : 700 e 500v s/cm, situ-a-se entre os valores mais baixos encontrados. Concluímos, por tanto que a dissolução da rocha matriz não ê o processo respon sável pela salinização.
De um modo geral, a percentagem moderno a norte ' de uma linha Araras-Santa Quitaria é, em média, 111,5% e maior que ao sul, com 104,8% indicando uma razão recarga/água retira da maior nos primeiros poços.
Com relação â mudança da concentração de 1 4C era função
do tempo,em um aqüifero explorado, podem sei observados, prin-cipalmente, três tipos de comportamento:
(a) A concentração de * c decresce durante a expio? ração. Geralmente, isso significa a mobilização de água velha .' profunda, muitas vezes acompanhada p o r um aumento na concentra--ção de sais.
14
(b) A concentração de 4 C cresce durante a expio -ração. Neste caso, a água velha é consumida e substituida por* água nova que, em geral, provoca mudanças na composição química.* (c) A concentração nãoomuda durante a exploração , significando que as condições hidráulicas naturais não foram al-teradas durante o período de observação. Este último ê certamen-te o caso mais favorável.
Nossos poços apresentam notáveis mudanças(visual! -zadas na Figura 13) somente em poucos casos. O poço n9 2 , entre'
a 2a e a 3? coleta, mostra um comportamento de estresse do tipo*
a, porém, praticamente sem mudança na química, fato este que a-põia nossas considerações sobre as causas da salinização feitas
acima. Entre a 3a e a 6? coleta, a recarga restabeleceu o
esta-d o inicial que resulta num comportamento formalmente pareciesta-do ' com o do tipo b . Do mesmo jeito, o poço 15 (com uma vazão de qua se 17m Ai) 1 obviamente estressado no início do período de obser-vação, foi recarregado com um volume tão grande que a mistura re sultante no aqüífero mostra a concentração de C praticamente '
" do ano ". 0 comportamento do poço 1 foi semelhantetN© poço 14
existe estresse crescendo entre a Ia e a 4? coleta.
N o resto dos poços as mudanças são pequenas e insignificantes, (poder se até afirmar que a boa constância dos valo
5.3.3. Medidas de Trício
A concentração de trício na chuva no hemisfério sul, depois do término dos testes nucleares na atmosfera, caiu continuamente desde 1963, aproximandose, na nossa latitude geo -gráfica, de valores no limite de deteção em medidas de rotina1
(que em nossa aparelhagem ê da ordem de uma unidade de Trício, 1 U.T.). Os valores para Fortaleza, compilados na tabela 10, ' demonstram este fato. No entanto, ê possível que a tendência ' de decréscimo seja modulada pelo efeito sazonal que motivou a série de valores relativamente altos na estação chuvosa de ' 1982, uma vez que, durante este período de predominância dos Alísios do Nordeste as massas de ar úmidas que provocam as chu vas, sio originadas, peio menos em parte, no Hemisfério Norte, onde a concentração de trício na atmosfera é elevada em rela -ção S do Sul.
Na primeira amostragem dos poços foram encontrados* valores bem acima dos atuais, como no caso dos locais 1,3,5,8 e 11, indicando que estes poços receberam recarga significati-va na época dos testes nucleares e que o tempo de permanência1
da água no aqüífero é suficientemente grande para conservar a memória ( em torno de uns 10 anos) destes eventos.
De um modo geral,todos os poços pesquisados contem1
tricio como mostra a Tabela 9, com excessão do poço 7 que, con siderando que o limite de deteção de nossa aparelhagem é da or dem de 1U.T., exibe uma concentração insignificante de pratica mente zero.
Os valores médios para as coletas individuais reve-lam uma tendência ao decréscimo entre a 19 e a 5a coleta. Este
fenômeno certamente não é causado por um envelhecimento, seja* por decaimento radioativo em um reservatório isolado ou por ' mistura de água velha (sem trício) com água nova em proporção* crescente da primeira componentet mas, pelo contrário, por uma
ativida-ie natural diminuindo, aproximando-se do nível antes dos testes nu-cleares (entre 1 e 2 U.T.l, que faz coro que a água dos últimos anos contenha menos trlcio do que a água que tem uma componente de em ' torno de 20 anos de idade.
Os dados de trlcio em sinopse com os de Carbono-14 (ver fi-gura 91 ilustram melhor este fato. A reta inclinada caracteriza ã-guas que exibem uma correlação entre a percentagem moderno e a con-centração de trlcio, devido ao fato de o tempo de residência ser ' maior que a meia vida do trfcio; assim a concentração de trfcio é determinada pelo decaimento radioativo do trício que entrou no -: ' aqüífero na época dos testes nucleares (quando o nível de atividade na chuva foi de até 150 vezes acima do normal). Pontos distantes ' da reta pertencem a poços com tempo de residência da água menor que a meia vida do trício, poços com "memória curta", portanto, cuja ' concentração de trlcio é dominada por aquela da recarga.
5.3.4. Medidas Hidroquímicas
A concentração de íons nas águas dos aqüíferos pode ser l
correlacionada com o tipo de rocha» do reservatório e do solo que a água atravessa durante a infiltração, refletindo a litologia e o tipo e grau de intemperismo e condições de alteração dos minerais.
0 aqüífero na ãrea de estudo é do tipo cristalino, onde a água está em contato com cocha primária. Em clima tropical e neste' tipo de rocha, o mecanismo de dissolução predominante é a hidróli-se dos silicatos enriquecendo a água em Na+> K+, Mg , C a2 + e HCO3
(SCHOELER, 1962; HEM,1969). O sódio pode vir da alteração de plagio clásicy, o potássio dos feldspatos potãssicos e biotita, o cálcio' dos plagioclãsios,piroxênios e anfibõlios, o magnésio do piroxênios e anfibólios.
Damos como exemplo a hidrÕlise dos plagioclãsios a l b i -ta e anorti-ta.
2NaAlSi3O8 + 11H2O + 2CO2 + AljSijOg COH) 4 + 2Na+ + 2HCO3 + 4Si(CH)4
Albtta Caolinita
CaAl2Si208 + 3H2O + 2CO3 •• A l2S i205 COH] 4 + Ca2+ + 2HCO3
Anortita Caolinita
Com as determinações das concentrações dos íons maio -res classificamos as ãguas em cada coleta usando o c r i t é r i o a seguir. Os resultados estão mostrados nas fichas dos poços no anexo 1.
Este c r i t é r i o consistiu em escrever os símbolos qulr:
.cos dos íons com mais de 33% em per cent agem de anions e de cã -tions, utilizando uma ordem decrescente, primeiro de anions e a seguir de cãtions. (0 uso deste c r i t é r i o foi adotado por achar a classificação f e i t a através do» triângulo de Piper muito grossed ra em nosso caso, uma vez que as ãguas seriam caracterizadas,in-discriminadamente, como mistas na maioria dos poços).
A determinação do caráter químico através deste c r i t é -rio permite observar as modificações da qualidade química com o tempo de permanência nos poços com mais de uma c o l e t a . De um mo-do geral houve uma tendência para os poços com ãguas cloretadas* conservarem e s t e tipo de caráter, como foi o caso dos l o c a i s 3, 4, 10, 11, 12 e passarem a cloretadas-bicarbonatadas após a 3(poço 5 ) , 4 3(poço 13,14) e 5 coleta 3(poço 6 ) . Também é p o s s í vel observar que nas ãguas com as mais altas condutividades e l é -tricas (maior do que 2000pS/cm) hS predominância de cloretos e
Procurando índicios para mudanças químicas durante a permanência da água no aqüífero calculamos o SAR que poderia indi. car trocas iõnicas da água coro a matriz c r i s t a l i n a (ver tabela 17 e figura 12). De fato constata-se entre a 1- e a 5a coleta uma pe
quena diminuição (.porém estatisticamente não s i g n i f i c a t i v a ) no valor médio de SAR, que indicaria uma troca de Na+ por Ca++ e
Mg . Alguns poços individuais apresentam mais claramente e s t a ' tendência, como por exemplo o poço no local 13 que muda o cará -ter catiônico de tCa,Na) para (.Ca) na 4- c o l e t a , v o l t ando para (Na, Ca) depois da recarga,na 6- c o l e t a .
Uma sinopse das concentrações de sais-através da con-dutividade e l é t r i c a - com a concentração de C,apresentada na fi^ gura 13 , permite obter conclusões de importância fundamental:
(i) A distribuição aleatória dos pontos (céu e s t r e l a do) indica que nâo e x i s t e uma correlação entre salinidade e o tem po de permanência da ãgua no aqüífero.
( i i ) Este fato expressa-se ainda mais claramente ' quando traça-se a evolução da salinidade nos poços individuais , (para as águas onde houve mudanças na "idade" e onde uma compa -ração entre coletas é possível como nos poços 2,14 e 15) (ver Figura 13), As mudanças são, basicamente horizontais mostrando , assim, que o tempo de permanência da ãgua no aqüífero não in flui decisivamente para a concentração de s a i s , através da dis -solução da rocha matriz.
ternas, com os s a i s entrando no aqüífero através da recarga. Os processos possíveis responsáveis pela salinização são, portanto,
5.4. Pi agnóstico dos poços individual»
Na discussão sobre o aspecto de p o t a b i l i d a d a das ãauas consideramos os Limites I n t e r n a c i o n a i s mostrados a
Catgxnente Cálcio Magnésio Sõdio Cloreto 150 Máx. até (ppm) - 200 125 200 250 Caiponente Sulfato Bicarbonato Nitrato 1 Elites at* 250 500 a t* 45
E na c l a s s i f i c a ç ã o das águas para a A g r i c u l t u r a usamos o d i a g r a
-ma de perigo de sódio ( dado pelo v a l o r da razão de a d s ^r ç5o ^e
sõdio), pelo v a l o r da condutividade e l é t r i c a a t r a v é s do diagrama* da figura 1-4.
As ãguas analisadas têm,na sua maioriafboas Condições1
de p o t a b i l i d a d e . Nenhuma delas apresentou excesso de » u i fa t o n e m
de bicarbonato e somente uma, a de n9 6 , apresentou valv«L.es a ^ ^
do l i m i t e para magnésio,e e s t a s águas tiveram \ .imbém em todas as c o l e t a s excessos de c á l c i o , sódio e c l o r e t o .
Excessos de sódio apresentaram os l o c a i s 11 t c o l e t a s 1 a 3) e 42; e s t a s ãguas tiveram também valores de c l o r e |o s a Cim a«
do l i m i t e . 0 l i m i t e de c á l c i o foi também u l t r a p a s s a d o w i a s •
águas dos poços 4 ( Ia e 4- coleta ) , 10 (nas 4 coletas), ^5 j-^a
coleta) , 37 e 42.
O componente que mais u l t r a p a s s o u os l i m i t e s , je p ot a b i
lidade foi o c l o r e t o que além dos poços d i s c u t i d o s e s t ^ v ç também em excesso nos poços 3 ( 3a e 4a) , 4 (todas) , 5 ( Ia) , ]»» (to<3as)
14 ( Ia e 3a) , 15 ( t o d a s ) , 25, 27, 26, 32, 35, 37 e 38.
A c l a s s i f i c a ç ã o das ãguas para a i r r i g a ç ã o , f«Mta a t r a -vés do g r á f i c o da figura 14, mostra que a maioria da.s águas é
do tipo C3~si # o u s eJa» t e m alta salinidade e são fracamente sõdl
cas. Estas águas sõ devem ser utilizadas em solos bem drenados e para plantas com boa tolerância s a l i n a .
Estão fora desta c l a s s i f i c a ç ã o os poços 2,7,22,30 e 40 com ãguas do t i p o C2~S^, com salinidade media e fracamente sôdi
-ca, podendo ser utilizadas sem perigo para qualquer tipo de cultu ra. Os poços 4 e 6 (4- c o l e t a ) , 8 e 15 ( Ia, 2? e 3- coleta ) e
37 com águas do t i p o C.-S. com salinidade muito forte e fracamen-te sôdi cas, sõ devem ser utilizadas para plantas com altíssima re s i s t ê n c i a salina. Os poços 6 ( l - , 2 - e 3- coleta ) e 42 com água ' do tipo CJ-S- que além de salinidade muito forte são mediamente ' sõdicas só devem ser usadas para plantas com altíssima resistên cia salina e em solos de textura grosseira ou ricos em matéria or gani ca. Um único poço, o de número 11, teve água do tipo C3-S2 , que, como a maioria das ãguas da região, sõ ê aconselhável para plantas com boa tolerância salina e em solos de textura grosseira ou ricos em matéria orgânica.
Outros dados e observações que podem ser de interesse ' para exploração dos poços encontram-se nas fichas compiladas no anexo 1.
6. RESUMO DOS RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Nordeste brasileiro foi profundamente marcado por ' uma estiagem prolongada de quase cinco anos. Acompanhamos durante • este período de condições excepcionais, através de medidas de C,
l 80 e Trício e análise química, uma série de 35 poços na região '
do açude Araras no Vale do Rio Acaraú, pertencendo ao Sistema Cris talino do Nordeste.
Todos os poços, com excessão de dois, exibem valores de 1*C acima de 95% moderno, indicando um sistema aberto com recarga regular.
Esperávamos encontrar grandes variações na concentração de C,devido a uma exploração maior que a recarga, acompanhadas •
por um "envelhecimento" da água bombeada. Para a nossa surpresa ' as mudanças ocorridas nos poços foram muito pequenas, apesar do ' período prolongado de pluviosidade abaixo do normal. Isso signify ca que o uso da água foi adequado mesmo nestas condições de recar ga difícil. Obviamente, os poços do cristalino, normalmente com ' baixa vazão, de uns metros cúbicos por hora somente, são exatamen te por isso, bem protegidos contra uma exploração excessiva. Pare ce-nos significativo que os poç6s 14 e 15, que mostram uma varia-ção mais forte no l 4C são, com 11,3 e 16,9 m^/h, os estes de '
maior vazão.
18 16
Valores quase constantes da razão isotópica O/ 0 nos poços e sua semelhança com a da chuva revelam que a recarga é fei^ ta exclusivamente com águas pluviais (ver cap. 5.3.I.). o Açude1
Araras, pensado inicialmente como um fator de influência na re carga através de fendas de grande alcance, não mostrou nenhum e -feito sobre a renovação do aqüífero cristalino na região.
A associação da condutividade elétrica (como medida da* t concentração total de sais)! percentagem do C moderno (como
me-dida do tempo médio de permanência no aqüífero) fornece evidência direta que a salinidade é proveniente de causas externas (cap.5.3. 2,e 5.3.4).
Não existe correlação entre tempo de permanência da á-gua no aqüífero e a concentração de sais. Os únicos poços com ' água não recente apresentam qualidade excelente e as pequenas
mu-danças ocorridas devido a exploração excessiva durante a seca ' não são acompanhadas por uma deteriorização da qualidade da água (ver figura 13). Concluímos, portanto, que a salinidade é causa-da pela lixiviação dos aerosols de deposição seca durante a esti agem e dos sais contidos nos solos e no manto de intemperismo du rante a percolação no processo de recarga.
Como os aerosols são igualmente distribuídos enquan-to a condutividade elétrica varia de um faenquan-tor de aproximadamente 10 na área pesquisada, é evidente que o segundo processo é predo minante na salinização do aqüífero. Poços ligados a fendas que ' recebem alimentação direta (por águas pluviais escoando superfi-cialmente) apresentam baixa salinidade e aqueles de alimentação' indireta (infiltração através de um manto de intemperismo) eleva dos teores de sais.
0 Plano de Aproveitamento Integrado dos Recursos Hí-dricos do Nordeste do Brasil (SUDENE-1980) sugere a exploração ' das reservas do sistema cristalino com o objetivo de "melhoria ' dos índices de salinidade, assegurada pela renovação de suas á-guas através de recarga anual". Pelos resultados desta pesquisa' tais medidas terão um efeito duvidoso pois, com as causas de sa-linização sendo externas, uma roera diminuição do tempo de perma-nência da água no aqüífero não t^era efeito positivo.
Seria necessário provocar uma renovação seletiva,por exemplo, por um bombeamento forçado logo após o início da época' chuvosa, excluindo, assim, a recarga com as primeiras chuvas , pois são estas as que causam uma lixiviação mais forte.
Esta medida é difícil de ser executada tendo em vista a dúvida anual sobre a continuação das chuvas esperadas com tan-ta angústia.
Local
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 L O C A L AmanaiaraRiacho dos Porcos
Campo de Aviação Taboleiro Trapiã Fazenda Timbaúba Fazenda Surubim Fazenda Experimental Fazenda Itú Fazenda Potrinha Praça Senador Pompeu Irajá Mulungu Velho Fazenda Nova Fazenda Jatobá MUNICÍPIO Reriutaba ii i i Ipú Santa Quiteria ti i i it Hidrolândia Profundidade Perfurada (m) 50 42 40 85 60 35 32 40 50 44 41 60 60 70 60 Vazão (m3/h) -4,0 2,4 2,0 1,0 3 , 2 2 , 4 4 , 0 2 , 0 25,5 1,2 14,0 1,5 11,3 16,8 Nível Estático (m) 3 , 1 -9,1 19,0 6 , 0 12,0 8 , 4 4 , 0 7 . 0 8,0 6,0 2,0 3,0 1,6 11,8 Nível dinâmico (m) -27,0 -21,0 21,0 18,0 25,0 26,0 32,0 14,0 52,0 30,1 20,0
Local N9 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 l. O C A L M V w tX &J Malhada Grande Santa Cruz Bairro Cario Bairro S.Luiz Areias Quandú Mufuabal Otavilândia Anontado Olheiro Faz.Refrigério Trav.Miguel Vitor Alegria
Faz. Bom Jesus Faz.Barrinhas Faz.Jatobá
Faz.Lagoa do Canto São Bento
Inst. Júlia de Andrade Faz. Nova Colombia Faz. Lagoa Faz. Tinibaúba MUNTCÍPTO Araras Araras Reriutaba Reriutaba Reriutaba Reriutaba Reriutaba Ipú Ipú % Ipú Ipú Ipú Ipú Ipú Ipú Ipú Ipú Ipú Santa Quiteria Santa Quiteria Santa Quiteria Santa Quiteria Profundidade Perfurada (m) 60 42 60 54 54 48 60 60 54 66 66 60 60 50 54 Vazão Gn3/h) 11,4 6,2 10,2 7,0 7,6 0,25 9.5 3,1 5.1 14,3 11,4 11,4 9,0 3,0 8,7 Nível Estático Cm) 4,6 6,3 3,5 3.5 7,9 1,9 1.3 5,2 4.2 5,2 1,7 1,8 2,6 6,3 10,7 Nível Dinâmico Cn»> 38,3 23,7 41,8 37,6 29,4 36,8 44,9 35,5 36,0 37,2 51,0 41,6 22,3 6,0 22,0 IO
r (VAI l. Benedito leriutaba anta Quiteria obrai raras ^ V MÊS A N O i > v 1981 1982 1983 198A 1981 1982 1983 1984 1981 1982 1983 1984 1984 1984 Jan. 118,4 119,8 1.5 143,5 51,0 77,5 3 , 0 115,0 30,2 44,4 2 , 0 73,9 155,9 132,1 Fev. 86,4 225,5 203,6 220,2 17,6 97,2 78,0 49,0 50,3 171,1 99,1 40,5 124,4 22,0 Mar. 264,8 222,8 170,7 506,9 328,0 197,0 103,0 348,0 203,9 156,4 24,1 311,7 366,6 337,3 PRECIPITAÇÃO A b r . 137,5 222,0 131,0 447,0 39,0 193,0 72,0 345,0 * 25,6 146,0 -249,8 273,0 281,3 Maio 86,5 98,0 42,5 325,5 36,4 47,0 32,0 197,0 29,0 41,7 -48,0 159,0 138,8 TOTAL (mm} J u n . -42,0 -24,9 -64,0 -2 , 0 -64,1 48,0 48,6 Jul. — 25,0 -38,3 -18,0 -11,6 16,2 10,0 Ago. 21,5 8 , 0 3 , 5 -18,3 7,0 -0 , -0 8,0 Set. -4,2 -2,0 -0 , -0 0 , 0 Out. -8,5 -16,6 — -0 , -0 0 , 0 Nov. 25,0 -17,0 -0 , -0 5,8 Dez. 57,3 65,0 11,8 46,2 68,2 -26,0 41,4 -0 , -0 8 , 4 TOTAL 797,4 1036,6 564,6 1790,3 540,2 611,7 288,0 1162,0 400,7 568,6 125,2 799,6 1143,1 392,0
Local N9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 MÉDIA L O C A L Amanaiara Riacho d o s P o r c o s Campo de A v i a ç ã o Taboleiro Trapiá Faz. Timbaüba Faz. Surubim Faz. Experimental ffcz. I t ú Faz. Potrinha Pça. Senador Pompeu I r a j i Mulungu Velho Faz. Nova Faz. Jatobá 5180%o 1- Coleta -2,3 -3,6 -4,8 -3,2 -2.9 -2,5 -4.3 . -2,6 -3.2 -2,5 "2,4 -3,1 +0,1 -2,3 -2,7 -2,8 + 0,3 2- Coleta -2,5 -4,3 -4,5 -3,4 -3,0 -2.6 -3,7 -2.1 -3.1 -3,6 -2,9 -3,5 -2,9 -2,3 -3,2 + 0,2 3^ Coleta -2.V -3,7 -4,1 -3,2 -2,3 -3,0 -3,4 -1.1 -2,9 -3,5 -3,2 -3.0 -1,1 "2,3 -2,3 -2,8 + 0,4 4- Coleta "2,5 -3.7 -3,7 -2,5 -2,3 -2,4 -3,5 0,0 -1.-4 -2,4 -2,7 -2,9 -2,9 - 2 , 5 + 0,3 6a Coleta - 3 . 8 -2,5 - 3 , 4 --3,4 -3,0 -3,2 + 0,2
, 1 8
TABELA 4 - Medidas de 6 0 nas águas dos poços (5a- c o l e t a )
N9 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 V£DLA RG 1728 1727 1715 1714 1712 1713 1711 1717 1716 1718 1719 1720 1721 1722 1723 1724 1725 1726 1732 1731 1730 L O C A L Malhada Grande Santa Cruz B. Cario B.S.Luiz Areias Quatdú Mufunbal Otavilãndia I Atentado Olheiro
Fazenda Ref rigêrio Trav.Manuel VLtor Alegria » Faz .Bom Jesus
Faz.Barrinhas Fazenda Jatobá Faz .Lagoa do Canto São Bento
Inst.Jülia de Andrade Faz .Nova Colanbia Fazenda Lagoa MUNICÍPIO Araras Araras Rsriutaba RerLutaba Rsriutaba Rsriutaba Rsriutaba Ipú IpÚ Ipú Ipú Ipú Ipú Ipü Ipú Ipú Ipú Ipú Santa Quitaria Santa Quitéria Santa Quitéria 9 6180%o -3,2 - 0 , 8 -2,8 - 3 , 1 -3,4 -3,5 -3,4 -3,4 -2,9 - 3 , 1 -3,5 - 4 , 1 -4,0 -3,8 - 3 , 3 -3,0 -1,9 -3,2 - 2 , 1 - 3 , 1 -1/7 -3,0 + 0 , 2
16 17 18 19 2<T 2 1 18 18 16 L O C A L Jatobá Balneário Varjota Sangradouro Fazenda Serrote Santa Teresa Pereiros MEDIA Sangradouro Sangradouro J a t o b á COLETA Outubro/83 Outubro/83 Outubro/83 Outubro/8*3 Outubro/83 Outubro/83 Outubro/83 Janeiro/84 Agosto/84 Agosto/84 Condutividade (US/cm) 419 JO7 379 415 411 435 408 422 238 160 íl 80 X o • 6,1 • 5,8 + 5,8 • 5,9 + 6,2 • 6,5 • 6,1 • 6,1 - 0,8 + 0,6
D A T A Jan./84 Fev./84 Har./84 Abr./84 Ma*L./84 Jun./84 MEDIA MÉDIA PON DERADA. ~ ARARAS 61 80 % o -2.7 +0.5* -5.2 -5,9 -4,6+1.0 -5.0+U.6 COiS/cm) 23 620 17tt 44 SOBRAL S18OZo +0.1 -1,4 - 4 . 3 • - 4 . 3 -5.2 -3,0+1,0 -3,5+0,7 CCpS/cm) 32 32 11 11 9 SANTA QUITÍRIA -18__ o OZo • 1 . 3 * -0.3* -3,4 -5.9 -3.2 -1,4 -3,5+0,9. -4,1+1,1 CCpS/cm) 400 278 22 10 202 180
Valores excluídos na computação da média e da média ponderada (a alta condutividade indica evaporação na garrafa),
38
18
TABELA 7 - Medidas de 6 O nas águas de chuva em F o r t a l e z a
D A T A Dez./81 Jan./82 Fev./82 Mar./82 Abr./82 Mai./82 Jun. /82 Jul./82 Ago./82 Set./82 Out./82 D6Z./82 61 80%o - 1 , 8 - 1 , 4 - 1 , 7 -2,4 - 2 , 8 -1,0 - 1 , 1 -1,1 -0,9 -0,6 -0,4 -0,2 D A T A Dez./83 Jan./84 Fev./84 Mar./84 Abr./84 Mai./84 Jun./84 JU1./84 6l80%o - 1 , 0 - 1 , 5 - 1 , 2 - 3 , 8 - 5 , 1 - 1 , 8 - 1 , 9 - 1 , 6
