Campus de Ourinhos
FERNANDO MAZZINI
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do título de Especialista em Gerenciamento de Recursos Hídricos e Planejamento Ambiental em Bacias Hidrográficas pela UNESP – Campus de Ourinhos.
Ourinhos – SP Novembro/2012
Campus de Ourinhos
ESTUDO HIDROGEOQUÍMICO EM POÇOS DE ABASTECIMENTO NA ÁREA URBANA DO MUNICÍPIO DE PIRAJU (SP)
FERNANDO MAZZINI
Orientador: Profª. Dr. Rodrigo Lilla Manzione
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado para obtenção do título de Especialista em Gerenciamento de Recursos Hídricos e Planejamento Ambiental em Bacias Hidrográficas pela UNESP – Campus de Ourinhos.
Ourinhos – SP Novembro/2012
Figura 1 - Localização do município de Piraju e distribuição dos poços amostrados neste
trabalho. ... 4
Figura 2 - Localização dos Poços em Relação à Topografia e a Drenagem ... 5
Figura 3 - O Serra Geral em subsuperfície nas proximidades de Botucatu. ... 7
Figura 4 – Detalhe da amostragem a campo. ... 9
Figura 5 – Poço utilizado na amostragem. ... 9
Figura 6 - Detalhe de poço utilizado para amostragem a campo... 10
Figura 8 - Diagrama de Piper para classificação das águas. ... 24
Figura 9 - Distribuição das águas subterrâneas de Piraju no Diagrama de Piper ... 25
Tabela 1 - Relação dos poços amostrados. ... 12 Tabela 2 - Valores de Condutividade (µS/cm), temperatura (ºC), pH, sólidos totais em suspensão (mg/L), cor (mg Pt-Co/L), oxigênio dissolvido – OD (mg/L) e alcalinidade (mg/L), das águas subterrâneas na área Urbana do Município de Piraju. ... 12 Tabela 3- Composição iônica (ânions) em mg/l, para as águas subterrâneas da área urbana de Piraju. ... 15 Tabela 4 - Composição iônica (ânions) em mg/l, para as águas subterrâneas da área urbana de Piraju. ... 16 Tabela 5 - Composição iônica (ânions) em mg/l, para as águas subterrâneas da área urbana de Piraju (continuação). ... 16 Tabela 6 - Classificação de dureza das águas. ... 22
ÍNDICE DE FIGURAS ... III ÍNDICE DE TABELAS ... IV 1 INTRODUÇÃO ... 1 2 OBJETIVOS ... 3 2.1 OBJETIVOSGERAIS ... 3 2.2 OBJETIVOSESPECÍFICOS ... 3
3 ASPECTOS GERAIS DA ÁREA DE ESTUDO ... 4
3.1 HIDROGEOLOGIA ... 6
4 MATERIAIS E MÉTODO ... 8
4.1 AMOSTRAGEMDAÁGUA ... 8
4.2 MÉTODOSANALÍTICOSDEANÁLISE ... 10
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 12
5.1 CARACTERIZAÇÃODOSPOÇOS ... 12
5.2 VARIÁVEISFÍSICO-QUÍMICAS ... 12
5.3 COMPOSIÇÃODEIÔNS ... 14
5.4 COMPOSIÇÃODECÁTIONS ... 16
5.4.1 Diagrama colunar ... 20
5.5 CLASSIFICAÇÃODASÁGUASSUBTERRÂNEAS ... 21
5.5.1 Dureza ... 21
5.5.2 Diagrama de Piper ... 22
5.6 DISCUSSÕESERECOMENDAÇÕES ... 25
6 CONCLUSÕES ... 29
1 INTRODUÇÃO
A água doce representa apenas 3% do total de água na natureza. Os restantes 97% encontram-se nos oceanos e mares salgados. A maior parte desta água doce, aproximadamente 2,3% dos 3% restantes, está congelada nas calotas polares e geleiras, ou em lençóis subterrâneos muito profundos (Porto, 1991).
Por esse motivo, preocupações atuais existem quanto à preservação desse importante recurso, sobretudo quando as atividades humanas têm contribuído significativamente para a degradação da sua qualidade, tornando impróprio seu uso para as mais diversas finalidades (Conceição & Bonotto, 2002).
A água subterrânea apresenta geralmente excelente qualidade, sendo apta para o consumo humano, muitas vezes sem tratamento prévio (ANA, 2005). Assim, essas águas desempenham um papel fundamental no abastecimento público e privado em todo o mundo, sendo uma alternativa de baixo custo, fácil obtenção e boa qualidade natural, além de grande valor econômico. Outro importante papel desempenhado pelas águas subterrâneas é sua descarga em cursos de água superficial, permitindo sua manutenção durante a época de estiagem, além de ser uma reserva estratégica menos vulnerável a eventos catastróficos, tais como vulcanismo, terremotos, enchentes, entre outros.
Uma grande preocupação, nos dias de hoje, em relação à água subterrânea, é a sua contaminação, pois mesmo o solo tendo a capacidade de imobilização de grande parte das impurezas, essa capacidade é limitada. A contaminação ocorre quando alguma alteração na água coloca em risco a saúde ou o bem estar de uma população. A contaminação da água subterrânea pode ter várias origens, principalmente por atividades domésticas (matéria orgânica e microorganismos patogênicos), industriais (componentes químicos, metais e elementos radioativos) e agrícolas (fertilizantes e defensivos agrícolas), podendo ainda afetar essas reservas as atividades minerais, exploração de petróleo e outras possíveis formas de contaminação.
O estudo hidrogeoquímico tem por finalidade identificar e quantificar as principais propriedades e constituintes das águas subterrâneas, procurando estabelecer uma relação com o meio físico. As propriedades físicas de um aquífero, como tipo de rocha, espessura, sedimento, tipo e localização, desempenham um papel importante em determinar se contaminantes da superfície da terra vão atingir o lençol freático.
O risco de contaminação é maior para aquíferos livres do que para os aquíferos confinados, porque eles geralmente estão mais próximos da superfície da terra e não têm uma camada confinante para impedir o movimento de contaminantes. O Aquífero Serra Geral é formado por rochas bastante impermeáveis originadas por derrames basálticos da Formação Serra Geral e intrusões diabásicas, dessa forma, a produção de águas subterrâneas ocorre somente ao longo de falhas e fraturas das rochas e intercalação com rochas mais permeáveis. Os basaltos afloram numa extensão de cerca de 20.000 km2, estendendo-se por toda a região Oeste e Central do Estado, localizadas em camadas inferiores aos sedimentos do Grupo Bauru. Sua espessura varia desde poucos metros, aumentando para Oeste, até 1.000 metros. O risco de contaminação pode ser considerado baixo nesse tipo de domínio aquífero, mas uma vez que as cargas poluidoras atinjam as fraturas contidas nos basaltos do Serra Geral os efeitos podem ser muito sérios e perigosos, já que a movimentação da água é rápida por esses condutos.
Nesse contexto, o município de Piraju, assim como muitos munícipios da região hidrográfica do Alto Paranapanema (UGRHI-14), explora as águas do aquífero Serra geral para abastecimento urbano, doméstico e industrial, além de irrigação. Assim, se faz necessária a caracterização hidroquímica das águas dos poços de abastecimento da cidade, cujas informações podem subsidiar a gestão das águas subterrâneas no município e na região quanto a sua qualidade e usos pela sua composição e contaminações e proteção do aquífero quanto a cargas poluidoras presentes nesses poços.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVOS GERAIS
O objetivo desse estudo foi avaliar a qualidade das águas subterrâneas na área urbana município de Piraju (SP), avaliar a hidrogeoquímica das águas subterrâneas no local, e fornecer parâmetros a futuros poços a serem perfurados na região.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Realizar amostragens das águas subterrâneas no perímetro urbano do município de Piraju (SP);
• Verificar as características físico-químicas das águas amostradas;
• Analisar a composição química das águas amostradas através de determinações analíticas quanto aos principais ânions e cátions;
• Classificar as águas amostradas quanto a sua composição hidroquímicas;
• Verificar a presença de contaminantes nessas águas e seus valores de referência; • Estabelecer relações entre os resultados encontrados e as feições hidrogeológicas da
região; e
• Fornecer subsídios para a gestão das águas subterrâneas no município e na UGRHI-14 (Alto Paranapanema).
3 ASPECTOS GERAIS DA ÁREA DE ESTUDO
A cidade de Piraju localiza-se a uma latitude de 23º11'37" S e a uma longitude de 49º23'02" W, estando a uma altitude de 646 metros. Inserido na porção sudoeste do Estado de São Paulo, na região hidrográfica do Alto Paranapanema (UGRHI-14), o município de Piraju possui uma área territorial de 505 km2, distante 340 km da capital do Estado de São Paulo (Figura 1). Segundo o censo demográfico de 2008, a população total é de 28.475 habitantes (IBGE, 2011).
Figura 1 - Localização do município de Piraju e distribuição dos poços amostrados neste trabalho.
Figura 2 - Localização dos Poços em Relação à Topografia e a Drenagem
A escolha da área para realização do estudo levou em conta alguns fatores, dentre eles a pedologia, o grau de coleta e afastamento de esgoto sanitário, o aquífero serra geral, a falta de estudos no local e a quantidades de estabelecimentos industriais e comerciais que utilizam os recursos hídricos, dentre outros.
Piraju tem coleta e afastamento de esgoto sanitário que atende 97 % do município e tratamento em relação à coleta com 95% e uma eficiência no tratamento de 78% (CETESB, 2011). Os valores são considerados ótimos, quando se compara com a média do Brasil, mas ainda não chega à universalização dos serviços.
A captação de água para abastecimento público é proveniente de manancial superficial, no caso o Rio Paranapanema, que tem uma qualidade de água que varia de Boa a Ótima (CETESB, 2011).
O saneamento básico em Piraju é efetuado pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP).
3.1 HIDROGEOLOGIA
A sub-bacia hidrográfica do Alto Uruguai insere-se na Província Hidrogeológica do Paraná, localizada na parte meridional do Brasil, correspondendo à Bacia Sedimentar do Paraná sendo preenchida por mais de 800.000 Km² de rochas vulcânicas da Formação Serra Geral. Esta Formação apresenta uma grande importância hidrogeológica, principalmente no sul do Brasil, decorrente da elevada explotabilidade das suas zonas aquíferas por meio de poços tubulares. As rochas da Formação Serra Geral trazem características de porosidade do tipo fissural, o que permite o armazenamento de água ao longo de fraturas e descontinuidades, correspondentes às zonas vesiculares e amigdaloidais de topo de derrame e zonas de disjunção horizontal. As zonas de disjunções, quando interceptadas por fraturas ou falhas, interconectam-se e podem armazenar grandes volumes de água.
De acordo com a Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler (FEPAM, 2009), as águas subterrâneas, na Formação Serra Geral, estão condicionadas a fatores de ordem genética e tectônica. Os fatores de ordem genética são condicionantes intrínsecos da permeabilidade horizontal, ou seja, esta propriedade depende das características do material, enquanto a tectônica condiciona as permeabilidades verticais, as quais interconectam as estruturas aquíferas.
Para Costa (2007), no aquífero fissural, a porosidade é meramente função das fissuras e outras descontinuidades, não se distribuindo homogeneamente em todo o aquífero, mas variando muito, de um ponto a outro. Assim, só haverá porosidade e armazenamento de água se, em determinada zona do maciço, existir fraturas. Igualmente, a condutividade
hidráulica dependerá, fundamentalmente, da presença de descontinuidades, já que a circulação da água no interior da rocha só ocorre através das fissuras.
O sistema aquífero Serra Geral comunica-se com o aquífero Guarani (que ocorre em arenito, rocha porosa, abaixo do Serra Geral, ou em lentes entre derrames vulcânicos) através de grandes fraturas existentes no basalto. Ora o aquífero fraturado fornece água, ora recebe do aquífero poroso. Onde existe a conexão entre os dois sistemas de aquíferos, dá-se a mistura de águas e, consequente, a alteração nos parâmetros geoquímicos. Outro ponto importante em relação à comunicação dos aquíferos diz respeito à possibilidade de contaminação do Aquífero Serra Geral através do sistema de fraturas e consequente difusão dos contaminantes para o Aquífero Guarani, que constitui uma reserva estratégica de água no Brasil Meridional. A contaminação pode fazer-se mais facilmente porque o aquífero Serra Geral é abastecido através das descontinuidades que se comportam como macroporos e não promovem uma filtragem natural da água que infiltra no interior da rocha.
4 MATERIAIS E MÉTODO
4.1 AMOSTRAGEM DA ÁGUA
A escolha dos poços de amostragem tomou como base o cadastro de Outorgas do Departamento de Água e Energia Elétrica, buscando uma distribuição que abrangesse a maior parte da área urbana do município. Sete pontos de amostragem foram pré-selecionados. Porém por alguns imprevistos no campo, apenas quatro pontos de amostragem foram amostrados no dias 15 de maio de 2012 (Figura 1). No campo ainda foi utilizado aparelho GPS para a leitura da coordenada do Poço, o datum utilizado foi o SAD69.
Houve a coleta de dois frascos de águas subterrâneas por poço, após escoamento do poço de 15 minutos, ou sem escoamento, no caso onde o poço estivesse em bombeamento, para que não fossem coletadas amostras estagnadas e/ou contaminadas. Utilizou-se para isso, garrafas de polietileno (PET), devidamente lavadas e, posteriormente, relavadas com água do próprio local de coleta.
O primeiro frasco, contendo 500 ml, foi conservado em caixas de isopor com gelo, e transportadas até o laboratório, da UNESP de Rio Claro, sendo este composto pelas amostras de águas subterrâneas filtradas (membrana Millipore 0,45 µm), para a determinação de alcalinidade, sulfato, fosfato, nitrato, cloreto, fluoreto.
O segundo frasco foi coletado e também filtrado na mesma membrana, ainda em campo, e preservadas em HNO3, a 2%, sendo esta amostra utilizada para a quantificação
dos teores de alumínio, arsênio, cálcio, câdmio, cobalto, cromo, cobre, ferro, potássio magnésio, molibdênio, sódio, níquel, Chumbo, selênio, silício, zinco.
Figura 4 – Detalhe da amostragem a campo.
Figura 6 - Detalhe de poço utilizado para amostragem a campo.
4.2 MÉTODOS ANALÍTICOS DE ANÁLISE
Condutividade elétrica (µS/cm), temperatura da água (ºC), potencial hidrogeniônico (pH), oxigênio dissolvido – OD (mg/L) e sólidos totais dissolvidos (STD – mg/L) foram caracterizados, com equipamentos de leitura direta, no próprio local de amostragem (YSI 556, Figura 4). O eletrodo de pH é do tipo combinado e os padrões de alta pureza utilizados para calibração foram de pH 4,00 (4,005 ± 0,010 à 25ºC ± 0,2ºC) e 7,00 (7,000 ± 0,010 à 25ºC ± 0,2ºC). O condutivímetro foi calibrado utilizando-se uma solução padrão de KCl (1,0 mmol/L) de condutividade conhecida, ou seja, 147 µS/cm à 25ºC.
A alcalinidade (1 e 500 ± 0,2 mg/L) foi quantificada por titulação com ácido sulfúrico 0,01 N (Hach, 1992). Sulfato (método turbidimétrico de sulfato de bário, 1 a 70 ± 1 mg/L), fosfato (método do ácido ascórbico, 0,01 a 3 ± 0,01 mg/L) e nitrato (redução de cádmio, 0,10 a 30 ± 0,3 mg/L) foram quantificados por espectrofotômetro Hach DR-2800 (Hach, 1992). Cloreto (0,01 a 100 ± 0,02 mg/L) e fluoreto (0,01 a 2 ± 0,01 mg/L) foram
quantificados por eletrodos seletivos (Orion) calibrados com padrões específicos para cada íon.
Os cátions alumínio, arsênio, cálcio, cádmio, cobalto, cromo, cobre, ferro, potássio magnésio, molibdênio, sódio, níquel, Chumbo, selênio, silício, zinco, foram quantificados por ECP-AES.
As análises hidroquímicas foram realizadas no laboratório de qualidade de água da Faculdade de Engenharia de Bauru (FEB) da UNESP.
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 CARACTERIZAÇÃO DOS POÇOS
A Tabela 1 apresenta a caracterização dos poços amostrados.
Tabela 1 - Relação dos poços amostrados. Poço UTM (N) Km UTM (E) Km Profundidade (m) Q (m³/h) NE (m) ND (m) 1 7.433,971 666,189 50,00 3,00 S/I S/I 2 7.438,036 664,802 120,00 6,00 30,00 38,65 3 7.432,780 666,456 82,00 12,00 17,00 22,20 4 7.432,554 666,726 78,00 3,00 18,80 23,50
Fonte: DAEM (2012). Fuso UTM 22s
5.2 VARIÁVEIS FÍSICO-QUÍMICAS
A partir das análises realizadas em campo e em laboratório, obtiveram-se os seguintes resultados mostrados na Tabela 2.
Tabela 2 - Valores de Condutividade (µS/cm), temperatura (ºC), pH, sólidos totais em suspensão (mg/L), cor (mg Pt-Co/L), oxigênio dissolvido – OD (mg/L) e alcalinidade
(mg/L), das águas subterrâneas na área Urbana do Município de Piraju.
Poço Condutividade Temp. pH Sólidos Totais
em Suspensão Cor OD Alcalinidade
1 79 23,08 5,54 0 0 6,96 18,75
2 45 22,32 6,43 0 0 8,72 21,25
3 46 22,14 5,91 7 35 8,93 33,75
Cor e Sólidos Totais em Suspensão
A cor representa à transparência da água. A Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde (2011) que condiciona limites para água no Brasil, limita o VMP (Valor Máximo Permitido) em 15 uH (Unidade Hazen) ou 15 mg Pt-Co/L. O valor do poços 3 apresentou alteração acima do VMP, isso provavelmente vem da questão que na coleta e durante as análises uma coloração amarelada, com pequenos grãos de areia no filtro, alterando também o parâmetro sólidos totais em suspensão (Tabela 2), os parâmetros podem estar relacionados a má construção ou operação do poço em questão.
Condutividade Elétrica
A condutividade elétrica é a capacidade de uma solução em conduzir corrente elétrica, sendo essa capacidade função dos íons presentes na água, na qual se espera que quanto maior a concentração iônica, maior sua condutividade. Vários fatores podem influenciar a composição iônica, tais como geologia, regime de chuvas, temperatura e pH. A média dos valores de condutividade elétrica foi de 58,25 µS/cm, sendo o maior valor caracterizado no poço 1 e o menor no poço 2.
Temperatura
Quimicamente, a temperatura exerce influência nas reações químicas ou bioquímicas e nas atividades microbianas, acelerando-as com o seu aumento. As duas principais fontes de calor são o sol e a gradiente geotérmicos no subsolo. Outras fontes de calor são as reações químicas exotérmicas e as desintegrações radioativas. Dentre os poços analisados, a temperatura média foi de 22,55ºC. O valor máximo de temperatura foi registrado no poço 1 (23,08 ºC), já no poço 3 foi encontrado o menor valor (22,14ºC), a variação da temperatura nos poços atingiu 0,94 ºC.
pH
A importância do pH é dada a sua relação com a acidez e alcalinidade, tendo suas variações bruscas associadas a despejos ácidos ou alcalinos e a predominância de fases nos processos biológicos. A hidrólise é a reação mais importante que afeta o pH de águas naturais. O pH indica o tipo de água que exerce efeito corrosivo sobre as tubulações e equipamentos de sistemas de água e esgoto, influindo na coagulação química e sedimentação em estações de tratamento de água. O valor médio encontrado para ás águas subterrâneas na área urbana do município de Piraju foi de 6,03; sendo que o valor máximo
e mínimo obtidos nos poços 2 (6,43) e 1 (5,54), respectivamente. Ao todo, 2 poços (1, 3) possuem pH abaixo do mínimo recomendado pela Portaria no 2914 de 2011 do Ministério da Saúde (de 6 a 9), a qual fornece o padrão de potabilidade de água para o consumo no Brasil (MS, 2011).
Oxigênio Dissolvido
Dentre os gases dissolvidos na água, o oxigênio, é um dos mais importantes na dinâmica e na caracterização de ecossistemas aquáticos, sendo que, em águas subterrâneas, assume concentrações conforme percorre as etapas do ciclo hidrológico. O oxigênio é um importante indicador de poluição, mostrando a redução de substâncias orgânicas e intensidade da autodepuração. Sua solubilidade na água depende, como em todos os gases, dos fatores de temperatura e pressão, ou seja, com a elevação da temperatura e diminuição da pressão ocorrem redução e solubilidade do oxigênio na água, respectivamente. Dentre todos os poços amostrados, os maiores e os menores valores da concentração de oxigênio dissolvido foram obtidos nos poços 3 (8,93 mg/L) e 1 (6,96 mg/L), respectivamente, enquanto que a média deste parâmetro foi de 7,90 mg/L.
Alcalinidade
A alcalinidade decorre da presença de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos e expressa a capacidade de tamponamento da água ou dos componentes de um efluente. Os processos de intemperismo químico (hidrólise parcial ou total) são os principais responsáveis pelo aumento dos valores de alcalinidade nas águas subterrâneas e fluviais em relação às águas pluviais. Nas amostras analisadas, o valor médio encontrado foi de 30,31 mg/L. O maior resultado obtido foi do poço 4 (47,50 mg/L) e o menor foi do poço 1 (18,75 mg/L).
5.3 COMPOSIÇÃO DE IÔNS
Na Tabela 3 constam os resultados obtidos para os principais ânions dissolvidos nas amostras coletadas na área urbana do município de Piraju.
Tabela 3- Composição iônica (ânions) em mg/l, para as águas subterrâneas da área urbana de Piraju.
Poço Fosfato (PO43- ) Sulfato (SO42- ) Cloreto (Cl-) Fluoreto (Fl-) Nitrato (NO3-)
1 0,10 < 1,0 21,38 < 0,1 0,1
2 0,20 < 1,0 < 0,1 < 0,1 2,0
3 0,42 < 1,0 < 0,1 < 0,1 1,3
4 0,35 < 1,0 < 0,1 0,13 0,8
Fosfato
O fósforo é um elemento fundamental para o metabolismo dos seres vivos e sua presença em águas naturais depende das características das rochas da região. O valor médio de fosfato é 0,26 mg/L. Todos os poços tiveram seu valores acima dos valores permitido para a Classe 2 da Resolução CONAMA no 357 de 2005, ou seja, 0,05 mg/L (CONAMA, 2005).
Nitrato
O nitrato é o poluente de ocorrência mais frequente nas águas subterrâneas. Em concentrações superiores a 10 mg/L NO3– pode causar metahemoglobinemia e câncer
(WHO, 1999; USEPA, 1995). As práticas agrícolas, incluindo o uso de fertilizantes orgânicos e inorgânicos, lavoura em áreas virgens e criação de animais são importantes fontes antrópicas deste contaminante. Outra origem está associada aos sistemas de saneamento in situ, quer por fossas sépticas quer por fossas rudimentares. Em áreas providas de esgotamento sanitário, a construção inadequada dos tanques sépticos, bem como a falta de manutenção destes sistemas, podem contribuir como focos de contaminação em aquíferos rasos, sobretudo em áreas de grande densidade populacional. A CETESB tem uma referencia de valor de Alerta de 5 mg/L, nenhum dos poços analisados teve concentração de nitrato acima do valor máximo permitido pela Portaria no 2914 de 2011 do Ministério da Saúde (10 mg/L), ou acima do valor de alerta da CETESB, o maior valor encontrado foi no poço 02 com uma concentração de nitrato de 2,0 mg/L.
Sulfato
O íon sulfato constitui a principal fonte de enxofre para os produtores primários, sendo que sua presença na água se dá pela oxidação de sulfetos ou compostos sulfatados, podendo atingir elevadas concentrações naturais devido à grande presença destes minerais, como é o caso das drenagens ácidas em algumas minerações. Já em relação ao sulfato,
todas as amostras ficaram abaixo do limite de detecção da técnica utilizada para sua quantificação, ou seja, <1 mg/L, bem abaixo do VMP da Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde de 2011 que é de 250 mg/l.
Cloreto e fluoreto
Cloro é um elemento que aparece em pequena proporção na composição química da crosta terrestre, embora se apresente em grandes concentrações nas águas subterrâneas. Quando ingerido em grande quantidade provoca reações fisiológicas, porém, em quantidades razoáveis, ele não é prejudicial à saúde humana, apenas determinando à água sabor salgado e repulsivo. As águas de despejos industriais, principalmente químicas, podem contaminar as águas com fluoreto, sendo este utilizado na proteção dentária. A falta ou excesso de flúor pode ser prejudicial à saúde e em doses muito elevadas podem levar a morte. Os valores encontrados para estes parâmetros indicam que nenhuma amostra ultrapassou o valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde, ou seja, 250 mg/l (Cloreto) e 1,5 mg/L (Flúor) (MS, 2011).
5.4 COMPOSIÇÃO DE CÁTIONS
Na Tabela 4 constam os resultados obtidos para os principais cátions dissolvidos nas amostras coletadas na área urbana do município de Piraju.
Tabela 4 - Composição iônica (ânions) em mg/l, para as águas subterrâneas da área urbana de Piraju. Poço Al As Ca Cd Co Cr Cu Fe 1 0,163 0,005 3,643 0,007 0,006 0,009 0,061 0,985 2 0,346 0,008 2,675 0,007 0,005 0,008 0,071 0,782 3 0,063 0,005 4,410 0,005 0,004 0,006 0,046 0,094 4 0,310 0,006 7,513 0,005 0,005 0,006 0,051 0,500
Tabela 5 - Composição iônica (ânions) em mg/l, para as águas subterrâneas da área urbana de Piraju (continuação). Poço K Mg Mo Na Ni Pb Se Si Zn 1 2,865 2,372 0,002 9,401 0,005 0,006 0,005 17,61 0,089 2 0,918 1,803 0,002 2,009 0,004 0,017 0,002 15,49 0,100 3 2,872 1,664 0,002 3,305 0,003 0,003 0,007 20,88 0,063 4 2,109 1,128 0,002 6,642 0,003 0,025 0,007 21,86 0,078
Arsênio
O As é encontrado na constituição de uma longa lista de minerais, em que os sulfetos, arsenetos e sulfoarsenetos são os mais comuns. Em águas naturais, o As ocorre em compostos inorgânicos e orgânicos O As é um elemento tóxico e carcinogênico. O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 0,01 mg/L para Arsênio (MS, 2011), nas águas subterrâneas de piraju não foram detectados valores acimas dos recomendados sendo que o valor máximo é do poço 02 (0,008 mg/L).
Cobalto
O cobalto é encontrado naturalmente em rochas, solos, águas, plantas e animais. As fontes naturais de emissão do composto para a atmosfera são vulcões e incêndios florestais.
As fontes antropogênicas incluem queima de combustíveis fósseis, uso de biossólidos e fertilizantes fosfatados, mineração e fundição de minérios contendo cobalto e processos industriais que utilizam compostos de cobalto.
O cobalto liberado para a atmosfera é depositado no solo e água superficial por deposição seca e úmida. No solo, o metal geralmente apresenta baixa mobilidade e forte adsorção, porém a adsorção aumenta em solos ácidos. A precipitação mineral e a adsorção são dois processos que limitam as concentrações do metal na água. Dos resultados analisados a média do metal nas águas subterrânea foi de 0,005 mg/L.
Cromo
A questão do cromo tornou-se um problema de saúde pública devido a seus efeitos tóxicos até mesmo em baixos níveis de concentração e pelo fato de que ele é amplamente distribuído no ambiente (ATSDR, 2000). O cromo é um elemento que pode ser encontrado nas águas, ar, rochas, solos e em toda matéria biológica, porém não é comum a ocorrência natural de concentrações elevadas em águas.
Normalmente, a presença de cromo em águas subterrâneas está associada à contaminação de origem antrópica, ligada a atividades como indústrias de metal e de tratamento de madeira, curtumes, mineração e processos de beneficiamento do metal, indústrias de manufaturas de pigmentos, de filmes fotográficos e de inibidores de corrosão, entre outras. O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 0,05 mg/L para Cromo (MS, 2011), nas águas subterrâneas de Piraju não foram detectados valores acimas dos recomendados sendo que o valor máximo é do poço 01 (0,009 mg/L).
Cobre
O cobre é um elemento que ocorre, em geral, em baixas concentrações na água subterrânea, devido sua pequena solubilidade A ingestão de altas doses pode acarretar, no homem, irritação e corrosão da mucosa, problemas hepáticos, renais, irritação do sistema nervoso e depressão O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 2,00 mg/L para Cobre (MS, 2011), nas águas subterrâneas de Piraju não foram detectados valores acimas dos recomendados sendo que o valor máximo é do poço 02 (0,071 mg/L).
Cálcio
Cálcio é um elemento muito ativo, não aparece livre na natureza, mas ocorrem, sobretudo, sob a forma de carbonatos (calcita e dolomita), sulfatos (anídrica e gipso), fluoretos (fluorita), fosfatos (apatita), silicatos e boratos. Geralmente é proveniente de sedimentação marinha e podem ser retirado da calcita, aragonita, dolomita, anidrita e gesso. Nas rochas ígneas e metamórficas as fontes de cálcio são os seguintes minerais: apatita, volastonita, fluorita, os feldspatos cálcicos, os anfibólios e os piroxênios. Os valores de cálcio nas amostras analisadas indicam um valor máximo de 4,410 mg/L (poço 3) e mínimo de 2,675 mg/L (poço 2).
Magnésio
O magnésio é abundante na natureza principalmente na água do mar e na crosta terrestre o encontramos na forma de magnesita, dolomita e vários silicatos, como o asbesto. Nas rochas sedimentares os minerais contendo o magnésio são principalmente as dolomitas. Nas rochas ígneas o magnésio pode ser proveniente da olivina, riotita, hornblenda, augita e nas rochas metamórficas pode estar presente na serpentina, tremolita e diopsídio. A solubilidade do magnésio também é controlada pela presença do CO2. Os valores encontrados de magnésio apontam uma média de 1,741 mg/L.
Sódio
Segundo Ursulino (1998), o Sódio apresenta uma forte reação com a água e reage rapidamente com oxigênio e halogênios, dando origem a uma extensa e importante cadeia de compostos, sendo ainda um excelente condutor térmico. A fonte primária é o plagioclásio, e como secundária os minerais de argila, as fontes mais importantes de sódio são os feldspatos. Os valores de sódio encontrados poço 01 foi o que apresentou maior
valor (9,401 mg/L) bem abaixo do valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde, ou seja, 200 mg/l para Sódio (MS, 2011).
Potássio
As fontes de potássio para águas naturais são os feldspatos, ocorrendo tendencialmente em sedimentos argilosos, frente às rochas ígneas. Sua concentração na água é menor que o sódio embora tenha a mesma capacidade de manter-se em solução até grandes concentrações. Ocorre em pequenas quantidades ou está ausente nas águas subterrâneas, devido à intensa troca iônica e ser absorvido com facilidade pelos minerais de argila e também pelos vegetais. Os valores médios obtidos de potássio para as águas subterrâneas de piraju foram de 2,191 mg/L.
Ferro
Existem abundantes fontes de ferro na crosta terrestre, sendo que ele participa da composição de vários minerais formadores de rochas. O intemperismo desses minerais fornece grandes quantidades de ferro que formam óxidos pouco solúveis na água. O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 0,3 mg/L para Ferro (MS, 2011), porem os poços 01(0,985 mg/L), 02(0,782 mg/L) e 04 (0,500 mg/L) apresentaram valores acima, pode estar relacionados a formação geológica do local ou simplesmente a oxidação do tubo revestimento, por se tratar de poços antigos.
Níquel
O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 0,07 mg/L para Níquel (MS, 2011), nenhum dos poços analisados nesse estudo apresentaram valores acima do permitido, considerando uma média de 0,00375 mg/L.
Selênio
O Selênio é um elemento essencial ou tóxico para homens e animais dependendo de sua concentração na qual é administrado. Sua deficiência é responsável por cardiomiopatias, distrofia muscular e desordens na reprodução de várias espécies animais (Aleixo et al, 2000). O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 0,01 mg/L para Selênio (MS, 2011), nenhum dos poços analisados nesse estudo apresentaram valores acima do permitido, considerando uma média de 0,00525 mg/L.
Zinco
Os níveis elevados de zinco podem causar toxidez para as plantas, microrganismos e animais, ou ainda serem adsorvidosàs argilas e à matéria orgânica, representando assim, uma fonte poluidora potencial. . A ingestão de altas doses por vários meses pode causar anemia, dano ao pâncreas e diminuição do colesterol HDL. O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 5,00 mg/L para Zinco (MS, 2011), nenhum dos poços analisados nesse estudo apresentaram valores acima do permitido, considerando uma média de 0,082 mg/L.
Alumínio
A maior parte do alumínio ocorre nos aluminossilicatos tais como argila, micas e feldspatos. O mineral de alumínio mais abundante é a bauxita, que é o óxido de alumínio hidratado. Na água, o alumínio é complexado e influenciado pelo pH, temperatura e a presença de fluoretos, sulfatos, matéria orgânica e outros ligantes.
A principal via de exposição humana ao alumínio é a ingestão de alimentos e água e a toxicidade aguda por alumínio metálico e seus compostos é baixa. A osteomalacia é observada em humanos expostos ao alumínio. Há considerável evidência que o alumínio é neurotóxico e seu acúmulo de no homem tem sido associado ao aumento de casos de demência senil do tipo Alzheimer. Não há indicação de carcinogenicidade para o alumínio. O valor limite recomendado pela Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde é de 0,20 mg/L para Alumínio (MS, 2011), porem nos poços 02 (0,346 mg/L) e no poço 04 (0,310 mg/L) esses valores ficaram acima dos Valor máximo permitido, os mesmos poços que aparecerem a contaminação por Chumbo.
5.4.1 Diagrama colunar
Diagramas colunares são utilizados principalmente para comparara as porções dos constituintes iônicos de várias análises de água. A Figura 7 exibe os valores de Ca, Mg, e N + Na, em meq/L para os quatro poços analisados.
Verifica-se no Poço 1 uma quantidade elevada de íons Na + K, denotando características de salinização dessas águas. No Poço 4 a quantidade de Ca é quase o dobro das outras amostras. Os teores de Mg não variam muito, apresentando valores entre 1,128 e 2,372 meq/L nas quatro amostras.
Figura 7 - Diagrama colunar para Ca, Mg e N + Na (meq/L) nos quatro poços analisados.
5.5 CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS 5.5.1 Dureza
Os termos duro ou mole são muito antigos e costumeiramente aplicados às águas, os quais tiveram origem no discurso de Hipócrates, o pai da medicina, em seu tratado de higiene pública "Ar, Água e Localidades" (Baker, 1949; apud Todd,1980). O seu significado popular está relacionado com o comportamento da água quando entra em ebulição ou quando sofre adição de sabão (Bonotto & Mancini, 1992). A dureza é uma medida baseada no teor de cálcio e magnésio da água. A dureza relativa ao CaCO3 (mg/L) é obtida pela equação (Todd, 1980):
DT = 2,5Ca + 4,1Mg Onde:
DT = dureza total (mg/L); Ca = teor de cálcio (mg/L); Mg = teor de magnésio (mg/L).
A Tabela 5 representa a classificação das águas em relação à sua dureza de acordo com Sawyer & McCarty (1967).
Tabela 6 - Classificação de dureza das águas. Dureza (mg/L de CaCO3) Classificação das águas
0 - 75 Mole
75 - 150 Moderadamente dura
150 - 300 Dura
Maior que 300 Muito dura
Fonte: Sawyer & McCarty (1967).
Portanto para as águas subterrâneas da área urbana do município de Piraju temos:
Tabela 7 - Dureza Total dos Poços. Poço Dureza Total mg/L
1 18,83
2 14,08
3 17,85
4 23,41
Todas as amostras das águas subterrâneas da área urbana do município de Piraju podem ser classificadas como moles, uma vez que o maior valor obtido foi de 23,41 mg/L (Tabela 6), bem abaixo do limite da faixa que varia de 0 a 75 mg/L.
5.5.2 Diagrama de Piper
O Diagrama de Piper, proposto por PIPER (1944), é um método utilizado para águas naturais que utiliza, como variáveis, três constituintes catiônicos (Na++K+, Mg2+ e Ca2+) e outros três aniônicos (HCO3-+ CO3-2, SO4-2 e Cl-). Assim o caráter químico
essencial da água pode ser indicado graficamente através da plotagem em coordenadas trilineares.
Este diagrama combina três diferentes campos para plotagem, sendo dois campos triangulares e menores, situados abaixo, à direita e à esquerda, com escalas de leituras expressas em porcentagem. Assim, dois pontos são marcados, em cada triângulo, e indicam as concentrações relativas dos vários constituintes dissolvidos na amostra de água. O campo central maior é usado para mostrar o caráter químico total da água, através de uma terceira plotagem de ponto, que é a intersecção obtida pela projeção das plotagens dos cátions e dos ânions (Figura 8). A posição obtida indica a composição relativa da água em termos de pares cátion-ânion, que corresponde aos quatro vértices do campo central.
O campo central maior discrimina distintos tipos químicos de águas:
- águas bicarbonatadas cálcicas;
- águas bicarbonatadas sódicas;
- águas cloretadas sódicas;
- águas sulfatadas cálcicas.
O tipo químico catiônico e aniônico predominante pode ser obtido nos dois campos triangulares menores (Figura 8). Quando obtidos todos os resultados para os cátions e ânions, eles serão plotados no Diagrama de Piper.
Para a Distribuição foi utilizado a Software Livre GW_Chart (Winston, 2000), assim com a locação dos pontos no foi elaborado o diagrama de Piper ilustrado na Figura 9.
Figura 9 - Distribuição das águas subterrâneas de Piraju no Diagrama de Piper
Observando os resultados obtidos através das plotagens no diagrama de Piper, obteve-se que três pontos tendem a ser a ser uma água bicarbonatada cálcica e um ponto tende a ser Cloretada Sódica, assim pode se afirmar que a tendência das águas da zona urbana do município de Piraju tendem a ser bicarbonatada cálcica.
5.6 DISCUSSÕES E RECOMENDAÇÕES
Quanto a classificação da água no quesito dureza, os resultados foram de uma água mole, que é considerada boa para o uso e consumo, a classificação de acordo com o diagrama de Piper as amostras tendem a ser bicarbonatada cálcica.
Quanto a qualidade da água do local depois de realizada a coleta, preservação, transporte e finalmente a análise dos elementos físicos e químicos, sendo em campo ou em laboratório encontrou-se elementos fora dos padrões especificados nas portarias, resoluções ou recomendações de órgãos técnicos.
Um dos itens encontrados acima dos padrões de potabilidade são o alumínio e o chumbo nos poços 02 e 04, os mesmos estão acima dos valores máximos da Portaria nº 2914 (MS, 2011), o chumbo é um metal presente nos derivados do petróleo como o diesel e a gasolina assim, foi traçado um mapa das áreas contaminadas declaradas contaminadas pela CETESB.
A Figura 10 delimita raio de 500 metros, conforme Resolução SES/SERHS/SMA nº 3 de 21/06/2006, da área declarada contaminada pela CETESB de acordo com relatório publicado (CETESB, 2011).
Figura 10 - Delimitação da área contaminada declarada contaminada (CETESB 2011).
Ambas as áreas marcadas em são de origem de postos de combustíveis com poluentes de combustíveis líquidos e solventes aromáticos, assim podemos explicar a contaminação por chumbo no poço 04. Porem a contaminação no poço 02 não há estudo ou
declarado contaminação, pois é sabido que a maioria das áreas declaradas contaminadas da CETESB é relacionada a Postos de Combustíveis, com poucos estudos de outras áreas.
O cadmio também foi encontrado acima dos padrões de potabilidade (MS, 2011) nos poços 01 e 02 também têm relações com combustíveis e lubrificantes, assim relacionados com o transporte e manuseio de combustíveis, também utilizados em tintas e baterias.
No caso do Alumínio encontrado acima do limite nos poços 02 e 04, as fontes de contaminação antropogênica em águas subterrâneas são em geral diretamente associadas a despejos domésticos, industriais e ao chorume oriundo de aterros de lixo que contaminam os lençóis freáticos com microorganismos patogênicos (Freitas & Almeida, 1998). Além de promoverem a mobilização de metais naturalmente contidos no solo, como alumínio, ferro e manganês (Nordberg et al., 1985).
Assim pode ter sido provocada pela poluição antropogênica em consequência da presença antigos de lixões, valas negras e antigas fossas na região. A composição deste cenário pode levar a uma contaminação do lençol freático, pelo líquido que percola através do solo e que é proveniente tanto dos lixões (no caso, o chorume) como do próprio esgoto in natura liberado pelas fossas e valas da região.
Piraju é uma cidade com mais de 130 anos de criação e não existe mapeamento de onde era depositado o lixo há tempos atrás, o poço 04 atualmente é o distrito industrial da cidade que no local temos uma transportadora, madeireira com tratamento para madeira em autoclave, usina de concreto, metalurgia, fabrica de tubos e postes e uma faculdade, a parte de tratamento de madeira os principais produtos utilizados são constituídos pela associação de vários sais: sulfato de cobre, bicromato de potássio ou sódio, sulfato de zinco, ácido crômico, ácido arsênico, ácido bórico e outros compostos.
Na região do poço 04, o atual distrito industrial, também não há coleta de esgoto pela concessionária de esgoto, sendo a disposição final de esgoto em fossas sépticas e até fossas negras, indo de acordo com (Nordberg et al., 1985).
Embora a UGRHI-14 possua muitos municípios de pequeno porte como Piraju, seus mananciais subterrâneos não se encontram livre de contaminações. Os resultados obtidos nesse estudo demonstram que existe uma necessidade latente de aumentar a intensidade e frequência do monitoramento das águas subterrâneas na região, e não somente ir de encontro a esses problemas quando a contaminação for declarada e os danos à saúde humana e ambientais já estiverem ocorrendo. As águas subterrâneas geralmente não são incluídas nos planos de gestão de recursos hídricos, justamente pela falta de dados
e estudos, além de estarem menos visíveis que as águas superficiais. Para que o desenvolvimento chegue a essas regiões, mas de maneira sustentável, é preciso determinar o potencial de exploração dos recursos naturais, e a água é o elemento central nessas discussões.
6 CONCLUSÕES
A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que:
- A amostragem foi eficiente para caracterizar hidrogeoquimicamente as águas dos poços estudados;
- As águas amostradas tendem a ser bicarbonatada cálcica;
- Existem problemas de contaminação antrópica relativos a essas amostras; - Os níveis de sais merecem atenção, assim como Al, Pb e Ca;
- Recomendam-se reanálises dos itens com problemas para confirmar a contaminação; e
- Recomenda-se o monitoramento das águas subterrâneas nos poços de abastecimentos de todos os municípios da UGRHI-14.
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