Investigação de aquífero fraturado para entendimento de fluxo e transporte de contaminantes clorados: estudo de caso em Valinhos, SP

Casos de contaminação de aquíferos fraturados são bastante complexos, tendo em vista a heterogeneidade das redes de fraturas, e no geral, sua investigação demanda a utilização de técnicas pouco usuais, como por exemplo o imageamento acústico e a perfilagem de velocidade de fluxo de água. Na área de estudo, localizada em Valinhos/SP, o uso inadequado de solventes organoclorados no passado ocasionou a contaminação do aquífero raso em duas áreas, e o aparecimento de concentrações no aquifero profundo levaram a condução do atual trabalho, que teve como principal objetivo a elaboração de um modelo conceitual de fluxo de água e transporte de contaminantes no aquífero cristalino. Previamente à investigação do aquífero fraturado, foi realizada uma análise de trabalhos existentes, incluindo a interpretação de lineamentos, levantamentos geológicos além de perfilagens geofísicas de superfície. Em cada área investigada, foi realizada a perfuração de um poço profundo e aplicadas as técnicas de perfilagens de raios gama, cáliper, flowmeter, imageamento acústico, além da filmagem do poço e realização de ensaios hidráulicos nos dois pontos perfurados. Para caracterização química do aquífero fraturado, foram realizadas coletas de água subterrânea em intervalos selecionados com a utilização de obturadores pneumáticos. As cargas hidráulicas medidas durante a amostragem também auxiliaram no entendimento da direção do fluxo de água. O aquífero cristalino é formado por rochas gnáissicas e se encontra bastante fraturado e intemperizado, principalmente na porção superficial da rocha (até aproximadamente 65,0 m) onde as maiores velocidades de fluxo de água também foram observadas. A rocha sã possui uma menor densidade de fraturas e predominância de minerais mais claros. As fraturas de baixo a médio angulo de mergulho (Grupo 1) são as mais frequentes em ambas as perfurações e possuem direção principal N-S a NE-SW. São observadas, no geral, exercendo grande influência sobre o fluxo de água, principalmente na porção alterada do gnaisse. Fraturas com ângulo elevado de mergulho, classificadas como Grupo 2 (paralelas à foliação) e Grupo 3 (direção NW à W), são também observadas ao longo de toda a perfuração estabelecendo a conexão hidráulica entre as fraturas do Grupo 1. Em menor proporção, são ainda verificadas fraturas com ângulos de mergulho >40 ° pertencente aos Grupos 4 (NE-SW), 5 (E-W), 6 (NW-SE) e 7 (E-W). O fluxo de água subterrânea se mostrou descendente na porção superior da rocha alterada e ascendente na porção mais profunda, possivelmente direcionando a água subterrânea para a região de transição da rocha mais alterada para a rocha sã (entre 61 a 65 m de profundidade). Apesar do fluxo ascendente em profundidade, o bombeamento de poços tubulares existentes no entorno ao longo dos anos, favoreceu a migração dos contaminantes para porções mais profundas. Os contaminantes observados no poço tubular P6 possuem maior semelhança com os contaminantes observados na Área 2, e ambos estão localizados entre lineamentos NW-SE, indicando uma possível influência dos lineamentos no controle sobre o fluxo de água. No entanto, para entendimento do transporte dos contaminantes em área, é necessário um adensamento da rede de monitoramento, levando em consideração a heterogeneidade do meio e as incertezas relacionadas à extrapolação dos dados para áreas não investigadas.

Cases of contamination in fracture aquifers are complex, given the heterogeneity of the fractures network and the common requirement of unusual techniques for investigation, such as the acoustic imaging and water flow velocity profile. In the study area, located in Valinhos / SP, the inappropriate use of organochlorine solvents in the past caused the contamination of the shallow aquifer in two areas, and the appearance of concentrations in the deep aquifer, lead to the current work, whose main goal was the development of a conceptual model of groundwater flow and contaminants transport in the crystalline aquifer. An analysis of pre-existing works, including the interpretation of lineaments, geological surveys as well as surface geophysical profiling, was conducted previously the investigation of fractured aquifer. A deep well was drilled in each area and applied the profiling methods gamma ray, caliper, flowmeter and acoustic imaging, as well as filming the wells and conducting hydraulic tests in two drillings. For chemical characterization of the fractured aquifer, groundwater sampling were collected at selected intervals with the use of pneumatic packers. Hydraulic heads measured during sampling also helped in understanding the direction of water flow. The crystalline aquifer is consisted by a fractured and weathered gneissic rock, especially in the upper portion of the rock (up to approximately 65.0 m) where higher water flow rates were observed. The fresh rock has a lower fracture density and predominantly lighter minerals. Fractures of low to medium dip angle (Group 1) are the most frequent in both boreholes. Their main direction is N-S to NE-SW, and they are in general, exerting great influence on the water flow, especially in the weathered portion of the gneiss. Fractures with high dip angle classified as Group 2 (parallel to foliation) and Group 3 (direction NW to W) are also observed throughout the drillings, establishing the hydraulic connection between the fractures from Group 1. At a lower frequency, fractures with dip angles >40 °, classified as groups 4 (direction NE-SW), 5 (E-W), 6 (NW-SE) and 7 (E-W), are verified. The water flow was downgradient in the surficial weathered portion of the rock, and upgradient in the deepest portion, probably directing the water flow to the transition portion of altered rock for the fresh rock (between 61 to 65 m in depth). Despite the upward flow in higher depth, pumping existing wells in the vicinity over the years favored the migration of contaminants into deeper portions of que aquifer. The compounds observed in the tubular well P6 have a greater resemblance to the contaminants observed in Area 2, and both are located between NW-SE lineaments, indicating a possible influence on control over the water flow and contaminant transport. However, a dense of monitoring network is necessary to understand the transport of contaminants in the study area, for which should be considered the proposed objectives, and taken into account the heterogeneity of the environment and the uncertainties related to extrapolation of data to non-investigated areas.