Modelo de gestão para água subterrânea

A Política Nacional de Recursos Hídricos e as legislações estaduais têm como principal objetivo racionalizar o uso da água devido à sua escassez. Para isto, instituem cinco instrumentos para a gestão dos recursos hídricos no Brasil e dentre eles estão a outorga e a cobrança pelo uso da água. A água subterrânea vem sendo cada vez mais utilizada em todo o mundo devido, principalmente, ao seu baixo custo e boa qualidade. Ferramentas que auxiliem aos órgãos gestores na aplicação destes instrumentos são, portanto, de extrema necessidade. Este trabalho tem como objetivo geral o desenvolvimento de metodologias para gestão de águas subterrâneas, a partir de sugestões de critérios de outorga e cobrança, no intuito de preencher uma lacuna metodológica existente nas práticas brasileiras de gestão de recursos hídricos subterrâneos. O modelo de simulação/otimização proposto visa auxiliar aos órgãos gestores dos recursos hídricos em suas “tomadas de decisão”, quando estas se referirem à gestão da água subterrânea. O modelo foi aplicado no Aqüífero dos Ingleses, localizado no litoral de Santa Catarina/Brasil, e os resultados obtidos demonstraram a grande utilidade desta ferramenta como base para a emissão de outorgas e referência para a cobrança de águas subterrâneas.

Métodos geostatísticos para a incorporação da topografia como informação secundária no mapeamento do nível de água subterrânea

Resumo não disponível.

Contaminação do meio físico por hidrocarbonetos e metais na área da Refinaria Alberto Pasqualini, Canoas, RS

O presente estudo resulta de convênio entre a Fundação de Apoio da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (FAURGS) e a Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), tendo como objetivo o diagnóstico das contaminações por metais e hidrocarbonetos dos solos e águas subterrâneas na área e seus domínios. Os poços tubulares profundos existentes ao redor da refinaria registram 559 unidades distribuídas num raio de 2.000 metros, que têm uso residencial dominante (81,5%) e, em menor escala, comercial (6,5%), industrial (2,6%) e público (0,9%). A caracterização geológica revelou grande variação lateral e vertical, marcada pela ocorrência de sedimentos quaternários síltico-argilosos e arenosos finos com lentes de argilas orgânicas plásticas, tendo espessura de até 14 metros cobrindo rochas sedimentares da Formação Sanga do Cabral. Esta última composta principalmente por arenitos finos a muito finos, siltitos e argilitos avermelhados. Uma parcela significativa da área encontra-se capeada por aterros de terraplenagem com espessuras entre 0,5 e 4 metros. Os estudos hidrogeológicos da área registram a existência de um aqüífero freático livre, constituído pelo material de aterro e camadas sedimentares superficiais, e outro semi-confinado, representado por níveis arenosos descontínuos intercalados no pacote dominantemente síltico-argiloso de sedimentos quaternários. Os sedimentitos da Formação Sanga do Cabral fazem parte do aqüífero semiconfinado. O diagnóstico da contaminação de solos por hidrocarbonetos e metais contou com a análise química de 94 amostras coletadas em 48 sondagens manuais em diferentes profundidades. Os resultados apontaram a virtual ausência de vanádio e baixos níveis de contaminação por cromo, mercúrio, cádmio, cobre, chumbo e Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (TPH). A grande quantidade de amostras permitiu a realização de uma avaliação geoestatística para determinação dos teores naturais do terreno e das concentrações oriundas de contaminações. Os solos presentes no entorno da bacia de aeração e da área de descarte de borras e caliças apresentaram as maiores concentrações de metais e, mesmo que inexpressivas, de TPH. A avaliação da qualidade das águas subterrâneas do aqüífero semiconfinado foi realizada através da instalação de 10 poços de monitoramento com profundidades da ordem de 20 metros e coleta de amostras para análises químicas. Também foram coletadas amostras do aqüífero freático em 9 poços de monitoramento rasos com profundidades da ordem de 5 metros, já existentes na ocasião. Os resultados obtidos para as águas do aqüífero semi-confinado retratam uma boa situação ambiental deste, com teores de metais inexistentes na grande maioria dos poços e concentrações abaixo dos limites de intervenção apenas em alguns. Hidrocarbonetos de petróleo (TPH) foram registrados em apenas um poço, em quantidade inexpressiva. Os poços rasos revelam um cenário menos favorável no aqüífero freático, apontando contaminação pouco significativa por hidrocarbonetos de petróleo em apenas 4 locais.

Avaliação da contaminação das águas subterrâneas na área de influência da usina de tratamento de resíduos s.a. UTRESA, em Estância Velha (RS)

Este trabalho objetiva avaliar a contaminação das águas subterrâneas em uma área de disposição de resíduos, originados, principalmente, nas indústrias pertencentes ao ramo coureiro-calçadista, a partir da comparação dos resultados das análises físicas e químicas realizadas em amostras de água subterrânea do aquífero freático à jusante da área, com os padrões de potabilidade da água estabelecidos na legislação vigente e com as características das águas subterrâneas do aquífero à montante da área de disposição de resíduos, através da determinação dos seguintes parâmetros: condutividade, SDT, Eh, pH, OD, temperatura, DQO, alcalinidade, turbidez, SST, cloreto, sulfato, nitrato, ferro, manganês, cromo, sódio, magnésio, potássio, cálcio, cádmio, cobre, chumbo, zinco e níquel. Objetiva, também, quantificar os diferentes tipos de resíduos dispostos na área e fornecer subsídios técnicos para o Sistema de Gerenciamento de Resíduos Sólidos Industriais da FEPAM, no que tange ao monitoramento da qualidade das águas subterrâneas em áreas de disposição de resíduos sólidos. A área estudada é a UTRESA - Usina de Tratamento de Resíduos S/A, que abrange 29 ha e está localizada no extremo sudoeste do município de Estância Velha- RS. A metodologia utilizada consistiu das seguintes etapas: quantificação dos resíduos depositados na área, seleção e instalação de nove poços de monitoramento, realização de quatro amostragens das águas subterrâneas, no período compreendido entre junho de 1999 e março de 2000 e tratamento dos dados, com a determinação de índices de qualidade de água subterrânea para cada poço de monitoramento. O monitoramento demonstrou que alguns parâmetros amostrados nos diferentes poços de monitoramento não atenderam os valores recomendados para a potabilidade das águas pelo Ministério da Saúde e pela Organização Mundial da Saúde, bem como apresentaram valores superiores quando comparados ao ponto controle, localizado à montante da área, observando-se o pior índice de qualidade das águas subterrâneas no PM 05, devido a presença de cromo, nitrato, sulfato, cloreto, sódio e SDT.

Efeitos da transferência de massa na relação matemática entre espessuras real e aparente em fase livre de gasolina com etanol nas contaminações subterrâneas

Esta tese trata da relação matemática entre as espessuras real e aparente em contaminações subterrâneas com gasolina e com gasolina e etanol. Foi testada a hipótese de que a relação entre as espessuras dos dois tipos de gasolinas pode ser descrita pela mesma relação matemática desde que esta relação incorpore as tensões interfaciais entre a água e a gasolina e gasolina e o ar que ocorrem no meio poroso. É proposta uma relação matemática hidrostática para o equilíbrio considerando o contato entre o poço de monitoramento e o meio poroso e a tensão interfacial responsável pelos efeitos capilares no meio poroso e a densidade dos fluidos. Os experimentos conduzidos em meio poroso e colunas acrílicas mostraram um ajuste estatisticamente melhor da equação matemática proposta para a gasolina pura e um ajuste que apresentou menor representatividade estatística para a gasolina com etanol. Esta discrepância está relacionada ao fato da transferência de massa do etanol presente na gasolina para a água não ser um fenômeno desprezível, causar grande influência no sistema e não estar contemplada na relação matemática proposta. Outro fenômeno observado em gotas de fluidos em experimentos para medir a tensão interfacial pode ser responsável pelo ajuste menos representativo da equação que é a presença de instabilidades na interface de contato entre a gasolina e a água. Estas instabilidades que são chamadas na literatura de Efeito Marangoni produzem variações na interface entre água e gasolina e são também responsáveis pela diferença no ajuste da equação.

Determinação de elementos traço em amostras ambientais por ICP OES

Neste trabalho é avaliada a aplicação da técnica de ICP OES (Espectrometria de Emissão com Plasma Indutivamente Acoplado) para a determinação de elementos traço em amostras ambientais. Foram investigados os comportamentos de As, Ba, Cd, Co, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb, V e Zn, utilizando-se espectrômetro com vista de observação axial/radial do plasma e sistema de detecção baseado em dispositivos de carga acoplada (CCD). No presente estudo, foi avaliado o desempenho dos nebulizadores pneumáticos do tipo concêntrico (Meinhard), “cross flow” e GemCone® acoplados às câmaras de nebulização de duplo passo (Scott) e ciclônica, bem como do nebulizador ultra-sônico para a introdução de amostras no plasma. Investigou-se a robustez do plasma, potência de radiofreqüência (RF), vazão dos gases de nebulização e auxiliar, bem como a altura de observação, para ambas as vistas de observação do plasma. Sob condições otimizadas os limites de detecção (LD), em ng mL-1, para os elementos As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, V e Zn, em solução aquosa de HNO3 5% (v/v), utilizando-se a configuração axial do plasma, foram: 1,1 - 16; 0,002 - 0,32; 0,03 - 1,2; 0,02 - 0,72; 0,03 - 0,82; 0,04 - 3,0; 0,003 - 0,76; 0,08 - 3,8; 0,22 - 8,9; 0,04 - 2,6; e 0,02 - 1,2 respectivamente. Utilizando-se a configuração radial, os LDs (ng mL-1) dos mesmos elementos foram: 10 - 87; 0,01 - 0,91; 0,07 - 3,8; 0,16 - 4,3; 0,13 - 8,1; 0,16 - 4,3; 0,01 - 0,81; 0,43 - 7,6; 1,4 - 37; 0,28 - 6,0 e 0,77 - 9,5 respectivamente. Com relação à nebulização pneumática, os LDs são relativamente mais baixos quando é utilizado o nebulizador concêntrico acoplado à câmara de nebulização ciclônica. LDs ainda melhores são obtidos mediante o uso de nebulização ultra-sônica mas, neste caso, foi observado que o plasma é menos robusto. As metodologias foram desenvolvidas mediante o uso de materiais de referência certificados sendo analisados os seguintes materiais: sedimento marinho (PACS-2/NRCC), folhas de maçã (apple leaves – 1515/NIST) e água (natural water – 1640/NIST), obtendo-se concentrações concordantes com as certificadas, com exceção do Ni em folha de maçã, que não foi detectado utilizando-se a nebulização pneumática e também não pôde ser determinado com exatidão mediante o uso de nebulizador ultra-sônico. Interferências não espectrais observadas na análise de sedimento marinho foram contornadas através da diluição da amostra, ou através da lavagem da câmara de nebulização com solução de HNO3 5% (v/v), por 60 s entre cada ciclo de leitura. Estas interferências não puderam ser contornadas com o uso de padrão interno (PI). A interferência espectral do As sobre o Cd não foi observada fazendo-se a medição do sinal em área de pico, demarcado com somente 3 pontos/pico. Após serem estabelecidas as metodologias de análise, foram analisadas as seguintes amostras não certificadas: água de rio, água subterrânea (poço artesiano), água tratada e de chuva, folhas de eucalipto e bambu, acículas de pinus e infusão de chá preto, sendo possível quantificar baixas concentrações dos elementos investigados, utilizando-se a calibração externa.

Magnésia cáustica como barreira permeável reativa no tratamento de águas subterrâneas contaminadas por drenagem ácida de minas

Resumo não disponível.

Hidrogeoquímica do sistema aqüífero granular cenozóico do município de Porto Alegre, RS

As águas subterrâneas são significantemente afetadas pelo ambiente deposicional no Sistema Aqüífero Granular Cenozóico. Os sedimentos terciários e quaternários da Planície Costeira do Rio Grande do Sul que ocorrem em Porto Alegre foram depositados em Sistemas de Laguna/Barreira que geraram depósitos de leques aluviais, fluviais, lacustres e deltáicos. O Sistema Aqüífero Granular Cenozóico na área estudada sofreu influência de transgressões e regressões marinhas iniciadas há 400 mil anos. No presente estudo foram analisadas 39 amostras de água subterrânea na região de Porto Alegre, que se destacam por possuir alto conteúdo de íons, em particular: cloreto (13 a 1680 mg/L), sulfato (4 a 500 mg/L), cálcio (0,9 a 125 mg/L), magnésio (0,7 a 154 mg/L) e sódio (17 a 740 mg/L), permitindo classificá-las como cloretada-cálcico-sódicas com elevados teores de sulfato. Os resultados físico-químicos foram tratados estatisticamente (análise fatorial e análise discriminante), o que permitiu identificar 4 grupos de águas, a partir dos parâmetros de maior correlação, que compreendem cloreto, potássio, cálcio, magnésio, sulfato, sódio, dureza e condutividade elétrica. A dissolução de sais de ambiente marinho ou mixohalino associada com condições hidrodinâmicas de fluxos de baixa velocidade e elevado tempo de residência, são fatores decisivos para a existência dos vários tipos hidroquímicos. O modelamento geoquímico indicou subsaturação em fluorita, halita e gipsita, enquanto calcita e dolomita tendem a saturação. Por outro lado, os cálculos indicam supersaturação em fluorapatita, gibsita, caolinita e goetita.

Investigação geoambiental de uma área contaminada por resíduos industriais

O presente estudo tem por objetivo apresentar e discutir os resultados de uma investigação geoambiental realizada em uma área contaminada por resíduos industriais, na qual foi depositada borra oleosa ácida. Sondagens de simples reconhecimento (SPT) foram empregadas para a identificação do perfil estratigráfico da área, e ensaios laboratoriais (granulometria e limites de Atterberg) foram utilizados para caracterização das amostras de solo. Os resultados mostraram que o subsolo da área é constituído por um perfil de solo residual composto essencialmente pelas frações argila e silte. Uma série de sondagens de cone resistivo (RCPT) foi realizada na área com o objetivo de detectar a presença de contaminantes no subsolo, através de medidas da resistividade elétrica. As verticais resistivas foram comparadas com os resultados de duas campanhas de geofísica superficial por eletro resistividade, que foram obtidas em trabalhos anteriores de avaliação da contaminação da área. Com o propósito de avaliar a eficiência do cone resistivo na identificação das zonas contaminadas, os ensaios de RCPT foram realizados próximos a poços de monitoramento, onde foram coletadas amostras da água subterrâneas para análises quantitativas da contaminação. O principal efeito da contaminação do meio físico é redução dos parâmetros físico-químicos, pH e resistividade elétrica da água subterrânea, em razão da elevada quantidade de ácido sulfúrico e metais que são liberados pelo resíduo borra ácida depositado na área. Através das verticais resistivas foi possível identificar uma zona altamente contaminada até 5 m de profundidade, caracterizada por valores muito baixos de resistividade. Os dados fornecidos pelo cone resistivo apresentaram concordância satisfatória com as análises químicas e físico-químicas da água subterrânea. Nas zonas superficiais do subsolo (< 5 m de profundidade) os valores de resistividade obtidos pelo cone resistivo foram inferiores àqueles obtidos através da geofísica de superfície. A compatibilidade entre os resultados foi observada para as cotas mais profundas do subsolo.

O Flúor nas águas subterrâneas da Formação Santa Maria, na região de Santa Cruz do Sul e Venâncio Aires, RS, Brasil

Concentrações de fluoreto, até 11 mg L-1, têm sido detectadas no aqüífero da Formação Santa Maria, Sistema Aqüífero Guarani, na região central do Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. As águas subterrâneas são utilizadas para abastecimento público e levaram a incidência de fluorose dental. Esta área é a maior produtora de tabaco no Brasil, com uma longa história de aplicação de fertilizantes. Duas hipóteses são investigadas na busca de elucidar a origem das anomalias de flúor, a primeira, se refere à contaminação desencadeada pelo uso de fertilizantes fosfatados nas plantações de tabaco, e a segunda relacionada à causa natural, geogênica, determinada por interações rocha-fluido no aqüífero confinado. A hipótese antropogênica é testada nos solos e águas do aqüífero freático. O monitoramento das concentrações de fluoreto em campo, durante o período de dois anos e os experimentos de laboratório de retenção e lixiviação de fluoreto em solos mostram que este elemento é retido pelos solos argilosos. Durante o período de monitoramento das águas do freático, concentrações maiores que 0,16 mg L-1 não foram registradas, confirmando que o fluoreto é sorvido pelos solos argilosos ou transportado para horizontes mais permeáveis para superfície ou água subterrânea, em processo lento. Análise estatística fatorial e de agrupamento associada a técnicas de modelamento geoquímico apontaram as afinidades químicas das águas subterrâneas e possíveis origens para o fluoreto. As águas subterrâneas da Formação Santa Maria são distinguidas em quatro grupos hidroquímicos, o primeiro, cloretado sódico, evolui para águas subterrâneas bicarbonatadas sódicas, e ambos grupos apresentam anomalias de fluoreto. O terceiro grupo é de águas bicarbonatadas cálcicas e o quarto tem o magnésio como parâmetro característico. As hipóteses lançadas são também discutidas com base em análises de isótopos estáveis da água, e de sulfato e nitrato dissolvidos nas águas subterrâneas, que indicam a precipitação meteórica como a principal fonte de recarga do aqüífero estudado. A composição isotópica do sulfato da água é similar a do sulfato nos fertilizantes, não sendo possível distingui-lo de outras fontes que também apresentam assinaturas isotópicas semelhantes. No entanto, os isótopos do nitrato dissolvido nas águas subterrâneas e dos fertilizantes sugerem que não existe uma relação direta com o uso de fertilizantes NPK. Os dados apresentados indicam que os elevados teores de fluoreto no aqüífero da Formação Santa Maria resultam de interações água-rocha associadas à circulação de fluídos em estruturas tectônicas regionais levando a mistura de águas subterrâneas de aqüíferos mais profundos.