Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
CENTRO DE CIÊNCIAS MATEMÁTICAS E DA NATUREZA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA
SETOR DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA E AMBIENTAL
Estudo de Processos de Salinização de Aqüíferos no Litoral Leste
do Estado do Rio de Janeiro: Modelagem Hidrogeoquímica e
Avaliação de Vulnerabilidade à Intrusão Marinha
AUTOR: Alexandre Cruz
RIO DE JANEIRO
Agosto de 2006
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
UFRJ
Estudo de Processos de Salinização de Aqüíferos no Litoral Leste
do Estado do Rio de Janeiro: Modelagem Hidrogeoquímica e
Avaliação de Vulnerabilidade à Intrusão Marinha
Alexandre Cruz
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa dePós-Graduação em Geologia, Universidade Federal doRio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários àobtenção do título de Mestre em Ciências, Área deConcentração de Hidrogeologia. Orientador: Professor Doutor Gerson Cardoso da Silva Junior
Rio de Janeiro
Agosto de 2006
ii
ESTUDO DE PROCESSOS DE SALINIZAÇÃO DE AQÜÍFEROS NO LITORAL LESTE DO
ESTADO DO RIO DE JANEIRO: MODELAGEM HIDROGEOQUÍMICA E AVALIAÇÃO DE
VULNERABILIDADE À INTRUSÃO MARINHA.
Alexandre Cruz
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geologia,Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção dotítulo de Mestre em Ciências; área de concentração Hidrogeologia.
Aprovada por:
____________________________________________
Professora Sueli Yoshinaga Pereira, D.Sc. (UNICAMP).
____________________________________________
Professora Helena Polivanov, D.Sc. (UFRJ).
____________________________________________
José Carlos Sícoli Seoane, D.Sc. (UFRJ).
Rio de Janeiro
Agosto de 2006
iii
Cruz, Alexandre. Estudo de Processos de Salinização de Aqüíferos no Litoral Leste do Estado do Rio de Janeiro: Modelagem Hidrogeoquímica e Avaliação de Vulnerabilidade à Intrusão Marinha. / Alexandre Cruz – Rio de Janeiro, UFRJ/PPGL, 2006. xix, 117 f.: il. Orientador: Gerson Cardoso da Silva Junior Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Programa de Pós Graduação em Geologia – PPGL, 2006. Referências Bibliográficas: f. 88-90.
1. Intrusão Marinha. 2. Aqüíferos Costeiros. 3. Litoral Leste Fluminense. 4. PHREEQC - Dissertações. I. Silva Junior, Gerson Cardoso da; II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia. III. Título.
iv
Agradecimentos
Aos meus pais, Murillo e Maria Helena, pelo apoio e incentivo dado ao longo desse
período, pois sem eles nada disso seria possível.
A minha irmã Mariangela e ao meu cunhado Gustavo, que mesmo de longe sempre
apoiaram e incentivaram.
A minha namorada Alexandra que sempre foi uma companheira e me alegrou nos
momentos mais difíceis.
Ao meu orientador Gerson Cardoso da Silva Jr. pelo conhecimento e confiança ao longo
de tantos anos.
Ao programa de Pós-Graduação em Geologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro,
ao seu corpo docente e a secretária Cristina.
À CAPES, pelo auxílio à pesquisa através da concessão de bolsa de estudo.
Aos meus amigos de faculdade Fagner de Oliveira Almeida e Anderson Guimarães, por
serem os eternos companheiros.
Aos amigos do laboratório de Hidrogeologia, Caue Bielschowisky, Rodrigo Stutz, Ingrid
Lage, Juliana Menezes, Elisa Bento, Giselle Barbosa, Luana Lima, Ghislaine Medeiros, Ana
Carolina Lisboa, Rosemari Fabianovicz, Vinicius Seabra, Ana Luiza Vetorazzi e Cynthia
Augusto pela companhia e descontração, cada um a sua maneira, pois isso é imprescindível.
Aos funcionários da UFRJ que em vários momentos contribuíram em especial ao geólogo
Cláudio Matta pela companhia e ajuda em vários momentos durante esse período.
v
RESUMO
ESTUDO DE PROCESSOS DE SALINIZAÇÃO DE AQÜÍFEROS NO LITORAL LESTE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO: MODELAGEM HIDROGEOQUÍMICA E AVALIAÇÃO DE
VULNERABILIDADE À INTRUSÃO MARINHA.
Alexandre Cruz
Orientador: Gerson Cardoso da Silva Junior
Resumo da Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ciências (Geologia).
A costa leste do estado do Rio de Janeiro é um importante destino turístico no Brasil, e a pressão sobre os seus recursos hídricos vem crescendo significativamente nas últimas décadas, particularmente no que diz respeito à água subterrânea, freqüentemente a única fonte de água potável disponível. O objetivo deste trabalho é caracterizar o comportamento hidrogeoquímico dos aqüíferos costeiros da Região Leste Fluminense e estudar a situação e processos relacionados ao comportamento da cunha salina marinha nos aqüíferos de duas áreas-piloto, localizadas em Niterói e Rio das Ostras. Essa região vem sofrendo ao longo dos anos uma intensa sobrecarga em suas águas subterrâneas advinda da explotação e contaminação, tendo como conseqüência a degradação desses importantes recursos hídricos. Analisou-se mais de 400 amostras de água subterrânea em toda a área de estudo, entre análises completas e de íon cloreto, levando em conta sempre o processo de salinização dos aqüíferos como ocorre em áreas costeiras. Utilizou-se o programa PHREEQC v. 2.12 para realizar a caracterização e classificação das águas, cálculos de especiação e índices de saturação e, além disso, uma modelagem com os principais processos termodinâmicos que dominam a hidrogeoquímica regional. Os resultados obtidos indicam que os aqüíferos da área de estudo vêm sofrendo um processo de intrusão marinha, devido ao longo período de explotação dessas águas, geralmente localizados em reservatórios pequenos e vulneráveis. As características litológicas desses aqüíferos, ao mesmo tempo em que facilitam a contaminação, também podem ser a solução para a dessalinização, se houver um equilíbrio no aproveitamento dessas águas subterrâneas.
Palavras-Chave: Intrusão marinha, Aqüíferos Costeiros, Litoral Leste Fluminense, PHREEQC.
Rio de Janeiro
Agosto de 2006
vi
ABSTRACT
STUDY OF THE PROCESSES OF AQUIFER SALINIZATION IN THE EASTERN SHORE OF RIO DE JANEIRO STATE, BRAZIL: HYDROGEOCHEMICAL MODELING
AND SEAWATER INTRUSION VULNERABILITY EVALUATION.
Alexandre Cruz
Thesis Advisor: Gerson Cardoso da Silva Júnior Abstract of the MSc Dissertation submitted to the Program of Graduate Studies in Geology, Instituto de Geociências, of the Federal University of Rio de Janeiro–UFRJ, as part of the necessary requirements to pursuing the MSc title in Sciences (Geology). Rio de Janeiro State Eastern shore is a main tourist destination in Brazil, and pressure over its water resources is growing over the last decades, particularly for groundwater, frequently the only source of fresh water in the region, located between the cities of Niterói and Rio das Ostras. The aim was the assessment of the situation and hydrochemical processes related to the seawater intrusion in two pilot areas, located in the cities of Niterói and Rio das Ostras. The aquifers of the area have been subjected to an intense stress over the recent years, resulting from the exploitation and contamination, leading to the degradation of those important resources. More than 400 samples of underground water in the whole study area were analyzed, including balanced major ion analyses and chloride analyses, with the aim of elucidating the process of coastal aquifers salinization. Some specific software were used, with PHREEQC v. 2.12 playing a major role, for the characterization and classification of the aquifers, and the accomplishment of the speciation calculations and saturation indexes respectively. The results obtained indicate that the study area has its aquifers currently experiencing a sea intrusion due to the great period of intense exploitation in some places during the last decades. The lithological characteristics of those aquifers make the contamination possible, but can also be the solution for the groundwater decontamination, if there is a balance in the use of the groundwater, due to their hydrodynamic characteristics.
Keyword: Seawater intrusion, Coastal Aquifers, Rio de Janeiro Eastern Coast, PHREEQC.
Rio de Janeiro
Agosto de 2006
vii
Sumário
RESUMO......................................................................................................................................VI
ABSTRACT................................................................................................................................. VII
LISTA DE FIGURAS................................................................................................................ XII
LISTA DE TABELAS................................................................................................................XV
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 1
2 REVISÃO TEMÁTICA............................................................................................................. 4
2.1 PROBLEMAS EM AQÜÍFEROS SITUADOS EM ÁREAS COSTEIRAS ............................................. 4
2.2 A CUNHA SALINA EM AQÜÍFEROS COSTEIROS .......................................................................... 5
2.3 HIDROGEOQUÍMICA .................................................................................................................. 6
2.3.1 PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS.........................................................................................................7
2.3.2. CONSTITUINTES IÔNICOS PRINCIPAIS...................................................................................................8
2.3.2.1 Cátions................................................................................................................................................9
2.3.2.2. Ânions .............................................................................................................................................10
2.3.3. RAZÕES IÔNICAS.................................................................................................................................13
2.3.4. REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS E CLASSIFICAÇÕES..............................................................................15
2.4 MODELAGEM HIDROGEOLÓGICA........................................................................................... 18
3 ÁREA DE ESTUDO................................................................................................................. 20
3.1 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO................................................................... 21
3.2 GEOLOGIA............................................................................................................................... 23
3.3 GEOMORFOLOGIA................................................................................................................... 30
3.4 PEDOLOGIA ............................................................................................................................. 32
3.5 CLIMA...................................................................................................................................... 35
3.6 USO E COBERTURA DO SOLO .................................................................................................. 35
3.7 HIDROGEOLOGIA .................................................................................................................... 36
viii
4 MATERIAIS E MÉTODOS.................................................................................................... 38
4.1 CRIAÇÃO E MANUTENÇÃO DE UM BANCO DE DADOS.............................................................. 38
4.2 LEVANTAMENTOS DE CAMPO ................................................................................................. 38
4.2.1 ESCOLHA DO LOCAL PARA INSTALAÇÃO DE UM MEDIDOR AUTOMÁTICO DA VARIAÇÃO DO NÍVEL
D’ÁGUA EM POÇOS TUBULARES (LEVELOGGER). ..........................................................................................39
4.2.2 CADASTRAMENTO DE PONTOS D’ÁGUA RECENTES .............................................................................40
4.2.3 AMOSTRAGEM DE ÁGUA......................................................................................................................40
4.2.3.1 Medições in situ ...............................................................................................................................40
4.2.3.1.1 Medida de Condutividade Elétrica ................................................................................................40
4.2.3.1.2 Medida de pH................................................................................................................................41
4.2.3.1.3 Medida da temperatura..................................................................................................................41
4.2.4.1.4 . Medida do nível estático e profundidade dos poços....................................................................41
4.3 ANÁLISES QUÍMICAS ............................................................................................................... 42
4.3.1 CONCENTRAÇÃO DE CLORETO ............................................................................................................42
4.3.2 ANÁLISES QUÍMICAS COMPLETAS .......................................................................................................42
4.3.2.1 Análises físico-químicas ..................................................................................................................43
4.4 TRATAMENTO E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS....................................................................... 45
4.4.1 BANCO DE DADOS ...............................................................................................................................45
4.4.2 AQUACHEM® .......................................................................................................................................45
4.4.3 PHREEQC...........................................................................................................................................46
4.4.4 ARCGIS/ARCMAP................................................................................................................................47
5 RESULTADOS ......................................................................................................................... 48
5.1 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DO LITORAL LESTE
FLUMINENSE .................................................................................................................................. 48
5.1.1 RAZÕES IÔNICAS .................................................................................................................................52
ix
5.2 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DAS ÁREAS-PILOTO –
PIRATININGA EM NITERÓI E RIO DAS OSTRAS ............................................................................ 55
5.2.1 PIRATININGA EM NITERÓI ...................................................................................................................56
5.2.2 RIO DAS OSTRAS .................................................................................................................................57
5.2.3 RAZÕES IÔNICAS PARA AS ÁREAS-PILOTO: PIRATININGA E RIO DAS OSTRAS ...................................59
5.2.4 MONITORAMENTO DA CUNHA SALINA NA RESTINGA DE PIRATININGA EM NITERÓI..........................64
5.3 MAPAS DE ISOVALORES .......................................................................................................... 66
5.4 MODELAGEM HIDROGEOQUÍMICA......................................................................................... 71
5.4.1 ÍNDICE DE SATURAÇÃO .......................................................................................................................71
5.4.2 DISTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES QUÍMICAS ............................................................................................76
5.4.3 MODELO DE MESCLA DO PHREEQC (MIX).......................................................................................78
5.4.4 MODELO DE MESCLA (MIX) COM EQUILÍBRIO DE FASES ...................................................................81
5.4.5 ÍNDICE DE TROCA DE BASES ................................................................................................................82
6. CONCLUSÕES........................................................................................................................ 84
7. RECOMENDAÇÕES.............................................................................................................. 87
7. RECOMENDAÇÕES.............................................................................................................. 87
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 88
ANEXOS ...................................................................................................................................... 91
ANEXO 1: .................................................................................................................................... 92
DIAGRAMA DE STIFF PARA OS POÇOS DE PIRATININGA. ........................................ 92
ANEXO 2: .................................................................................................................................... 94
DIAGRAMAS DE PIPER E SCHOELLER EM ARARUAMA, ARRAIAL DO CABO, BÚZIOS E CABO FRIO............................................................................................................ 94
ANEXO 3: .................................................................................................................................... 97
TABELA COM DADOS GERAIS DA ÁREA DE ESTUDO. ................................................ 97
ANEXO 4: .................................................................................................................................... 99
TABELAS COM DADOS DA DISTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES QUÍMICAS EM RIO DAS OSTRAS. ............................................................................................................................. 99
x ANEXO 5: .................................................................................................................................. 101
TABELAS COM DADOS DA DISTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES QUÍMICAS EM PIRATININGA.......................................................................................................................... 101
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Fluxo natural de água doce em direção ao mar mantém a interface em equilíbrio (modificado de Custodio e Bruggeman, 1987)........................................................................ 5
Figura 2.2 – Diagrama de Bjerrum mostrando a distribuição das espécies maiores do carbono inorgânico dissolvido e a sua relação com o pH (modificado de Fetter, 1994). .................. 12
Figura 2.3. – Exemplo do diagrama semi-logarítmico de Schoeller (modificado de Fetter, 1994)................................................................................................................................................ 17
Figura 2.4 – Exemplo do diagrama de Piper (modificado de Fetter, 1994). ................................. 17
Figura 2.5 - Exemplo do diagrama de Stiff (modificado de Feitosa e Filho, 1997)...................... 18
Figura 3.2: Domínios Tectono-Magmáticos do Estado do Rio de Janeiro e Áreas adjacentes (CPRM, 2001). ...................................................................................................................... 25
Figura 3.3: Mapa geológico entre os municípios de Niterói e Rio das Ostras. ............................. 29
Figura 3.4: Mapa de solos entre os municípios de Niterói e Rio das Ostras (CPRM,2001). ........ 34
Figura 3.5: Gráfico indicando as temperaturas médias anual na região de estudo........................ 35
Figura 3.6: Modelo hidrogeológico da Restinga de Piratininga e Cafubá (modificado de Lowsby, 2000)...................................................................................................................................... 37
Figura 4.1: Foto da instalação do Levelogger num poço na restinga de Piratininga..................... 39
Figura 4.2: Utilização do pHmetro em campo. ............................................................................. 41
Figura 4.3: Janela do programa AquaChem; 1- Banco de dados importados do Excel; 2- Janela onde se acrescentam os dados visuais (cor, titulo, legenda, etc); 3- Janela com o diagrama de Piper gerado........................................................................................................................... 46
Figura 4.4: 1- Janela de entrada dos dados das análises químicas no PHREEQC; 2- Janela de saída dos dados das análises químicas................................................................................... 47
Figura 5.1: Mapa de localização dos poços amostrados utilizados. .............................................. 49
Figura 5.2: Diagrama de Piper para as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros de Piratininga (Niterói) até Rio das Ostras. .................................................................................................. 52
Figura 5.3: Diagrama de Piper para a restinga de Piratininga. ...................................................... 57
Figura 5.4: Diagrama de Piper para as águas subterrâneas de Rio das Ostras. ............................. 58
Figura 5.5: Diagrama de Piper para as águas subterrâneas de Piratininga e Rio das Ostras. ........ 58
Figura 5.6: Diagrama de Schoeller para as águas subterrâneas de Piratininga e Rio das Ostras. . 59
Figura 5.7: Gráfico da razão rCl/rHCO3 para as águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras. A linha azul representa o comportamento das águas continentais e a linha vermelha representa o comportamento da água do mar ........................................................................ 61
Figura 5.8: Gráfico da razão rCl/rNa para as águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras. A linha roxa representa o comportamento da água do mar. ...................................... 61
xii
Figura 5.9: Gráfico da razão rCl/rBr para as águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras. A linha tracejada representa as águas marinhas com o valor de 655 meq/L. Entre 350 e 500 meq/L é a média das águas continentais doces (Custodio e Herrera, 2000)................ 63
Figura 5.10: gráfico comparativo N.A. (m.s.n.m.m.) x Chuva na região de Piratininga durante os meses de outubro a dezembro de 2005.................................................................................. 64
Figura 5.11: Gráfico comparativo C.E. (mS/cm) x Chuva da região de Piratininga durante os meses de outubro a dezembro de 2005.................................................................................. 65
Figura 5.12: Gráfico comparativo Temperatura (ºC) x Chuva da região de Piratininga durante os meses de outubro a dezembro de 2005.................................................................................. 65
Figura 5.13: Mapa de isovalores de cloreto (mg/L) para a restinga de Piratininga....................... 67
Figura 5.14: Mapa de isovalores para a condutividade elétrica (µS/cm) na restinga de Piratininga.. 68 68
Figura 5.15: Mapa de isovalores para o íon cloreto (mg/L) para Rio das Ostras......................... 69
Figura 5.16: Mapa de isovalores de condutividade elétrica (µS/cm) em Rio das Ostras. ............. 70
Figura 5.17: Índice de Saturação dos minerais Carbonáticos em Piratininga. .............................. 72
Figura 5.18: Índice de Saturação dos minerais Carbonáticos em Rio das Ostras. ........................ 73
Figura 5.19: Índice de Saturação dos minerais Sulfatados em Piratininga. .................................. 73
Figura 5.20: Índice de Saturação dos minerais Sulfatados em Rio das Ostras.............................. 74
Figura 5.21: Índice de Saturação dos minerais constituídos de Ferro em Piratininga................... 74
Figura 5.22: Índice de Saturação dos minerais constituídos de Ferro em Rio das Ostras............. 75
Figura 5.23: Índice de Saturação dos minerais constituídos de Alumínio para Piratininga.......... 75
Figura 5.25: Distribuição das principais espécies de cálcio presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras........................................................................................................................ 77
Figura 5.26: Distribuição das principais espécies de sulfato presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras. .................................................................................................................. 77
Figura 5.27: Distribuição das principais espécies de Magnésio presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras. ............................................................................................................... 77
Figura 5.28: Distribuição das principais espécies de Ferro presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras........................................................................................................................ 78
Figura 5.29: Gráfico em mg/L mostrando a relação das amostras químicas de Piratininga-PIR (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva................................................................................................. 79
Figura 5.30: Gráfico logarítmico mostrando de modo mais claro a relação entre as amostras químicas de Piratininga-PIR (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva.................................................. 80
xiii
Figura 5.31: Gráfico em mg/L mostrando a relação das amostras químicas de Piratininga (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX Simples (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva e o resultado encontrado para o MIX com Equilíbrio (Linha Azul). ..................................................................................................................................... 81
Figura 5.32: Gráfico logarítmico mostrando uma melhor relação entre as amostras químicas de Piratininga (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX Simples (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva e o resultado encontrado para o MIX com Equilíbrio (Linha Azul). ................................................................................................ 82
xiv
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1. Tabela relacionando os municípios do Estado do Rio de Janeiro com seus respectivos setores costeiros............................................................................................................................. 20
Tabela 4.1 – Relação dos parâmetros físico-químicos analisados................................................. 43
Tabela 5.1: Média (%) do balanço iônico das águas subterrâneas do Litoral Leste Fluminense. . 50
Tabela 5.2: Média do teor do íon cloreto (Cl-) em mg/L para as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros leste Fluminense. ............................................................................................................ 50
Tabela 5.3: Média do teor do íon potássio (K+) em mg/L para as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros leste Fluminense. ............................................................................................................ 51
Tabela 5.4: Principais razões iônicas e seus significados.............................................................. 53
Tabela 5.5: Valores em meq/L dos ânions e cátions maiores usados nas razões iônicas. Foi realizado uma média dos valores em cada município. .................................................................. 54
Tabela 5.6: Resultado das razões iônicas dos valores que se encontram na tabela 5.5................. 54
Tabela 5.7: Valores dos íons maiores para a restinga de Piratininga em mg/L com o indicativo do valor máximo permitido para consumo em águas subterrâneas de acordo com a Portaria 357/05 do CONAMA.. .............................................................................................................................. 56
Tabela 5.8: Valores dos íons maiores para Rio das Ostras em mg/L com o indicativo do valor máximo permitido para consumo em águas subterrâneas de acordo com a Portaria 357/05 do CONAMA. .................................................................................................................................... 57
Tabela 5.9: Valores em meq/L dos ânions e cátions maiores usados nas razões iônicas da Restinga de Piratininga e de Rio das Ostras. ................................................................................. 60
Tabela 5.10: Resultado das razões iônicas dos valores que se encontram na tabela 5.10 para a Restinga de Piratininga e para Rio das Ostras............................................................................... 60
Tabela 5.11: Razão rCl/rBr e seus respectivos valores em meq/L para a Restinga de Piratininga e para Rio das Ostras:....................................................................................................................... 62
Tabela 5.12: Valores teóricos e reais encontrados para a razão rCl/rBr em Piratininga e em Rio das Ostras....................................................................................................................................... 63
Tabela 5.13: Índice de saturação para os principais grupos de minerais extraídas do PHREEQC para as águas subterrâneas de Piratininga: .................................................................................... 71
Tabela 5.14: Índice de saturação para os principais grupos de minerais extraídas do PHREEQC para as águas subterrâneas de Rio das Ostras:............................................................................... 72
Tabela 5.15: Resultado da mistura da água do mar com água da chuva em Piratininga, calculado pelo programa PHREEQC............................................................................................................. 79
Tabela 5.16: Tabela com os índices de troca de base (ITB) para a restinga de Piratininga e para Rio das Ostras e a indicação geográfica de acordo com a distancia para o mar. O ITB 1 foi calculado através da fórmula 2.1 e o ITB 2 foi calculado através da fórmula 2.2. ...................... 83
xv
1 INTRODUÇÃO
A concentração de grandes cidades ao longo da costa brasileira, e o aumento do interesse
pelas áreas próximas as praias para moradia ou lazer, tem levado a um acentuado estresse dos
recursos naturais das regiões litorâneas. Entre os recursos naturais, as águas subterrâneas estão
submetidas a grandes riscos em função de sua vulnerabilidade e principalmente devido a
superexplotação que vem ocorrendo em diversos locais dos aqüíferos costeiros.
A salinização das águas subterrâneas é o problema de poluição mais generalizado no
mundo todo (Custodio e Bruggeman, 1987). Vários países como Holanda, Espanha, Portugal,
Estados Unidos e muitos outros que utilizam águas subterrâneas para suas necessidades de
abastecimentos publico ou para outros fins, vêm estudando o problema detalhadamente desde há
muitas décadas, e o assunto continua necessitando de mais estudos em função de sua
multidisciplinaridade e complexidade.
As águas salgadas misturam-se com relativa facilidade com as águas doces, o que eleva o
risco de degradação da qualidade da água. Quando a água do mar penetra num aqüífero, basta
apenas uma porção de 2% do volume ser ocupado pela água do mar para toda a mistura não
apresentar mais as características de potabilidade.
Desde que o homem começou a utilizar a água subterrânea de regiões costeiras como
fonte de abastecimento para suas necessidades, passou-se a perceber que nestas áreas a salinidade
da água variava tanto com a proximidade do litoral como com a profundidade dos poços e
cacimbas. Mas com o passar do tempo, também se percebeu que com a continuidade e o aumento
do bombeamento dos poços próximos à costa, a água que antes era considerada como doce,
começava aos poucos a se salinizar indicando que algum processo estava ocorrendo. A partir
deste momento, o excesso de bombeamento provocava o avanço da água salina por debaixo dos
aqüíferos costeiros predominantemente ocupados por água doce. Esse processo foi então
caracterizado como a intrusão salina (Cabral e Paiva, 2004; Custodio, 1987).
O litoral brasileiro representa um vasto campo para estudos relacionados ao tema de
aqüíferos costeiros – praticamente nada foi feito. A colonização inicial do território partiu do
litoral, já que a costa brasileira é permanentemente aberta à navegação, pois as condições
1
climáticas predominantes a deixam livre de más estações. O litoral brasileiro alcança cerca de
9.000 km, aproximando-se da extensão das fronteiras terrestres, que somam aproximadamente
12.000 km. A maior parte da população brasileira situa-se na zona costeira, e boa parte de suas
riquezas também. Por isso a área estudada possui uma enorme importância socioeconômica.
Todo o litoral da área estudada (bairro de Piratininga, no Município de Niterói até o
Município de Rio das Ostras) até o final do século XX tinha como principal fonte de
abastecimento de água, poços, cacimbas e fontes naturais. A área de abrangência do estudo vem
sofrendo um grande crescimento populacional nos últimos anos, que resulta em um aumento da
demanda de água potável subterrânea e, por conseguinte, em maior pressão sobre os aqüíferos
costeiros. A expansão da rede de distribuição de água na região, realizada pelas empresas
vencedoras do processo de privatização do tratamento e distribuição de água, ocorrido nos
últimos anos em vários municípios da área de estudo (Pró-Lagos, Águas de Juturnaíba, Águas de
Niterói, CEDAE) não resultou ainda em uma melhoria significativa da situação. Vários desses
aqüíferos são ainda, portanto, alvo de intensa explotação, principalmente durante o verão, quando
ocorre um aumento das populações devido ao fluxo de veranistas. Ao mesmo tempo, recebem
uma elevada carga de efluentes domésticos, já que estas regiões são quase inteiramente
desprovidas de sistemas de tratamento de esgotos.
Em razão desse quadro desfavorável, foi iniciado no ano de 1999 o projeto ACOST-RIO,
com participações de varias instituições como a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ),
a Companhia de Pesquisas e Recursos Minerais (CPRM), o Departamento de Recursos Minerais
do Estado do Rio de Janeiro (DRM-RJ) e a Universidade Federal Fluminense (UFF), financiado
pelo PADCTIII/FINEP, que visava um amplo estudo da situação dos aqüíferos costeiros entre os
municípios de Niterói e Rio das Ostras.
Desse estudo, que se encerrou no ano de 2004, foram geradas várias teses, dissertações,
monografias e artigos (como exemplos tem-se os trabalhos de Lowsby, 2000; Lowsby e Alves,
2000; Silva Jr. et al. 2002; Silva Jr. e Pizani, 2003; Silva Jr. e Pizani, 2002), originando uma
quantidade apreciável de dados hidrogeológicos. Muitos desses dados não chegaram a ser
elaborados nos trabalhos realizados previamente ao fechamento do referido projeto ACOST-RIO,
o que facilitou a execução do presente trabalho que, no entanto, não prescindiu de várias
campanhas de campo e de outras elaborações em escritório e laboratório.
2
Os estudos presentemente apresentados tiveram como objetivo central a avaliação
hidrogeoquímica da água subterrânea na área de estudo através da aplicação de ferramenta de
modelagem hidrogeoquímica realizada sobre os dados hidroquímicos obtidos em mais de
quatrocentas amostras coletadas e analisadas ao longo da faixa litorânea. Foi utilizado o modelo
PHREEQCi 2.12 (Parkhurst e Appelo, 1999), que permite a elaboração e teste de variados
cenários relativos ao comportamento hidrogeoquímico para identificar e simular os processos
químicos que ocorrem na água subterrânea (reações de dissolução, processos de sorção, óxi-
redóxi, etc.) que neste caso em particular está submetida à presença ou proximidade de corpos de
água salgada.
Até o início do projeto ACOST-RIO existiam alguns poucos trabalhos sobre temática
hidrogeológica na área. O tratamento hidrogeoquímico dos dados, envolvendo a modelagem dos
elementos hidrogeológicos para a compreensão dos mecanismos de salinização dos aqüíferos,
contudo, permanecia como um tema pendente na área. Os resultados obtidos mostraram que os
aqüíferos costeiros de toda a área pesquisada estão salinizados devido as suas características
litológicas e o longo período na qual esses recursos hídricos eram a única fonte de abastecimento.
3
2 REVISÃO TEMÁTICA
Para melhor entender o problema da intrusão marinha, a vulnerabilidade dos aqüíferos
costeiros, bem como justificar as teorias e técnicas utilizadas direta ou indiretamente no
estudo da área e suas interfaces com a hidrogeoquímica, resolveu-se abordar os principais
assuntos relacionados ao tema.
2.1 PROBLEMAS EM AQÜÍFEROS SITUADOS EM ÁREAS COSTEIRAS
As áreas costeiras abrigam cerca de 70% da população mundial, e freqüentemente são
constituídas por materiais geológicos inconsolidados, clásticos. Conseqüentemente, estão
mais sujeitas à degradação de seus respectivos aqüíferos. O que se percebe é que ao longo da
última década houve uma maior preocupação na preservação para se obter uma melhor
qualidade das águas subterrâneas de uma forma global, principalmente por parte das
autoridades competentes, mas muito aquém do que é realmente necessário para atender a
demanda.
As pressões sobre recursos hídricos subterrâneos em áreas costeiras vem ensejando
grande preocupação de gestores e da comunidade científica nas últimas décadas. Foram
realizados inúmeros encontros científicos e comissões e painéis intergovernamentais, como
por exemplo, o Conselho Intergovernamental do Programa Hidrológico Internacional (IHPIC)
nos anos da década de 1970. Neste encontro já levantaram questões importantes como a
degradação dos aqüíferos costeiros devido ao impacto da ação humana, uma descrição geral
dos problemas, estudos e métodos para a compreensão do balanço água doce/água salgada.
Atualmente, destaca-se na comunidade hidrogeológica internacional o evento Sea Water
Intrusion Meeting (SWIM), que reúne profissionais da área para o debate e desenvolvimento
de técnicas para o uso sustentável das zonas costeiras, de forma bianual. O resultado desse
cenário é uma melhora dos métodos e técnicas que são empregados no estudo e gestão desses
corpos hídricos, destacando-se as técnicas computacionais (modelagem de aqüíferos
costeiros), geoquímicas e de monitoramento dos aqüíferos costeiros.
4
2.2 A CUNHA SALINA EM AQÜÍFEROS COSTEIROS
Existem várias formas da salinização atingir as águas originalmente doces de um
aqüífero: avanço da cunha salina marinha, propagação vertical por bombeamento proveniente
de um aqüífero salinizado, infiltração de água salinizada de estuários e mangues, água conata
salinizada, elevação do cone de salinização.
O avanço da cunha salina, propriamente chamada de intrusão marinha, ocorre quando
a cunha de água salgada do mar avança ou se mistura com as águas doces do aqüífero (Jones
et al., 1999, Cabral e Paiva, 2004).
Na situação natural, antes de iniciar o bombeamento existe, um gradiente hidráulico no
aqüífero, que induz um fluxo de água doce em direção ao mar. Este fluxo natural de água
doce mantém a cunha salina numa posição de equilíbrio (Figura 2.1).
Quando é realizado um bombeamento excessivo das águas doces, o equilíbrio se
rompe e ocorre o avanço da cunha.
Figura 2.1 – Fluxo natural de água doce em direção ao mar mantém a interface em equilíbrio (modificado de Custodio e Bruggeman, 1987).
5
As águas do mar e das lagunas hidraulicamente conectadas com o oceano infiltram-se
pelo subsolo e caminham em direção ao continente. O lençol de água doce, menos denso que
a água salgada, flutua por sobre a água salina delimitando uma superfície, muitas vezes difusa
chamada zona de mescla. O estudo da forma, posicionamento e variação temporal desta
interface são de extrema importância para preservação das águas subterrâneas.
No contato entre as águas doce e salgada imiscíveis, pode haver alguma mistura,
principalmente pela dispersão de escala micro e macroscópica. Neste caso, a água salgada é
carreada de volta pelo fluxo de água doce subterrâneo de volta para o mar. Assim, para que
haja o balanço de sal na zona de interface, ocorre uma pequena entrada do fluxo de água
salgada para dentro do aqüífero de água doce. Esta entrada produz uma perda de carga ao
longo da zona de mescla e a diminuição da profundidade prevista pela fórmula de Ghyben-
Herzberg (Custodio, 1987).
2.3 HIDROGEOQUÍMICA
A água é uma substância quimicamente muito ativa, que tem grande facilidade de
dissolver e reagir com outras substâncias orgânicas ou inorgânicas. As substâncias dissolvidas
podem estar sob a forma molecular ou iônica, porém, nas águas subterrâneas, esta última é
predominante. Ao lixiviar os solos e as rochas, enriquecem-se em sais minerais em solução,
provenientes da dissolução dos seus minerais. Estas reações são favorecidas pelas baixas
velocidades de circulação das águas subterrâneas e facilidades de dissolver o CO2 ao percolar
o solo não saturado (modificado de Feitosa e Filho, 1997).
Íons como Ca+2, Na+, Mg+2 e K+ estão ligados fracamente à estrutura silicatada de
forma que são facilmente incorporados na composição química da água. O processo de
dissolução é influenciado pelo pH, pela temperatura e pelo grau de saturação de cada
elemento. Quanto mais ácido for o ambiente, mais rápida será a dissolução e de forma
inversa, quanto mais alcalino for o ambiente, mais demorada será a dissolução. Os produtos
da dissolução podem reagir entre si formando compostos insolúveis, principalmente as
argilas, que ficam na água em estado coloidal tendendo a fixar de forma irreversível o íon
potássio. É por isso que as águas subterrâneas apresentam, de modo geral, baixos teores de
K+.
6
Os sedimentos granulares resistentes são formados por materiais que não se
dissolveram durante os processos que lhe deram origem. São formados por materiais
insolúveis, como o quartzo, zircão etc., e/ou por materiais mais ou menos solúveis, onde o
processo de hidrólise não se completou, como por exemplo, alguns silicatos resistentes,
algumas micas etc. As rochas derivadas destes sedimentos, como os arenitos e cascalhos, por
exemplo, são parcial ou totalmente cimentadas por materiais que apresentam um certo grau de
solubilidade. Normalmente os sais provenientes destas rochas são oriundos deste cimento, que
muitas vezes é carbonato de cálcio. A água subterrânea em contato com estas rochas tem uma
composição similar à do material que causa a cimentação ou da água original que participou
de sua formação. Os sedimentos hidrolisados são formados em sua maior parte por partículas
provenientes da hidrólise de outras rochas, como, por exemplo, as argilas, que absorve uma
grande quantidade de água e que vai sendo expulsa lentamente durante os processos de
compactação e litificação. Estas águas liberadas podem ter uma grande quantidade de sais,
principalmente se a argila for de origem marinha. Em geral, apresentam um conteúdo elevado
de Cl- , SO4-2, Na+, Mg+2, Ca+2 e SiO4
+4.
2.3.1 Propriedades Físico-Químicas
As propriedades físicas são importantes tanto na definição das propriedades e
comportamento hidrogeológico e geoquímico dos aqüíferos quanto para considerações do uso
da água como recurso. Alguns valores de certas propriedades físicas podem ser fator limitante
ao consumo da água, como é o caso do sabor decorrente de sais dissolvidos em quantidade
excessiva, além da cor e do odor, por exemplo. As principais características são as seguintes,
segundo Feitosa e Filho (1997):
Condutividade Elétrica:
A condutividade elétrica ou eletrolítica, também chamada de condutância específica, é
a capacidade de uma solução conduzir correntes elétricas, estando diretamente ligada com o
teor de sais dissolvidos sob a forma de íons.
A condutividade elétrica ou eletrolítica resulta da soma das contribuições de todos os
íons presentes no meio, contudo a fração de corrente transportada depende da concentração
relativa e da facilidade com que se movimenta no meio, de onde concluímos que a
7
condutância específica de um eletrólito varia com a concentração dos íons presentes. As
soluções inorgânicas tais como os anions Cl-, NO3- e SO4
-2 e os cátions Na+, Ca+2 e Cu são
bons condutores de corrente elétrica, já as soluções orgânicas tais como os fenóis, alcoóis e
óleos são maus condutores de corrente. Portanto uma medida obtida onde há baixa
condutividade pode significar baixa concentração de inorgânicos, porém alta de orgânicos.
pH:
É a medida da concentração do hidrogênio, ou, mais corretamente, o logaritmo
negativo da atividade iônica em moles por litro (Hem, 1970 in Tubbs, 1994). É também
definido como a medida da concentração hidrogeniônica da água ou solução, sendo
controlado pelas reações químicas e pelo equilíbrio entre os íons presentes, conforme as
equações abaixo:
H20 ↔ H+ + OH- (2.1)
⟩⟨
⟩⟨⟩⟨=
−+
OHOHHKeq
2
.. (2.2)
⟩⟨−= OHpH 2log ou (2.3) pHH −+ =10
O pH é essencialmente uma função do gás carbônico dissolvido e da alcalinidade da
água. Varia de 1 a 14, sendo neutro com o valor 7, ácido com valores inferiores a 7 e alcalino
ou básico com valores superiores a 7. A escala dos valores do pH é tal que a mudança de uma
unidade significa um aumento de 10 vezes na concentração do íon hidrogênio. A molécula de
água (H2O) tem uma leve tendência de romper-se em dois íons do mesmo modo que os sais
(NaCl, Ca(HCO3)2, CaSO4) dissolvidos na água. Quando a água (H2O ou H-OH) se ioniza,
divide-se no cátion H+ e no ânion OH-, chamado de íon hidroxila ou oxidrila.
2.3.2. Constituintes Iônicos Principais
Nas águas subterrâneas, a grande maioria das substâncias dissolvidas encontra-se no
estado iônico. Alguns destes constituintes iônicos estão presentes em quase todas as águas
subterrâneas e a sua soma representa a quase totalidade dos íons presentes. A breve descrição
das principais características desses íons é feita a seguir, baseada fundamentalmente em
Custodio e Llamas (1983) e Feitosa e Filho (1997). 8
2.3.2.1 Cátions
Sódio (Na+):
O sódio é um dos metais alcalinos mais importantes e abundantes nas águas
subterrâneas. Sua presença é devida principalmente à ampla distribuição nos minerais fontes;
baixa estabilidade química dos minerais que o contém; solubilidade elevada e difícil
precipitação da maioria dos seus compostos químicos em solução. Ocorre principalmente sob
a forma de cloretos nas águas subterrâneas e seus minerais fontes em rochas ígneas são
essencialmente os feldspatos plagioclásios, feldspatóides (nefelina e sodalita), anfibólios e
piroxênios. O sódio é o principal responsável pelo aumento constante da salinidade das águas
naturais do ponto de vista catiônico. Há, em geral, um aumento gradativo dos teores de sódio
das águas subterrâneas a partir da zona de recarga do aqüífero em direção às suas porções
mais confinadas ou dos seus exutórios. A concentração do sódio varia, em geral, entre 0,1 e
100 mg/L nas águas subterrâneas e entre 1 e 150 mg/L em águas naturais doces, atingindo
entre 10.000 e 13.000 mg/L nas águas do oceano Atlântico, em média, e podendo chegar a
100.000 mg/L nas salmouras naturais. As águas naturais com elevados teores de Na+,
geralmente, possuem elevadas concentrações de F-. As águas com concentrações elevadas de
sódio são prejudiciais às plantas por reduzir a permeabilidade do solo, sendo especialmente
nocivas quando as concentrações de Ca+2 e Mg+2 são baixas.
Potássio (K+):
Apesar do potássio e do sódio pertencerem ao mesmo grupo, o dos metais alcalinos,
seus comportamentos nos processos de solubilização são diferentes. O potássio é o sexto
colocado na escala de abundância dos metais nas rochas ígneas. Ocorre em pequenas
quantidades ou está ausente nas águas subterrâneas, devido à sua participação intensa em
processos de troca iônica, além da facilidade de ser adsorvido pelos minerais de argila e,
ainda, de seus sais serem bastante utilizados pelos vegetais. Ocorre principalmente nos
feldspatos potássicos, micas e leucitas, em rochas ígneas e metamórficas. Altas concentrações
de potássio podem ser encontradas nos minerais de carnalita e silvinita, em evaporitos. Nas
águas meteóricas os teores de potássio estão geralmente no intervalo de 0,1 a 4 mg/L,
enquanto as águas do oceano Atlântico, apresentam, em média, 400 mg/L. Os teores de
9
potássio nas águas subterrâneas são inferiores a 10 mg/L, sendo mais freqüentes valores entre
1 e 5 mg/L.
Cálcio (Ca+2):
O cálcio é o elemento mais abundante existente na maioria das águas e rochas do
planeta Terra. Os sais de cálcio possuem moderada a elevada solubilidade, sendo muito
comum precipitar como carbonato de cálcio (CaCO3). É um dos principais constituintes da
água e o principal responsável pela dureza. Apresenta-se, em geral, sob a forma de
bicarbonato e raramente como carbonato. Ocorre principalmente nos minerais calcita,
aragonita e dolomita, em rochas calcárias, sendo o plagioclásio e a apatita as maiores fontes
de cálcio das rochas ígneas para as águas subterrâneas. A solubilidade do bicarbonato de
cálcio (CaCO3) aumenta em presença de sais de Na+ e K+. Nas águas meteóricas os teores de
cálcio variam no intervalo 0,1 a 10 mg/L e nas águas do oceano Atlântico os valores oscilam
em torno de 480 mg/L. Nas águas subterrâneas, os teores de cálcio variam, em geral, entre 10
e 100 mg/L.
Magnésio (Mg+2):
O magnésio apresenta propriedades similares as do cálcio, porém é mais solúvel e
mais difícil de ser precipitado. Quando em solução, tem a tendência de nela permanecer, daí o
enriquecimento dos seus sais nas águas dos oceanos. Os minerais fontes de magnésio mais
freqüentes são: magnesita, biotita, granada, hornblenda, clorita, alanita e olivina. O magnésio
ocorre principalmente em rochas carbonatadas. Juntamente com o cálcio é o responsável pela
dureza e produz gosto salobro nas águas. Ocorre sob a forma geral de bicarbonato. As águas
meteóricas apresentam teores de magnésio entre 0,4 e 1,6 mg/L e a água do oceano Atlântico
têm valor médio de aproximadamente 1.410 mg/L. As águas subterrâneas apresentam teores
mais freqüentes de magnésio no intervalo de 1 a 40 mg/L.
2.3.2.2. Ânions
Cloreto (Cl-):
Está presente em todas as águas naturais, com valores situados entre 10 e 250 mg/L
nas águas doces. O cloreto, em geral, é muito solúvel e muito estável em solução, logo,
dificilmente precipita. Não oxida e nem se reduz em águas naturais. É proveniente da
lixiviação de minerais ferromagnesianos de rochas ígneas e de rochas evaporíticas tal como o
10
sal-gema. As rochas ígneas são pobres em cloretos. A alta solubilidade e o lento movimento
das águas no aqüífero vão provocando aumentos gradativos e constantes dos teores de
cloretos nas águas subterrâneas na direção do fluxo. As águas subterrâneas apresentam
geralmente teores de cloretos inferiores a 100 mg/L. Já nas águas dos mares são abundantes
com valores entre 18.000 e 21.000 mg/L, podendo chegar a 220.000 mg/L nas salmouras
naturais (saturação). O cloreto é um bom indicador de poluição para aterros sanitários e
lixões.
Sulfato (SO4-2):
São sais moderadamente solúveis a muito solúveis, exceto os sulfatos de estrôncio
(SrSO4) e os de bário (BaSO4). Na água doce o sulfato de cálcio (CaSO4) satura a 1.500 mg/L
e pode chegar até 7.200 mg/L em águas salinas. Em meio redutor, com muita matéria
orgânica, pode sofrer uma redução bacteriana a S ou S-2, porém em geral é estável. Origina-se
da oxidação do enxofre presente nas rochas e da lixiviação de compostos sulfatados (gipsita e
anidrita). As águas subterrâneas apresentam geralmente teores de sulfatos inferiores a 100
mg/L, principalmente na forma de SO4-2 e HSO4
-. Segundo Hem (in Feitosa e Filho, 1997),
este último predomina nas águas muito ácidas, com pH < 2, devido à dissociação incompleta
do ácido sulfúrico.
As águas do oceano Atlântico apresentam, em média, 2.810 mg/L de sulfatos. As
águas subterrâneas com excesso de sulfato, > 400 mg/L, podem causar efeitos laxativos e, na
presença de íons de magnésio e sódio, pode provocar distúrbios gastrintestinais. O sulfato
também é caracterizado por aumentar a salinidade dos solos.
Bicarbonato (HCO3-):
Este íon não se oxida nem se reduz em águas naturais, porém pode precipitar com
muita facilidade como bicarbonato de cálcio (CaCO3). Varia entre 50 e 350 mg/L em águas
doces, podendo chegar a 800 mg/L. A água do mar possui teores da ordem de 100 mg/L.
Carbonato (CO3-2):
A quantidade relativa de íons de carbonato é função do pH e do conteúdo de gás
carbônico. Em águas naturais doces, a quantidade de carbonato será muito baixa em
comparação com a de bicarbonato. O carbonato somente começa a ter uma concentração
expressiva em solução quando o pH for igual ou superior a 10 (Figura 2.2). O carbonato é
11
indesejável em águas para a irrigação, pois sua presença na forma de carbonato de sódio é
altamente tóxica para os vegetais.
Figura 2.2 – Diagrama de Bjerrum mostrando a distribuição das espécies maiores do carbono inorgânico dissolvido e a sua relação com o pH (modificado de Fetter, 1994).
Nitrato (NO3-):
Ocorre em geral com pequeno teor. É muito móvel e pode ser removido das camadas
superiores do solo para a água (Bower, in Feitosa e Filho, 1997). O nitrato representa o
estágio final da oxidação da matéria orgânica e teores acima de 5 mg/L podem ser indicativos
de contaminação da água subterrânea por atividade humana (esgotos, fossas sépticas,
depósitos de lixo, cemitérios, adubos nitrogenados, resíduos de animais etc.). Os resíduos de
produtos protéicos provenientes de esgotos, fezes, etc. são ricos em nitrogênio e se
decompõem em nitratos na presença de oxigênio, de acordo com o ciclo do nitrogênio
(nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitrato). A oxidação do amoníaco (NH3) para nitrito
(NO2-) ocorre com a participação de bactérias especializadas do grupo nitrosaminas. A
oxidação do nitrito para nitrato (NO3-) requer a participação de bactérias autótrofas do grupo
nitrobactérias. A presença de nitrito (NO2-) na água subterrânea é um indicativo de poluição
recente. As águas subterrâneas apresentam geralmente teores de nitrato no intervalo de 0,1 a
10 mg/L, porém em águas poluídas os teores podem chegar a 1.000 mg/L. A água do mar
possui em torno de 1 mg/L. Altas concentrações de nitrato podem produzir intoxicação em
criança ou até levá-la à morte por meta-hemoglobinemia (cianose) em casos extremos. O
12
nitrato também tem ação na produção de nitrosaminas no estômago do homem, substâncias
essas conhecidas como carcinógenas.
2.3.3. Razões iônicas
As razões iônicas são as relações entre os íons dissolvidos em uma água. Estas
relações podem indicar um certo relacionamento com o litotipo do qual a água se origina,
indicar a ação de fenômenos modificadores ou indicar uma característica específica da água
considerada. Pode-se estabelecer vários tipos de razões cujo objetivo é função do problema a
estudar.
As razões iônicas mais freqüentemente utilizadas no estudo hidrogeoquímico, segundo
Custodio e Llamas in; Feitosa e Filho (1997), são descritas a seguir e seus valores são
expressos em meq/L, como indica o símbolo (r).
Razão rMg+2/rCa+2:
Nas águas continentais, esta razão varia freqüentemente entre 0,3 e 1,5. Os valores
próximos de 1 indicam uma provável influência de terrenos dolomíticos ou com serpentina e
valores superiores a 1 sugerem, em geral, relações com litotipos ricos em silicatos
magnesianos, como gabros e basaltos. Entretanto, é preciso observar que quando ocorre
precipitação de CaCO3 em uma água, aumenta a razão rMg+2/rCa+2 sem que seja indicação
dos litotipos atravessados. No caso da dissolução do calcário, ocorre uma diminuição desta
razão. A água do mar tem razão rMg+2/rCa+2 em torno de 5 e, por isso, as águas que circulam
em litologias de origem marinha ou que tenham sofrido mistura com a água do mar têm
também esta razão elevada. O aumento do conteúdo de cloretos e da razão rMg+2/rCa+2 pode
ser um bom indício de contaminação por água de origem marinha. Nos processos de troca
iônica que produzam abrandamento da água, o Ca+2 fixa-se mais do que o Mg+2, e
conseqüentemente haverá um aumento da razão rMg+2/rCa+2 na água. Esta regra não é geral,
pois o processo depende dos teores iniciais destes íons. Os processos de redução dos sulfatos
provocam um crescimento da razão rMg+2/rCa+2, mas a presença simultânea da troca iônica
entre o íon Mg+2 e o íon Ca+2 pode provocar a precipitação de CaCO3 às custas do Mg+2
(modificado de Feitosa e Filho, 1997).
Razão rK+/rNa+:
13
Nas águas doces, esta razão pode variar entre 0,001 e 1, sendo mais freqüente entre
0,004 e 0,3, enquanto que, para a água do mar, fica no intervalo de 0,02 a 0,025. Devido a
fixação preferencial de K+ no terreno, esta razão é menor na água que na rocha mãe e é tanto
menor quanto mais concentrada em sais é a água. Trabalhos realizados na ilha vulcânica de
Lanzarote indicam uma tendência a decrescer a razão rK+/rNa+ conforme aumenta a
salinidade, passando desde valores de 0,05, para águas com um resíduo seco em torno de
1.000 mg/L, a valores de 0,02, para águas com um resíduo seco de mais de 4.000 mg/L. No
geral, esta razão tende a diminuir, conforme aumenta a salinidade. Se existem aportes
artificiais de K+, pode-se seguir sua diminuição no sentido do fluxo e então esta relação pode
ser interessante (Custodio, 1965 in Feitosa e Filho, 1997).
Razão rNa+/rCa+2 e rNa+/r(Ca+2 + Mg+2):
O interesse destas razões é o de indicar possíveis processos de troca de bases. No
entanto, a precipitação ou dissolução de sais de cálcio altera essas relações sem que tenha
havido troca de bases.
Razão rCl-/rHCO3-:
Como o conteúdo em HCO3- é relativamente constante nas águas subterrâneas, esta
razão presta-se para seguir o processo de concentração de sais no sentido do fluxo
subterrâneo. Ainda que essa concentração faça crescer ligeiramente o denominador, um
aumento na razão rCl-/rHCO3- indica um avanço no processo de concentração. Se existem
fenômenos de redução de sulfatos ou aportes exteriores de CO2, pode haver aumento do
conteúdo em HCO3- e, neste caso, não convém utilizar esta razão se não forem tomadas às
devidas precauções. A precipitação de CaCO3 também pode influir nesta razão. A razão rCl-
/rHCO3- é muito útil para caracterizar a intrusão marinha, já que as águas continentais têm
normalmente valores entre 0,1 e 5 e na água do mar os valores variam entre 20 e 50. Se o
aumento de cloretos é devido à concentração de sais nas zonas de recarga, a razão rCl-
/rHCO3- cresce muito menos para igual aumento de cloretos quando ocorre uma intrusão
marinha.
Índice de troca de bases (ITB):
É a troca de bases que afeta principalmente os cations Na+, Ca+2, Mg+2 e também o H+,
Li+ e Sr+2 enquanto que o K+ e o NH4- tendem a ser fixado irreversivelmente. Geralmente esta
troca também modifica as relações entre cátions, tais como rK+/rNa+, rNa+/rCa+2,
rNa+/rMg+2, rMg+2/rCa+2, rNa+/r(Mg+2 + Ca+2), %rNa+, rCa+2/rCl-, rMg+2/rCl-, rNa+/rCl-, etc. 14
De acordo com Schoeller (in Feitosa e Filho, 1997), o Índice de Troca de Base (ITB) é dado
por:
( )−
++− +−=
rClKNarrClITB (2.4)
Nas águas subterrâneas o ITB pode assumir um valor positivo ou negativo, mas em
geral, próximo de zero. Quando há abrandamento através de troca de Ca+2 e Mg+2 por Na+,
seu valor tende a diminuir enquanto que, se existe endurecimento, tende a crescer. Em águas
onde são dominantes os íons Cl- e Na+, pode existir um notável abrandamento sem que o valor
do ITB se altere, pois o Ca+2 e Mg+2 estão em quantidades bem inferiores em relação ao Na+.
Neste caso, é melhor adotar a seguinte razão para expressar o ITB:
( )( )−−−
++−
+++−
=33
24 NOHCOSOr
KNarrClITB (2.5)
Esta razão acima é utilizada, via de regra, para valores negativos que estão
relacionados com águas em terrenos plutônicos, em especial em áreas de granitóides. A água
do mar tem valores na faixa de 1,2 a 1,3 (positivo) e as salmouras com rCl- > 500 têm valores
sempre positivos. Para águas pouco salinas, podem ser tanto positivos quanto negativos. Um
aumento no valor do ITB indica uma troca de bases com endurecimento da água e uma
diminuição indica troca de base com abrandamento. Quando ocorre uma redução de sulfatos,
o valor do ITB determinado através da equação 2.4 não é afetado, porém o valor determinado
através da equação 2.5 sofre alteração. O mesmo acontece quando se dissolve ou precipita
CaCO3 ou CaSO4. O valor do ITB tende a crescer lentamente com o aumento da salinidade da
água (modificado de Feitosa e Filho, 1997).
2.3.4. Representações Gráficas e Classificações
O manejo e o estudo de análises químicas podem ser simplificados através da
utilização de gráficos e diagramas, em especial quando se trata de fazer comparações entre
várias análises de água de um mesmo ponto em épocas diferentes ou de diferentes lugares.
Estes gráficos e diagramas podem ressaltar relações entre íons de uma mesma amostra e
variações temporais e espaciais existentes. A seguir serão mostrados os diagramas e as formas
15
gráficas de apresentação e estudo dos resultados de análises químicas, mais usualmente
utilizados.
Perfis Hidroquímicos:
Os perfis hidroquímicos podem ser verticais e horizontais. Os verticais, em geral mais
utilizados, são construídos a partir de análises químicas feitas em amostras de água recolhidas
ao longo do poço, representando-se os valores das características químicas em função da
profundidade. Estes perfis permitem estudar e ressaltar a existência de estratificações na água
subterrânea. Os perfis horizontais são construídos a partir de amostras de água coletadas ao
longo da extensão do aqüífero, normalmente para uma mesma profundidade, e ressaltam
variações laterais na composição da água subterrânea.
Mapas Hidroquímicos:
Na hidroquímica, normalmente, os resultados são apresentados sob a forma de mapas
de isovalores. Estes mapas caracterizam-se pela presença de isolinhas que correspondem a
linhas de mesmo teor do background acrescido de alguns desvios padrões, dependendo da
amplitude da população analisada. Permitem, no caso de água subterrânea, a visualização
rápida das variações espaciais das características químicas de um aqüífero. Outros mapas
hidroquímicos consistem em representar sobre um mapa geológico ou topográfico, gráficos,
símbolos ou figuras que representem a composição química da água. Os mapas hidroquímicos
também podem ser constituídos por diagramas, sendo um dos mais utilizados os de Stiff.
Diagrama Semilogarítmico de Schoeller:
As concentrações, em meq/L, da amostra são plotadas em papel semi-logarítmico. Esta
forma de apresentação dos dados hidroquímicos é bastante flexível e permite aumentar ou
reduzir o número de elementos representados, de acordo com as necessidades e os objetivos
da interpretação, conforme se observa na figura 2.3 (modificado de Feitosa e Filho, 1997).
Diagrama Triangular de Piper:
O diagrama de Piper é utilizado freqüentemente quando se trabalha com grande
número de análises químicas de água, servindo para classificar e comparar os distintos grupos
de águas quanto aos íons dominantes, em cloretada, sódica, carbonatada, magnesiana etc. Para
plotar no diagrama, transforma-se os valores de cada íon expressos em meq/L, em
percentagem do total de ânions e do total de cátions, separadamente, conforme se observa na
figura 2.4 (modificado de Feitosa e Filho, 1997).
16
Figura 2.3. – Exemplo do diagrama semi-logarítmico de Schoeller (modificado de Fetter, 1994).
Figura 2.4 – Exemplo do diagrama de Piper (modificado de Fetter, 1994).
17
Diagrama de Stiff:
Todas as concentrações iônicas são representadas sobre linhas paralelas horizontais em
meq/L ou % meq/L. Ligando todos os pontos respectivos, obtém-se uma figura geométrica
característica para a água analisada, conforme se observa na figura 2.5 (modificado de Feitosa
e Filho, 1997).
Figura 2.5 - Exemplo do diagrama de Stiff (modificado de Feitosa e Filho, 1997).
2.4 MODELAGEM HIDROGEOLÓGICA
Um modelo ideal completo para descrever a intrusão marinha deveria ser
tridimensional, transiente, levar em conta densidade variável e incluir dispersão. Um modelo
como este é extremamente complicado e requer uma quantidade muito grande de dados (na
maior parte das vezes não disponível) (Bear et al., 1999; Cabral e Paiva, 2004). A melhor
opção é usar um modelo mais simples e extrair conclusões aceitáveis, baseando-se nos dados
existentes e na sua confiabilidade.
Diversas abordagens matemáticas têm sido desenvolvidas nas ultimas décadas para
resolver o problema do fluxo e do transporte de sais nos aqüíferos costeiros. Uma abordagem
mais geral considera o fluido de densidade variável de acordo com a concentração de sal. As
equações do sistema incluem a lei de Darcy, a conservação da massa e a equação de
transporte de soluto (sal).
18
Outro tipo de abordagem, adotado no presente estudo, consiste em caracterizar e
modelar a geoquímica das águas subterrâneas, podendo-se obter importantes conceituação do
funcionamento do sistema em questão. O PHREEQC (Parkhurst e Appelo, 1999) é um
programa de computador escrito na língua de programação C e é projetado para executar uma
variedade de cálculos hidrogeoquímicos de baixa temperatura e possui uma interface gráfica
em ambiente Windows, o que facilita sua utilização. O fundamento do PHREEQC é o modelo
de associações iônicas em meio aquoso e é capaz de realizar as seguintes tarefas; cálculo de
especiação e índices de saturação; cálculos de transporte advectivo e de evolução geoquímica
em tubos de fluxo, incluindo mesclas, reações irreversíveis, equilíbrios gasosos e minerais,
trocas iônicas e reações de complexação em superfície; modelagem inversa, na qual se
calculam as transferências minerais e de gases que respondem às diferenças entre as águas,
considerando algumas restrições.
O PHREEQC portando é uma evolução da tentativa de se criar um software cada vez
mais completo para a simulação do comportamento hidrogeoquímico nas águas subterrâneas.
19
3 ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo compreende a extensão da faixa litorânea entre os municípios de
Niterói (Piratininga) e Rio das Ostras, no estado do Rio de Janeiro. Esta faixa litorânea possui
aproximadamente 200 km de extensão e representa cerca de 30% da extensão litorânea do
estado do Rio de Janeiro.
A Zona Costeira é o espaço geográfico de interação do ar, do mar e da terra, incluindo
seus recursos renováveis ou não, abrangendo uma faixa marítima e outra terrestre marcada
pela fragilidade ambiental dos diversos ambientais ali existentes (manguezais, dunas,
restingas, estuários, lagoas etc.). O litoral do estado do Rio de Janeiro é dividido em quatro
setores de acordo com a tabela 3.1 (adaptada de FEEMA, 2006):
Tabela 3.1. Tabela relacionando os municípios do Estado do Rio de Janeiro com seus respectivos setores costeiros (FEEMA, 2006):
Setor Costeiro Municípios Setor 1
Litoral Sul Paraty, Angra dos Reis, Mangaratiba,
Itaguaí, Seropédica, Queimados, Japeri. Setor 2
Litoral da Baía de Guanabara Rio de Janeiro, Nova Iguaçu, B. Roxo, S. J.
de Meriti, Nilópolis, Duque de Caxias, Magé, Guapimirim, S. Gonçalo, Itaboraí,
Niterói, Maricá. Setor 3
Litoral da Região dos Lagos Saquarema, Araruama, Iguaba Grande, S.
Pedro d’Aldeia, Arraial do Cabo, Cabo Frio, Búzios, Casimiro de Abreu, Rio das
Ostras. Setor 4
Litoral Norte – Fluminense Macaé, Carapebus, Quissamã, Campos,
São João da Barra, São Francisco do Itabapoana.
Total 34 Municípios
Além do setor 3, a área de estudo engloba também a restinga de Piratininga no
município de Niterói e Itaipuaçu, que fica no município de Maricá. Essa faixa litorânea
caracteriza-se por ter um clima relativamente mais seco e sujeito a ventos que o restante do
litoral do estado do Rio de Janeiro. Outra característica é a tendência à ocorrência de cordões
arenosos e restingas arenosas, além de formações dunares.
O principal acesso à região dos lagos a partir da capital fluminense é realizado através
da BR-101 Norte e a Via Lagos (RJ-124). Também é possível realizar o acesso pela Estrada
20
de Praia Seca (RJ-132) pela costa da longa restinga aí presente até o município e Arraial do
Cabo.
3.1 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo estende-se do município de Niterói até o município de Rio das
Ostras, entre a latitude sul 22º55’00’’/longitude oeste 42º07’30’’ e latitude sul
22º30’00’’/longitude oeste 41º07’30’’. Em Niterói a área de estudo se concentrou na chamada
Região Oceânica de Niterói, especificamente a restinga de Piratininga.
O estudo realizado neste município teve como base trabalhos anteriores resultantes do
projeto ACOST-RIO (Lowsby, 2000; Alves, 2000; Cruz, 2004).
A restinga de Piratininga está localizada na porção sul da Região Oceânica do
município de Niterói, limitada a norte pela lagoa de Piratininga, a leste pelo bairro de
Camboinhas e a oeste e a sul pelo Oceano Atlântico. Apresenta basicamente forma alongada,
com cerca de 3 km de comprimento no seu eixo maior e largura média de aproximadamente
0,4 km no seu eixo menor, correspondendo a uma área de cerca de 1,2 km2. (Figura 3.1).
Outra área estudada em detalhe pela equipe do projeto ACOST-RIO foi a cidade de
Rio das Ostras e seu entorno (Silva Jr. e Pizani, 2002), de interesse por sua grande
dependência dos recursos hídricos subterrâneos e flutuação populacional sazonal.
21
Figura 3.1: Mapa de localização da área de estudo.
22
Apesar de escassos, havia alguns estudos anteriores realizados por membros da equipe
do projeto ACOST-RIO (Alves, 2000; Costa 2001). A região de abrangência do projeto em
geral, com muito poucas exceções, não dispõe de abastecimento de água tratada, ficando por
conta de cada proprietário o suprimento de água para a sua habitação. Em decorrência deste
fato, quase a totalidade dos moradores abastece suas residências utilizando-se da água
subterrânea, e a minoria, especialmente veranistas, utiliza-se de “carros pipas” de águas
procedentes de captação superficial tratada. Mesmo as habitações que utilizam suprimentos
alternativos de água, também têm poços subterrâneos para a não utilização de consumo
humano, como por exemplo, lavagem de calçadas, carros e, principalmente, jardins. Vale
lembrar que a área, em sua quase totalidade, não é dotada de rede de tratamento de esgoto
sanitário, utilizando-se de fossas e sumidouros.
Além de Maricá, os municípios de Saquarema, Araruama, Iguaba Grande, São Pedro
d´Aldeia, Cabo Frio, Arraial do Cabo e Búzios caracterizam-se pela presença de sistemas
lagunares, alguns deles hipersalinos, que têm grande importância no esculpimento das feições
morfológicas dos citados municípios e conseqüentemente influenciando seus aqüíferos
freáticos. Essas áreas até hoje necessitam em sua grande parte do abastecimento da água
subterrânea oriundas de seus aqüíferos freáticos.
3.2 GEOLOGIA
Segundo o programa de levantamentos geológicos básicos do Brasil da CPRM
(CPRM, 2001), do ponto de vista geológico a região de estudo está inserida
predominantemente no Domínio Região dos Lagos e no Domínio Serra do Mar.
Domínio Região dos Lagos:
Este Domínio representa o domínio mais oriental da província (figura 3.2). É
constituído por ortognaisses paleoproterozóicos e por supracrustais (Complexo Búzios)
interpretadas como remanescentes de um back arc. Foi metamorfizado na fácies anfibolito
superior, em evento colisional com cavalgamento para NW, sobre o Domínio Serra do Mar,
durante os estágios terminais da colagem brasiliana, no Cambriano (Schmitt et al. 1999).
Além das províncias pré-cambrianas, o estado ainda engloba parte da Província Costeira, de
Almeida (1977), bem como sua Margem Continental. Essas duas unidades englobam bacias
23
continentais terciárias e suas correspondentes submersas, desenvolvidas a partir do Jurássico,
a exemplo da Bacia de Campos. Caracteriza-se também por extensivo magmatismo alcalino.
Adicionalmente, constata-se o desenvolvimento de formações superficiais terciárias e
quaternárias continentais, e os sedimentos quaternários da plataforma continental (a serem
abordados no Mapa da Plataforma Continental).
Domínio Serra do Mar:
Ocupa a região centro-oriental do estado (Figura 3.2), correspondendo
geograficamente à “Microplaca” Serra do Mar (Campos Neto, 2000). É composto por uma
sucessão de arcos magmáticos mostrando marcante polaridade temporal e composicional de
W para E: 1) arco primitivo do tipo TTG a W (Arco Rio Negro – 630-500Ma); 2) arco mais
evoluído, do tipo cordilheirano maturo, mais a E (Arco Serra dos Órgãos – 570-560Ma) e,
finalmente, na parte mais oriental, um arco sincolisional, caracterizado por magmatismo
crustal (Arco Rio de Janeiro – 560Ma).
Além da sucessão de arcos, o domínio é ainda caracterizado por supracrustais que
sofreram metamorfismo de baixa P/alta T, na fácies anfibolito, com abundante fusão parcial in
situ (Complexo Paraíba do Sul). Essa unidade está exposta ao longo de todo o Domínio, o
qual sofreu cavalgamento, com vergência de topo para NW, por parte das rochas que integram
o Domínio “Região dos Lagos” nos limites SE do domínio.
Além dos granitóides orogênicos, o domínio apresenta um expressivo número de
plútons pós-tectônicos, circunscritos, de idade cambriana.
24
Figura 3.2: Domínios Tectono-Magmáticos do Estado do Rio de Janeiro e Áreas adjacentes (CPRM, 2001).
Na região do rio das Ostras, a maior parte dos depósitos arenosos litorâneos deve ser
de idade pleistocênica. Ao norte, eles são relativamente importantes e o terraço, como ao sul
da planície costeira da foz do rio Paraíba do Sul, apresenta cicatrizes características da antiga
drenagem que estava ativa quando o nível de base era inferior ao atual. Entre Rio das Ostras e
Barra de São João, os depósitos pleistocênicos reduzem-se a uma faixa estreita na margem
oceânica e alguns vestígios rumo ao interior. Nos vales maiores, hoje ocupados pelos rios São
João e Una, esses vestígios mais ou menos erodidos ganham maior importância.
Entre Cabo Frio e Arraial do Cabo, a maior parte dos depósitos arenosos litorâneos
também deve ser de idade pleistocênica. Essa informação está baseada sobre uma idade de
radiocarbono superior a 30ka, além de forte impregnação por ácidos húmicos em
profundidade e ausência total de conchas, que são bastante abundantes nas areias holocênicas
circundantes. Esses depósitos arenosos pleistocênicos, parcialmente recobertos de dunas
25
holocênicas, parecem ter sido preservados da erosão marinha por ocasião da transgressão
holocênica, graças à presença de rochas cristalinas da região do Arraial do Cabo.
Entre Arraial do Cabo e Niterói, ocorrem freqüentemente duas barreiras arenosas
separadas por uma zona baixa ocupada por lagunas. Muehe (1982) e Coelho Neto et al.
(1986) in CPRM (2001), atribuíram idade holocênica para essas duas barreiras. Entretanto,
sondagens efetuadas na zona baixa entre as barreiras mostraram que sob os sedimentos
lagunares existem areias impregnadas de ácidos húmicos, e datações indicaram que as lagunas
existiam antes de 5.1 ka. Ireland (1987 in CPRM 2001), em um trabalho sobre a história das
lagunas na região de ltaipu-Maricá, chegou à mesma conclusão e atribuiu uma idade
pleistocênica para a barreira interna. Do mesmo modo, parece que a parte interna da barreira
única que fecha a laguna de ltaipu é de idade pleistocênica, pelas características do
afloramento que ocorre no canal que faz a ligação da laguna com o oceano.
Depósitos Holocênicos
Apoiado, em parte, nos depósitos pleistocênicos e nas litologias do Grupo Barreiras,
desenvolveu-se na região costeira durante o Holoceno, um complexo de ambientes
deposicionais compreendendo depósitos flúvio-lagunares e depósitos praiais marinhos e/ou
lagunares. De maneira geral, esses depósitos estão relacionados aos processos costeiros
associados ao auge da última fase transgressiva do nível relativo do mar e sua posterior
regressão (<5,1ka). O evento possibilitou a formação de uma nova barreira arenosa próximo à
antiga planície costeira pleistocênica, assim como a ingressão marinha pelos vales
preexistentes, restabelecendo boa parte dos sistemas lagunares presentes na costa que,
acompanhando a posterior progradação da barreira, evoluíram para um conjunto de ambientes
sedimentares.
Antigas linhas de costa, marcadas por paleofalésias esculpidas nos terrenos
pleistocênicos, hoje o limite interno dos terraços holocênicos, mostram que no máximo desta
transgressão o mar atingiu aproximadamente 4,8 m acima do atual na região. A presença de
diversos terraços, em diferentes cotas, e o truncamento de feições morfológicas pretéritas que
hoje se observam em meio a área ocupada por depósitos flúvio-lagunares e também ao longo
da atual costa lagunar, mostram que nos últimos 5.000 anos a área passou por pequenas
transgressões e regressões.
26
O assoreamento da área produzido pela chegada de sedimentos fluviais, somado a
remobilização destes pelos agentes da dinâmica costeira, ondas e correntes litorâneas atuantes
no interior dos corpos lagunares, proporcionaram a sua segmentação.
A progradação de margens pantanosas e o crescimento de praias e pontais arenosos
são responsáveis pela sua configuração atual. Os sedimentos acumulados nas depressões
lagunares constituem um pacote composto por intercalações de areias, lamas, biodetritos
carbonáticos e turfas, produzidas nos diversos ambientes deposicionais que ainda hoje estão
atuantes na área.
Depósitos Praiais Marinhos e/ou Lagunares
Os depósitos Praiais Marinhos e/ou Lagunares podem ser correlacionados aos
depósitos da Transgressão Santos da costa paulista, ou aos da Última Transgressão da costa
do nordeste. São também similares aos depósitos do Sistema Laguna-Barreira IV, da costa
sul-rio-grandense (CPRM, 2001).
A ilha-barreira holocênica é composta por fácies praiais marinhas com recobrimento
eólico. As fácies praiais marinhas são constituídas por areias quartzosas esbranquiçadas, finas
a médias, bem selecionadas, apresentando estratificação plano-paralela com mergulho suave
em direção ao mar. O pacote eólico que a recobre é constituído por areias com características
semelhantes, de granulometria mais fina e que se apresentam na forma de depósitos eólicos
mantiformes, quando ocorrentes muito próximos à linha de costa, ou na forma de dunas
transgressivas, quando mais interiorizadas.
Diferentemente da barreira pleistocênica, podem conter grandes quantidades de
conchas, não são impregnados de ácidos húmicos e exibem alinhamentos de cristas praiais
mais contínuos e pouco espaçados.
Segundo Martin et al. (1997), os sistemas lagunares holocênicos ocorrem nas zonas
baixas, separando terraços arenosos pleistocênicos e holocênicos ou nos cursos inferiores de
grandes vales não-preenchidos por sedimentos fluviais, sendo constituídos por sedimentos
sílticos e/ou areno-argilosos ricos em matéria orgânica, podendo freqüentemente conter
grande quantidade de conchas de moluscos de ambientes lagunares.
No setor compreendido entre Cabo Frio e Niterói, existem dois sistemas lagunares. O
mais interno é formado por grandes lagunas que se situam entre as formações cristalinas e a
barreira arenosa pleistocênica, tais como, Araruama, Saquarema, Guarapina e Maricá.
27
Por razões locais, que compreendem as características morfológicas, a baixa taxa de
sedimentação e a variação do nível relativo do mar, diferentes em relação a outras áreas, essas
lagunas não foram ressecadas. Entre as barreiras arenosas, pleistocênica e holocênica,
originaram-se um segundo sistema de lagunas formado por ocasião do máximo da última
transgressão. Essas lagunas são pequenas e pouco profundas e com tendência a ressecação. Na
altura da laguna de Araruama, o segundo sistema apresenta-se segmentado em um rosário de
pequenas lagunas independentes, entre as quais destaca-se a laguna Vermelha.
Ainda segundo Martin et al. (1997), a presença da ressurgência local nessa região,
enseja o aparecimento de um microclima semi-árido. Em conseqüência disso, a laguna de
Araruama e as lagunas menores do segundo sistema são hipersalinas.
Essa hipersalinidade tem propiciado condições especiais de sedimentação, sobretudo
nas pequenas lagunas do segundo sistema, que são caracterizadas pela sedimentação
carbonática. A intensidade da ressurgência é variável e, conseqüentemente, as condições do
microclima e as salinidades das lagunas Araruama e Vermelha também sofrem modificações.
Desta maneira infere-se que as condições de sedimentação tenham também mudado e,
igualmente, poderiam ser explicadas as variações dos tipos de carbonatos encontrados em
profundidade, que passam de aragonita para dolomita. De modo análogo, os períodos de
grande proliferação de moluscos na laguna de Araruama poderiam ser explicados por
flutuações de salinidade (CPRM, 2001).
28
Figura 3.3: Mapa geológico entre os municípios de Niterói e Rio das Ostras.
29
3.3 GEOMORFOLOGIA
Quanto aos aspectos geomorfológicos, a área de estudo é formada basicamente por
Superfícies Aplainadas nas Baixadas Litorâneas (Região dos Lagos e Litoral Leste
Fluminense), por Maciços Alcalinos Intrusivos (Morro de São João e Ilha de Cabo Frio), por
Maciços Costeiros e Interiores (Maciço Região dos Lagos) e por Planícies Flúvio-Marinhas
(Baixadas da Região dos Lagos e Baixada do Rio São João). Esses diversos compartimentos
têm seus aspectos mais relevantes descritos nos parágrafos seguintes (CPRM, 2001).
RELEVOS DE AGRADAÇÃO
CONTINENTAIS
Planícies Aluviais (Planícies de Inundação, Terraços Fluviais e Leques Alúvio-
Coluviais): Superfícies subhorizontais, com gradientes extremamente suaves e convergentes
sem direção aos canais-troncos.
LITORÂNEOS
Planícies Costeiras (Terrenos Arenosos de Terraços Marinhos, Cordões Arenosos e
Campos de Dunas): Superfícies subhorizontais, com microrrelevo ondulado de amplitudes
topográficas inferiores a 20m, geradas por processos de sedimentação marinha e/ou eólica.
Terrenos bem drenados com padrão de drenagem paralelo, acompanhando as depressões
intercordões.
Planícies Colúvio-Alúvio-Marinhas (Terrenos Argilo-Arenosos das Baixadas):
Superfícies subhorizontais, com gradientes extremamente suaves e convergentes à linha de
costa, de interface com os Sistemas Deposicionais Continentais (processos fluviais e de
encosta) e Marinhos. Terrenos mal drenados com padrão de canais meandrante e divagante.
Presença de superfícies de aplainamento e pequenas colinas ajustadas ao nível de base das
Baixadas.
Planícies Flúvio-Marinhas (Terrenos Argilosos Orgânicos de Fundo de Baías ou
Enseadas, ou Deltas dominados por Maré):
Superfícies planas, de interface com os Sistemas Deposicionais Continentais e Marinhos.
Terrenos muito mal drenados com padrão de canais bastante meandrantes e divagantes, sob
influência de refluxo de marés. Planícies Flúvio-Lagunares (Terrenos Argilosos Orgânicos de
Paleolagunas Colmatadas). 30
Superfícies planas, de interface com os Sistemas Deposicionais Continentais e Lagunares.
Terrenos muito mal drenados com lençol freático subaflorante.
RELEVOS DE DEGRADAÇÃO ENTREMEADOS NA BAIXADA
Colinas Isoladas. Formas de relevo residuais, com vertentes convexas e topos
arredondados ou alongados, com sedimentação de colúvios, remanescentes do afogamento
generalizado do relevo produzido pela sedimentação flúvio-marinha que caracteriza as
baixadas litorâneas. Densidade de drenagem muito baixa com padrão de drenagem dendrítico
e drenagem imperfeita nos fundos de vales afogados. Predomínio de amplitudes topográficas
inferiores a 100m e gradientes suaves. Estão também classificadas ilhas oceânicas.
RELEVOS DE DEGRADAÇÃO EM PLANALTOS DISSECADOS OU SUPERFÍCIES
APLAINADAS
Domínio Suave Colinoso. Relevo de colinas muito pouco dissecadas, com vertentes
convexas e topos arredondados ou alongados, com expressiva sedimentação de colúvios e
aluviões. Ocorrência subordinada de morrotes alinhados. Densidade de drenagem baixa a
média com padrão de drenagem variável, de dendrítico a treliça ou retangular. Predomínio de
amplitudes topográficas inferiores a 50m e gradientes muito suaves.
Domínio de Colinas Dissecadas, Morrotes e Morros Baixos. Relevo de colinas
dissecadas, com vertentes convexo-côncavas e topos arredondados e/ou alongados e de
morrotes e morros dissecados, com vertentes retilíneas e côncavas e topos aguçados ou
alinhados, com sedimentação de colúvios e aluviões. Densidade de drenagem média a alta
com padrão de drenagem variável, de dendrítico a treliça ou retangular. Predomínio de
amplitudes topográficas entre 100 e 200m e gradientes suaves a médios.
RELEVOS DE DEGRADAÇÃO SUSTENTADOS POR LITOLOGIAS ESPECÍFICAS
Maciços Intrusivos Alcalinos. Relevos dômicos sustentados por Maciços Alcalinos,
com vertentes predominantemente retilíneas a côncavas, escarpadas, com topos arredondados,
por vezes, preservando uma borda circular (cratera vulcânica erodida). Densidade de
drenagem alta com padrão de drenagem radial ou anelar. Predomínio de amplitudes
topográficas superiores a 500m e gradientes elevados a muito elevados, com sedimentação de
colúvios e depósitos de tálus e solos rasos.
RELEVOS DE DEGRADAÇÃO EM ÁREAS MONTANHOSAS
31
Maciços Costeiros e Interiores: Relevo montanhoso, extremamente acidentado,
localizado em meio ao domínio das baixadas e planícies costeiras, ou em meio ao domínio
colinoso, no caso dos maciços interiores. Vertentes predominantemente retilíneas a côncavas,
escarpadas e topos de cristas alinhadas, aguçados ou levemente arredondados. Densidade de
drenagem alta a muito alta com padrão de drenagem variável, de paralelo a dendrítico,
geralmente centrífugo. Predomínio de amplitudes topográficas superiores a 300m e gradientes
muito elevados, com ocorrência de colúvios e depósitos de tálus, solos rasos e afloramentos
de rocha.
3.4 PEDOLOGIA
Um dos solos mais predominantes na região de estudo é o Podzólico Hidromórfico
(HPd). Essa classe compreende solos minerais hidromórficos, em geral de textura arenosa, ao
longo de todo o perfil, com horizonte B espódico precedido por horizonte E álbico, ou
raramente A (Camargo et al., 1987). São, portanto, solos com nítida diferenciação de
horizontes (Figura 3.4).
Estão relacionados aos sedimentos arenosos de origem marinha que constituem os
cordões litorâneos dispostos em faixas sub paralelas ao longo da costa, cuja ocorrência é a
mais significativa. Em sua maior parte, são recobertos por vegetação de restinga do tipo
campestre ou arbóreo-arbustiva. Com menos freqüência, encontram-se sob floresta de
restinga, como no trecho entre Barra de São João e Armação dos Búzios, além de outras áreas
bem pouco expressivas. São utilizados, em geral, com pastagem natural de baixa qualidade,
além de pequenos plantios de coco.
Destaca-se ainda o solo Podzólico Amarelo álico. Essa classe é constituída por solos
com horizonte B textural de coloração amarelada, em matiz 7,5YR ou mais amarelo, e baixos
te ores de Fe2O3, geralmente inferiores a 70g/kg, com predomínio de caulinita na fração
argila. São em geral profundos, bem drenados e apresentam seqüência de horizontes do tipo
A-Bt-C ou A-E-Bt-C.
Como os Latossolos Amarelos, dos quais se diferenciam basicamente pelo elevado
gradiente textural que apresentam, esses solos estão também relacionados aos sedimentos do
Grupo Barreiras e congêneres. Distribuem-se por toda a faixa litorânea; tendo, porém, maior
32
expressão geográfica nas regiões de Maricá e Saquarema. Em geral, ocorrem em relevo suave,
com rampas longas e são por isso bastante utilizados com cana-de-açúcar, pastagens e, em
áreas pouco amplas, com culturas de abacaxi e maracujá. Todavia, devido ao acentuado
gradiente textural e ao freqüente adensamento do topo do horizonte B, que reflete na redução
da permeabilidade do solo, apresentam um certo potencial erosivo, mesmo em áreas de
declive pouco acentuado.
Nas regiões de Araruama, São Pedro d’Aldeia e Iguaba Grande destaca-se o
Planossolo. Essa classe compreende solos minerais, geralmente hidromórficos, com seqüência
de horizontes A-Bt-C, ou mais tipicamente A-E-Bt-C, caracterizados por mudança textural
abrupta, de tal forma marcante que, no solo seco, forma-se uma fratura de separação entre o
horizonte B textural e o sobrejacente. No horizonte B, de densidade do solo relativamente
elevada e em geral policrômico, observa-se a ocorrência de cores de redução, evidenciando
condição de drenagem imperfeita ou má (Camargo et al., 1987).
Ocorrem principalmente em algumas baixadas de relevo aplainado da região litorânea,
onde, em certas áreas, podem apresentar caráter solódico. Predominam, entretanto, solos de
baixa fertilidade, álicos ou distróficos, com argila de atividade baixa. A vegetação original é a
floresta sub caducifólia. Devido à sua posição topográfica, é comum ocorrer descontinuidade
no material de origem, relacionado principalmente a sedimentos colúvio-aluvionares e
gnaisses pré-cambrianos, recobertos por sedimentos arenosos pouco espessos.
Os solos mais presentes na região de Maricá são os solos podzólicos (argissolos), os
gleissolos (húmicos distróficos e húmicos salinos solódicos). Aparecem ainda com
significativa relevância os neossolos flúvicos eutróficos e afloramentos de rocha.
São areias quartzosas de origem marinha e que compreende solos profundos, com
seqüência de horizontes do tipo A-C, de textura arenosa em toda a extensão dos perfis,
constituídos essencialmente por quartzo. Minerais primários, menos resistentes ao
intemperismo, se presentes, encontram-se em quantidades insignificantes. Ocorrem na faixa
litorânea relacionada aos cordões arenosos costeiros, em associação com Podzóis
Hidromórficos, sob vegetação de campo de restinga e restinga arbóreo-arbustiva. São
excessivamente drenados, de baixa fertilidade natural, com horizonte A moderado ou fraco,
que pode mesmo estar ausente em áreas desprovidas de vegetação, localizadas mais próximas
ao mar ou sujeitas à forte ação dos ventos.
Na região de Cabo Frio e Arraial do Cabo destaca-se a presença de Dunas.
33
Figura 3.4: Mapa de solos entre os municípios de Niterói e Rio das Ostras (CPRM,2001).
34
3.5 CLIMA
De uma maneira geral, o clima na região é predominantemente quente e úmido, com
estação seca pouco pronunciada e com mais de 1.300 mm anuais de precipitação (CIDE,
1997). Na Baixada Litorânea ocorre clima quente e úmido sem inverno pronunciado com
chuvas no verão e estiagem no inverno, possui temperaturas médias regularmente elevadas e
suas variações são pequenas, oscilando entre 22 e 23 oC. A partir de novembro até março as
temperaturas médias ficam acima de 22 oC com valores máximos de 25,3 oC (Figura 3.5).
0.05.0
10.015.020.025.030.0
Jan
Mar Mai Jul
Set Nov
Meses
Tem
pera
tura
(ºC)
Figura 3.5: Gráfico indicando as temperaturas médias anual na região de estudo.
3.6 USO E COBERTURA DO SOLO
Vegetação de Restinga
Restingas são faixas alongadas de areia, paralelas à linha de costa, formadas
principalmente por sedimentos arenosos transportados e empilhados pelo mar. Essas áreas
compreendem ambientes diferenciados, tais como: mangues, brejos, dunas, além de lagoas
temporárias e permanentes. A vegetação que se desenvolve ao longo desses cordões arenosos
apresenta-se nas formas arbórea, arbustiva e herbácea.
Na área de estudo a principal zona de ocorrência dessa vegetação são os entornos das
lagoas de Araruama e Maricá.
Coberturas Arenosas
35
Essa classe compreende as praias e dunas. De acordo com Muehe (in: Guerra e Cunha,
1994), pode-se definir praias como depósitos de sedimentos, mais comumente arenosos,
acumulados por ação de ondas que, por apresentarem mobilidade, se ajustam às condições
de ondas e maré. Representam, por essa razão, um importante elemento de proteção do
litoral, ao mesmo tempo em que são amplamente usadas para o lazer”.
Áreas Salinas
São áreas próximas ao mar, utilizadas para a exploração do sal de cozinha.
Apresentam padrões retangulares resultantes do método de exploração. A produção de sal é
beneficiada pela escassez de chuva, temperatura elevada, impermeabilidade do solo, regime
constante de ventos e evaporação anual média elevada, em torno de 2.800mm.
Na área de estudo, as salinas concentram- se principalmente no trecho entre Araruama
e Cabo Frio. A produção de sal marinho nessa área confere ao estado a posição de segundo
maior produtor do país, contribuindo com 4% da produção nacional.
3.7 HIDROGEOLOGIA
Os aqüíferos observados na área de estudo são do tipo granular e fraturado. O aqüífero
granular compreende depósitos aluvionares heterogêneos e as porções de solo e rocha
alterada. Os sedimentos aluvionares são compostos predominantemente por areias quartzosas
e, subordinadamente, siltosas e argilosas, que ocorrem nas proximidades das lagunas.
36
Figura 3.6: Modelo hidrogeológico da Restinga de Piratininga e Cafubá (modificado de Lowsby, 2000).
Estes são decorrentes da formação da baixada litorânea durante os últimos
movimentos de transgressão e regressão no Holoceno, entre 5.000 e 7.000 anos atrás. A
baixada litorânea é formada por variações laterais, paralelas à linha de costa, de altos arenosos
com vegetação rasteira típica de restinga e baixada alagadiças areno-argilosas, que compõem
os charcos e mangues da região. O nível d’água é geralmente elevado, com profundidades de
alguns centímetros até uns poucos metros. Na área dos areais, que corresponde aos locais
mais elevadas, a água é mais clara e geralmente menos salobra que a água das baixadas
alagadiças.
O nível freático no aluvião é bastante raso, chegando a atingir menos de 2 metros de
profundidade nas porções mais baixas, aflorando periodicamente a medida que se aproxima
das lagunas em função da influência da oscilação das marés.
O aqüífero fraturado é representado pelo embasamento cristalino fraturado e funciona,
tudo indica, como um aqüífero semiconfinado, mal conectado com o aqüífero livre. Nos
depósitos de restinga, a profundidade do nível d'água nas faixas centrais é mais elevada,
tornando-se bem mais raso à medida que se aproxima do oceano e principalmente nas
lagunas, aonde chega a atingir 1 m.
37
4 MATERIAIS E MÉTODOS
Por ser uma região já preliminarmente estudada há alguns anos tanto pelo autor quanto
pelos membros que fizeram parte do projeto ACOST-RIO, foram realizadas apenas algumas
campanhas de campo para complementar e promover o levantamento de dados
hidrogeológicos. Foi possível ainda cadastrar alguns pontos d’água, coletar amostras de água
subterrânea para análise de parâmetros hidroquímicos e para a instalação de um medidor
automático da variação do nível d’água em poços tubulares (Levelogger). Serão descritas a
seguir as etapas utilizadas na realização deste trabalho.
4.1 CRIAÇÃO E MANUTENÇÃO DE UM BANCO DE DADOS
A partir dos dados do projeto ACOST-RIO foi realizado um banco de dados único
para uma melhor compreensão e avaliação do comportamento dos aqüíferos costeiros leste
fluminense. A partir deste momento todo e qualquer dado novo seria facilmente incorporado
ao banco de dados. Para isso foi realizada uma revisão bibliográfica de todos os relatórios,
monografias, dissertações e teses já apresentadas relacionadas com o projeto ACOST-RIO.
Todos os dados foram reunidos numa planilha Excel e complementados com os novos
dados. A partir dessa planilha principal, gerou-se inúmeras outras para um melhor
entendimento e para o desenvolvimento de gráficos ou para exportar para outros softwares,
como por exemplo o Aquachem®.
4.2 LEVANTAMENTOS DE CAMPO
As campanhas de campo tiveram como objetivos a complementação dos dados e um
reconhecimento recente da área de estudo, sendo possível avaliar as principais características
hidrogeológicas da região; a identificação e cadastro de novos pontos de amostragem de águas
subterrânea e coleta de água em alguns desses pontos para a medição de parâmetros físico-
químicos in situ e posteriormente em laboratório uma medição de cloreto.
38
4.2.1 Escolha do local para instalação de um medidor automático da variação do nível
d’água em poços tubulares (Levelogger).
Para o monitoramento da cunha salina na restinga de Piratininga foi utilizado um
aparelho de medição de nível d’água, condutividade elétrica e de temperatura (Levelogger)
durante os meses de outubro a dezembro de 2005. O aparelho foi programado para realizar
uma tomada de dados a cada cinco minutos. Com os dados já em laboratório, foi possível
realizar uma análise comparativa com os dados pluviométricos obtidos neste mesmo período.
A escolha do local para a instalação de um medidor automático da variação do nível
d’água em poços tubulares (Levelogger) foi baseada em dois fatores essenciais. Em primeiro
lugar a segurança do aparelho por motivos econômicos e o segundo motivo por
representatividade hidrogeoquímica da localidade, ou seja, a restinga de Piratininga já era
considerada desde o projeto ACOST-RIO como uma área piloto bastante importante.
O Levelogger, antes de sua instalação, deve ser ajustado com a inserção de alguns
dados como periodicidade da leitura, dia e hora para o inicio e o termino da leitura. No
presente trabalho ele foi instalado no dia 20 de outubro de 2005 e programado para a coleta
dos dados a cada cinco minutos. Foram coletadas 16.000 dados de nível d’água,
condutividade elétrica e temperatura até o dia 15 de dezembro de 2005 (Figura 4.1).
Figura 4.1: Foto da instalação do Levelogger num poço na restinga de Piratininga.
39
4.2.2 Cadastramento de pontos d’água recentes
Com posse de variados dados hidrogeoquímicos fez-se necessário à escolha de dois
locais da região para um maior detalhamento dos dados físico-químicos. Optou-se pela
escolha de Piratininga para a instalação do medidor automático da variação do nível d’água
em poços tubulares (Levelogger), como já visto no item anterior, como a escolha do
município de Rio das Ostras para a coleta d’água e medições in situ de parâmetros físico-
químicos para efeito de comparação.
4.2.3 Amostragem de água
4.2.3.1 Medições in situ
Em quase todas as etapas de cadastramento dos pontos foram realizadas medições in
situ das águas coletadas. Foram medidas condutividade elétrica, pH, temperatura e
profundidade do nível estático das águas dos pontos visitados. Esses parâmetros foram
medidos tanto pelos membros do projeto ACOST-RIO quanto pelo autor.
4.2.3.1.1 Medida de Condutividade Elétrica
As medições de condutividade elétrica in situ foram obtidas com o aparelho digital da
marca ANALION®, modelo C 702, com 3 escalas de medições, precisão de cerca de 1% e
ajuste automático de temperatura para faixas entre 0 e 80ºC com faixa de referência para
25ºC.
Faz-se necessário o ajuste do condutivímetro com uma solução padrão de 1,41 mS/cm
antes de serem realizadas as medidas. Não existe necessidade de preparação da amostra para a
realização da leitura dos valores que é realizada diretamente na amostra.
40
4.2.3.1.2 Medida de pH
O pH das amostras de água foi obtido através do pH - Metro digital (Figura 4.2) da
marca ANALION® modelo PM-602 com faixa de medição de 0 a 14 e precisão de ± 0,01. A
calibração do aparelho com as soluções tampão 4,01; 6,86; 10,00, é necessária antes de serem
efetuadas as leituras. Não há necessidade de preparação da amostra e a leitura pode ser feita
diretamente na mesma.
Figura 4.2: Utilização do pHmetro em campo.
4.2.3.1.3 Medida da temperatura
A temperatura das águas tem que ser obtida o mais rápido possível após a retirada da
amostra do poço. As medidas de temperatura das águas dos poços coletadas em campo foram
realizadas com um termômetro digital da ANALION® graduado nas escalas Celsius e
Fahrenheit com faixa de medição de 1 a 112ºC.
4.2.4.1.4 . Medida do nível estático e profundidade dos poços
41
O nível estático e a profundidade dos poços foram medidos com auxílio do medidor de
nível da marca JACIRI® com cabo de 200 m de comprimento e marcadores de leitura de
metro em metro.
Este aparelho funciona a partir de um sensor eletrônico que produz um sinal sonoro
quando entra em contato com a água e fecha o circuito elétrico. Com ele foi possível obter os
valores de profundidade do nível d’água e a dos poços em relação à superfície do solo.
4.3 ANÁLISES QUÍMICAS
Foram realizadas no Laboratório de Hidrogeologia, do Setor de Geologia de
Engenharia e Ambiental do Departamento de Geologia da UFRJ a análise da concentração de
cloretos e a medição da condutividade elétrica de algumas amostras, enquanto que no
Laboratório de Análise Minerais da Companhia de Pesquisas e Recursos Minerais
(LAMIN/CPRM) foram realizadas análises de concentração de cloreto e análises químicas
completa da água dos dados já obtidos pelo autor.
4.3.1 Concentração de cloreto
Foram realizadas inúmeras campanhas de campo em toda a área de estudo para a
coleta de amostras das águas subterrâneas e medições de parâmetros físico-químicos in situ.
As amostras após devidamente embaladas e transportadas em caixas de isopor contendo gelo,
foram levadas ao Laboratório de Análises Minerais da Companhia de pesquisas e recursos
Minerais (LAMIN/CPRM) e mantidas refrigeradas até o momento da medição do íon cloreto.
4.3.2 Análises químicas completas
As análises físico-químicas e bacteriológicas foram realizadas no Laboratório de
Análises Minerais da Companhia de pesquisas e recursos Minerais (LAMIN/CPRM) através
do Projeto ACOST-RIO em um convênio firmado entre o Setor de Geologia de Engenharia e
42
Ambiental da UFRJ e o referido laboratório. O método utilizado nas amostras está descrito na
tabela 4.1.
4.3.2.1 Análises físico-químicas
Levando-se sempre em conta a importância do estudo da intrusão marinha na área,
foram analisados, conforme descrito na tabela 4.1, os parâmetros físico-químicos abaixo
relacionados para águas coletadas nos poços, no mar e nas lagoas da área de estudo:
Tabela 4.1 – Relação dos parâmetros físico-químicos analisados (Lowsby, 2000). Parâmetro (símbolo) Unidade Método utilizado para análise
Alumínio (Al) mg/L ICP/AES
Arsênico (As) mg/L ICP/AES
Boro (B) mg/L ICP/AES
Bário (Ba) mg/L ICP/AES
Berílio (Be) mg/L ICP/AES
Cálcio (Ca+2) mg/L ICP/AES
Cádmio (Cd) mg/L ICP/AES
Cobalto (Co) mg/L ICP/AES
Cromo (Cr) mg/L ICP/AES
Cobre (Cu) mg/L ICP/AES
Ferro (Fe) mg/L ICP/AES
Lítio (Li) mg/L ICP/AES
Magnésio (Mg+2) mg/L ICP/AES
Manganês (Mn) mg/L ICP/AES
Molibdênio (Mo) mg/L ICP/AES
Níquel (Ni) mg/L ICP/AES
Chumbo (Pb) mg/L ICP/AES
Escândio (Sc) mg/L ICP/AES
Selênio (Se) mg/L ICP/AES
43
Estanho (Sn) mg/L ICP/AES
Estrôncio (Sr) mg/L ICP/AES
Titânio (Ti) mg/L ICP/AES
Vanádio (V) mg/L ICP/AES
Tungstênio (W) mg/L ICP/AES
Zinco (Zn) mg/L ICP/AES
Sódio (Na+) mg/L Absorção Atômica (AA)
Potássio (K+) mg/L Absorção Atômica (AA)
pH - EIE
Condutividade µS/cm Condutimetria
Matéria Orgânica - Volumetria
Bicarbonato (CO3-2) mg/L Volumetria
Carbonato (HCO3-) mg/L Volumetria
Turbidez UT Turbidimetria
Cor Aparente Hazen Colorimetria
Fluoreto (F-) mg/L Cromatografia
Cloreto (Cl-) mg/L Cromatografia
Nitrito (NO2-) mg/L Cromatografia
Nitrato (NO3-) mg/L Cromatografia
Brometo (Br-) mg/L Cromatografia
Fosfato (PO4-3) mg/L Cromatografia
Sulfato (SO4-2) mg/L Cromatografia
Para que pudessem ser efetuadas as análises físico-químicas descritas acima, foram
adotados os seguintes procedimentos na coleta das amostras: primeiramente foram coletados
500 mL de água em um recipiente plástico apropriado. Logo após, foram cheios dois tubos de
centrífuga de 100 mL cada um com uma seringa estéril e um filtro de membrana
semipermeável com poros de 0,45 micras de diâmetro. Estes tubos foram destinados à análise
dos cátions e anions. No caso das amostras destinadas à análise dos cátions, foi necessário
acidificar as mesmas adicionado-se dez gotas de HNO3 no tubo de ensaio. Já nas amostras
44
destinadas à análise dos anions, não foi necessário nenhum procedimento de preparação das
amostras. Por fim, os tubos de ensaio e os recipientes de 500 mL eram devidamente
identificados e acondicionados em uma geladeira de isopor com gelo para serem enviados ao
LAMIN/CPRM a fim de serem realizas as análises químicas (Lowsby, 2000).
4.4 TRATAMENTO E INTERPRETAÇÃO DOS DADOS
O tratamento e interpretação dos dados se deram em algumas etapas importantes. A
seguir estão descritas as principais etapas que foram utilizadas durante todo o processo do
trabalho.
4.4.1 Banco de Dados
A primeira etapa consistiu na elaboração de um Banco de Dados, no programa
Microsoft-Excel, com todos os resultados gerados com os levantamentos preliminares,
levantamentos de campo e análises laboratoriais. A partir deste momento, verificaram-se os
principais parâmetros para o estudo e compreensão da intrusão salina nos aqüíferos costeiros,
assim como a necessidade de complementação de novos dados. Este banco de dados contém
todas as informações obtidas através do Laboratório de Análises Minerais da Companhia de
pesquisas e recursos Minerais (LAMIN/CPRM) (tabela 4.1), assim como dados de campo;
parâmetros físico-químicos, informações do modo de captação da água subterrânea,
localização geográfica, entre outros.
4.4.2 AquaChem®
Em um segundo momento, os dados das análises químicas foram exportados para o
software AquaChem® (Aqueous Geochemical Data Analysis and Plotting, versão 3.0, da
Waterloo Hydrogeologic) para elaboração de gráficos e diagramas para fins de caracterização
hidrogeoquímica da área de estudo.
45
Esta etapa, consistiu na transformação das planilhas do Microsoft Excel, para um
formato de texto (.txt), pois o software AquaChem só permite a importação de dados nesta
extensão. Dentro do programa caracterizou-se os grupos de acordo com o trabalho proposto e
gerou-se os principais gráficos, entre eles o de Piper, Schoeller e Stiff, para a ajuda na
classificação e interpretação das águas subterrâneas do litoral leste fluminense (Figura 4.3).
Figura 4.3: Janela do programa AquaChem; 1- Banco de dados importados do Excel; 2- Janela onde se acrescentam os dados visuais (cor, titulo, legenda, etc); 3- Janela com o diagrama de Piper gerado.
4.4.3 PHREEQC
Numa terceira etapa, para a realização da modelagem hidrogeoquímica foi utilizado o
software PHREEQC 2.12 (Parkhurst e Appelo, 1999), que é um programa de computador que
executa uma variedade de cálculos hidrogeoquímicos a baixa temperatura e possui uma
interface gráfica em ambiente Windows, o que facilita sua utilização. O fundamento do
PHREEQC é o modelo de associações iônicas em meio aquoso e é capaz de realizar tarefas
como, cálculo de especiação e índices de saturação; cálculos de transporte advectivo e de 46
evolução geoquímica em tubos de fluxo, incluindo mesclas, reações irreversíveis, equilíbrios
gasosos e minerais, trocas iônicas e reações de complexação em superfície; modelagem
inversa, na qual se calculam as transferências minerais e de gases que respondem às
diferenças entre as águas, considerando algumas restrições (Figura 4.4).
Figura 4.4: 1- Janela de entrada dos dados das análises químicas no PHREEQC; 2- Janela de saída dos dados das análises químicas.
4.4.4 ArcGis/ArcMap
Na quarta parte, os dados foram exportados para o software ArcGis/ArcMap 8.3®, para
uma melhor visualização espacial dos resultados e com temas sobrepostos. Foi possível assim
gerar mapas de isovalores de cloreto e condutividade elétrica na análise dos resultados. Em
seguida a essa etapa foram realizadas as representações gráficas, processamento e elaboração
dos resultados e interpretações, que deram origem às discussões e conclusões apresentadas ao
fim do trabalho.
47
5 RESULTADOS
Como dito anteriormente, foram utilizadas 400 análises químicas para a realização do
trabalho (Figura 5.1). Destas, 60 constituíram análises ionicamente balanceadas, permitindo
uma interpretação hidrogeoquímica mais aprofundada, na qual foi possível a classificação e a
realização da modelagem hidrogeoquímica, constituinte muito importante na elaboração de
modelos de comportamento e funcionamento de aqüíferos.
Os resultados estão estruturados da seguinte maneira: inicialmente apresentam-se os
dados e elaborações gerais de toda a região de estudo; em seguida, detalham-se as que
constituíram as áreas-piloto do estudo, o bairro de Piratininga em Niterói e a cidade de Rio
das Ostras; a seguir, são exibidos os mapas temáticos de isovalores de cloreto, condutividade
elétrica; e em uma ultima etapa é realizada a modelagem hidrogeológica para as duas áreas
escolhidas para comparação – Piratininga e Rio das Ostras – através do software PHREEQC,
já apresentado anteriormente.
5.1 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DO LITORAL LESTE
FLUMINENSE
O primeiro passo para classificar as águas da região de estudo foi estimar a precisão
dos dados a partir da Eletroneutralidade (E.N.). A média obtida foi de -0,79% para toda a
região de trabalho, uma média muito boa para estudos de águas subterrâneas, pois de uma
maneira geral erros analíticos de até 5% são comuns para esse tipo de trabalho. O cálculo é
feito a partir do balanço de íons maiores dos cátions (Ca+2, Mg+2, Na+ e K+) e dos ânions
(HCO3-, NO3
-, SO4-2 e Cl-). Apenas 8 amostras (13,33%) do total apresentaram erros do
balanço iônicos superiores a 10% (Tabela 5.1), sendo que 6 delas apresentaram concentração
de ânion superior a concentração de cátions. Esses erros estão dentro do aceitável, pois
sempre há algum tipo de imprecisão analítica ou de coleta e transporte do material.
48
49
Figura 5.1: Mapa de localização dos poços amostrados utilizados.
Tabela 5.1: Média (%) do balanço iônico das águas subterrâneas do Litoral Leste Fluminense.
Localidade Média (%) No de
Amostras Amostras com erro acima
de 10% Arraial do Cabo (ACA) 0,97 6 0
Araruama (ARA) 0,01 7 1 Búzios (BUZ) 2,62 5 0
Cabo Frio (CFR) 1,79 15 1 Itaipuaçu (ITA) 5,38 11 1
Piratininga (PIR) -8,7 4 2 Rio das Ostras (ROS) -1,92 6 1
Saquarema (SAQ) -5,53 5 2 S. Pedro d' Aldeia (SPA) -1,69 1 0
Média Total -0,79 60 8
A comparação dos ânions indicou, conforme esperado, a predominância do íon cloreto
(Cl-) sobre o íon sulfato (SO4-2) e sobre o íon bicarbonato (HCO3
-). Essa característica é muito
comum em áreas costeiras onde a influência do mar e que, em algumas localidades como
Saquarema, Araruama e São Pedro d’Aldeia, das lagoas, são significativas. Por ser um íon
conservativo, o íon cloreto é um excelente traçador de contaminação marinha nas águas
subterrâneas em áreas costeiras, conforme identificado através do mapa de isovalores de
cloreto que serão abordadas no item 5.4. O cloreto, em águas naturais continentais, encontra-
se com valores entre 10 mg/L e 250 mg/L, como já mencionado. Nas águas subterrâneas da
área de estudo foram encontradas algumas amostras acima desses limites e, apesar de em
algumas localidades o valor de 250 mg/L não ter sido ultrapassado, em médias os valores
foram altos para água doces, conforme a tabela 5.2 indica.
Tabela 5.2: Média do teor do íon cloreto (Cl-) em mg/L para as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros leste Fluminense.
Localidade Média do teor de Cl- (mg/L)
Arraial do Cabo (ACA) 255 Araruama (ARA) 1738
Búzios (BUZ) 720 Cabo Frio (CFR) 919 Itaipuaçu (ITA) 200
Piratininga (PIR) 3057 Rio das Ostras (ROS) 157
Saquarema (SAQ) 179 S. Pedro d' Aldeia (SPA) 132
Média 817,44
50
Para o ânion nitrato (NO3-) normalmente os teores encontrados nas águas naturais são
baixos, no entanto foram encontrados teores nos aqüíferos costeiros valores bem acima do
esperado para águas doces. O limite máximo de 10 mg/L (Portaria 357/05 do CONAMA) foi
encontrado nos municípios de Arraial do Cabo, Araruama, Búzios e pontualmente em Cabo
Frio (3 poços), Piratininga (2 poços), Itaipuaçu, Rio das Ostras e Saquarema (1 poço cada).
Esses altos valores de nitrato podem ser indicativos de contaminação por atividades
antrópicas (esgoto, fossas sépticas, depósitos de lixo, resíduo animal, etc).
Os demais ânions maiores das águas subterrâneas apresentaram valores dentro dos
limites observados em águas doces.
Do ponto de vista catiônico, o sódio (Na+) é o principal responsável pelo aumento
constante da salinidade das águas naturais em áreas costeiras, estando normalmente associado
ao cloreto. Das águas subterrâneas analisadas, o município de Búzios foi o que apresentou um
valor acima de 150 mg/L (considerado o valor máximo normalmente encontrado em águas
subterrâneas doces continentais) em todas as amostras, com uma média de 522 mg/L. Esses
valores também podem estar associados à geologia local com rochas ricas principalmente em
feldspatos plagioclásios.
O potássio (K+) ocorre em pequenas quantidades na água subterrânea devido a sua
participação intensa em processo de troca iônica, além de sua facilidade de ser adsorvido
pelos minerais de argila. Sua presença não passa de 10 mg/L, mas nas águas subterrâneas dos
aqüíferos costeiros fluminenses foram encontradas em abundância em todos os municípios
estudados (Tabela 5.3). Claramente, pode estar associado a intrusões marinhas, pois a média
do teor de potássio no oceano é de 400 mg/L.
Tabela 5.3: Média do teor do íon potássio (K+) em mg/L para as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros leste Fluminense.
Localidade Média do teor de K+ (mg/L)
Arraial do Cabo (ACA) 20 Araruama (ARA) 46
Búzios (BUZ) 39 Cabo Frio (CFR) 31 Itaipuaçu (ITA) 43
Piratininga (PIR) 18 Rio das Ostras (ROS) 13
Saquarema (SAQ) 14 Média 28
51
Os demais cátions das águas subterrâneas apresentaram valores dentro dos limites
observados em águas doces.
A partir dessas análises, junto com as informações do diagrama de Piper para a região
inteira (Figura 5.2) verificou-se que as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros leste
fluminense apresentaram de maneira geral características cloretadas-sódicas. Ocorreram ainda
algumas águas bicarbonatadas-cálcicas.
Figura 5.2: Diagrama de Piper para as águas subterrâneas dos aqüíferos costeiros de Piratininga (Niterói) até Rio das Ostras.
5.1.1 Razões Iônicas
O estudo de razões iônicas é muito importante para a classificação das águas
subterrâneas. Para a área de estudo foram selecionadas as principais razões iônicas para o
estudo de intrusão marinha em aqüíferos costeiros. Na tabela 5.4 encontram-se todas as
razões iônicas estudadas e seus principais significados.
52
Tabela 5.4: Principais razões iônicas e seus significados. Razão Iônica Variações Teóricas Significado
0,25-0,33 -água de circulação em rocha com composição granítica
0,33-1,5 -águas continentais
>0,9
-contato com água do mar ou fluxo através de rocha básica; possível influência de terrenos dolomíticos
>1 -relações com litotipos ricos em silicatos magnesianos
rMg+2/rCa+2
±5 -água do mar
rCa+2/rMg+2
rCa/(rHCO3+rSO4) >1 - Indicação de Intrusão Marinha
0,02-0,025 -água do mar
0,09-0,6 -água de circulação em rocha com composição granítica
rK+/rNa+
0,004-0,28 - “água doce”
<0,0876
-água do mar
substituição de Na+ por Ca+2 e Mg+2
<0,7 -precipitação de sais de Na+
rNa+/rCl-
>0,7 -fluxo através de rochas cristalinas ou vulcânicas
0,5 -fluxo normal para rochas cristalinas
0,1-0,5 -águas continentais
rCl-/rHCO3-
20-50 -água do mar
Nas tabelas 5.5 e 5.6 encontram-se os valores dos ânions e cátions maiores usados nas
razões iônicas (média dos valores em cada município) e os resultado das razões iônicas
calculadas respectivamente. Em posse desses valores foi possível desenvolver algumas idéias
sobre o comportamento da água subterrânea, assim como confirmar a presença da influência
da água marinha nos mesmos.
53
Tabela 5.5: Valores em meq/L dos ânions e cátions maiores usados nas razões iônicas. Foi realizado uma média dos valores em cada município. Local K(meq/L) Na(meq/L) Ca(meq/L) Mg(meq/L) Cl(meq/L) HCO3(meq/L) SO4(meq/L)PIR 0,47 8,95 1,69 1,35 11,72 0,59 1,895 ACA 0,52 8,74 3,02 2,54 7,15 4,82 2,085 ARA 1,19 40,32 3,49 6,60 48,66 1,95 4,195 BUZ 1,00 22,98 2,62 4,23 20,17 3,35 3,603 CFR 0,80 21,91 3,04 5,26 25,74 2,47 3,195 ITA 1,11 52,77 2,09 9,97 49,09 0,45 5,013 ROS 0,34 5,02 4,35 3,01 4,40 3,48 5,65 SAQ 0,37 4,33 1,32 0,73 5,00 0,97 0,858 Mar 48,57 466,75 20,34 96,51 714,00 1,41 92,32
Tabela 5.6: Resultado das razões iônicas dos valores que se encontram na tabela 5.5.Em destaque em cinza escuro encontram-se os valores com tendência para características de água do mar; e em cinza claro os valores com fraca tendência para características de água do mar; os valores em branco não apresentaram estas características.
Local (rNa+rK)/rCl rNa/rCl rK/rNa rCl/rHCO3 rCa/rMg rCa/(rHCO3+rSO4) rMg/rCa PIR 0,80 0,76 0,05 19,86 1,25 0,68 0,80 ACA 1,30 1,22 0,06 1,48 1,19 0,44 0,84 ARA 0,85 0,83 0,03 24,95 0,53 0,57 1,89 BUZ 1,19 1,14 0,04 6,02 0,62 0,38 1,61 CFR 0,88 0,85 0,04 10,42 0,58 0,54 1,73 ITA 1,10 1,07 0,02 109,09 0,21 0,38 4,77 ROS 1,22 1,14 0,07 1,26 1,45 0,48 0,69 SAQ 0,94 0,87 0,09 5,15 1,81 0,72 0,55 Mar 0,72 0,65 0,10 506,53 0,21 0,22 4,75
A razão dos íons alcalinos pelos cloretos ((rNa + rK) / rCl) é muito útil nos estudos de
salinização em áreas costeiras. Para água do mar a razão varia geralmente entre 0,87 e 0,89.
Pode-se alternativamente utilizar a razão rNa/rCl, que é aproximadamente de 0,86. O valor
para água doce é uma função do processo químico durante a recarga, mas geralmente em
torno de 1. Quando a água salina desloca a água, a razão alcalinos/cloreto diminui com
relação aos valores da água doce e freqüentemente alcançam valores mais baixos que águas
marinhas (Cabral e Paiva, 2004).
Os valores encontrados nas razões dos íons alcalinos pelos cloretos nas análises
químicas tanto nos poços quanto na água do mar no presente estudo diferem um pouco dos
registrados na literatura convencional para estudos da intrusão salina em aqüíferos costeiros.
De qualquer forma, os dados obtidos foram considerados no estudo, pois observou-se que o 54
comportamento das razões iônicas calculados para a área de estudo segue os padrões
esperados.
De acordo com a literatura, uma das características da intrusão salina é comumente o
enriquecimento do cálcio acima da concentração na água do mar. Razões de rCa/rMg e
rCa/(rHCO3 + rSO4) maiores que 1 são indicadoras da chegada da intrusão marinha. Todavia,
águas salinas com valores altos de Ca+2 podem ter outras origens (Jones et al., 1999). A água
do mar possui razão rMg/rCa em torno de 5 e por isso águas com valores próximos indicam
uma possível influência marinha.
A razão rK/rNa em águas doces variam entre 0,001 e 1, sendo mais freqüente entre
0,004 e 0,3 (Schoeller, 1962), enquanto que para água do mar fica no intervalo de 0,02 a
0,025. Estes valores também apresentam uma pequena diferença principalmente na água do
mar encontrado nas análises químicas realizadas para esta dissertação.
A razão rCl/rHCO3 também é muito útil para a caracterização da intrusão marinha, já
que as águas continentais têm normalmente valores entre 0,1 e 5 e na água do mar variam
entre 20 e 50. Os valores encontrados para essa razão indicam claramente a influência do mar
nesses aqüíferos.
Após a análise de várias razões iônicas para as águas subterrâneas do litoral leste
fluminense, pode-se afirmar que elas sofrem grande influência da água do mar. A análise de
várias razões iônicas diferentes se justifica pelo motivo de que em algumas razões não
aparecem claramente essas influências, como é o caso das razões rCa/rMg e rCa/(rHCO3 +
rSO4) em Itaipuaçu. Os valores estão abaixo do esperado para águas com influência marinha
(0,21 e 0,38 respectivamente), mas ao observar a razão rMg/rCa notamos claramente um
valor bem próximo ao encontrado para a água do mar (4,77). Esse padrão se repete em todas
as localidades estudada, conforme é mostrado nas tabelas 5.5 e 5.6.
5.2 CLASSIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DAS ÁREAS-PILOTO –
PIRATININGA EM NITERÓI E RIO DAS OSTRAS
Para um melhor entendimento do comportamento das águas subterrâneas do litoral
leste fluminense foram escolhidas duas áreas-piloto na região estudada. A restinga de
55
Piratininga e a cidade de Rio das Ostras foram escolhidas para a realização do estudo mais
aprofundado com uma caracterização e modelagem hidrogeoquímica.
5.2.1 PIRATININGA EM NITERÓI
Para as análises realizadas em Piratininga o erro encontrado foi de -8,7% nas amostras
conforme visto na tabela 5.1. O padrão indicado na área como um todo também foi percebido
na restinga de Piratininga, onde houve a predominância do íon cloreto (Cl-) sobre o íon sulfato
(SO4-2) e sobre o íon bicarbonato (HCO3
-). A tabela 5.7 mostra os valores encontrados em
mg/L para os principais íons das águas subterrâneas da restinga de Piratininga.
Tabela 5.7: Valores dos íons maiores para a restinga de Piratininga em mg/L com o indicativo do valor máximo permitido para consumo em águas subterrâneas de acordo com a Portaria 357/05 do CONAMA..
Poço Ca+2 Mg+2 Na+ K+ Cl- HCO3- NO3
- SO4-2
PIR-158 13,35 13,15 91 14 154,34 20,5 0,02 60,7 PIR-159 61,02 19,12 205 18 334,8 86,2 68,34 85,5 PIR-202 54,3 29,22 458 28,5 1026 13,8 73 152,7 PIR-206 6,87 4,27 60 12,2 158,8 26,4 0,4 62
Valores Máximos 100 40 150 10 250 350 10 250
Através da tabela 5.7 percebe-se que o teor de cloreto na água subterrânea encontra-se
muito alto em todos os poços e em dois deles (PIR-159 e PIR-202) encontram-se além do
valor esperado em águas subterrâneas.
A partir da observação desses valores, junto com as informações do diagrama de Piper
(Figura 5.3), verificou-se que as águas subterrâneas da restinga de Piratininga estão
classificadas como cloretadas-sódicas.
56
Figura 5.3: Diagrama de Piper para a restinga de Piratininga.
5.2.2 RIO DAS OSTRAS
Para as análises realizadas em Rio das Ostras o erro encontrado foi de -1,92% nas
amostras conforme visto na tabela 5.1.
Tabela 5.8: Valores dos íons maiores para Rio das Ostras em mg/L com o indicativo do valor máximo permitido para consumo em águas subterrâneas de acordo com a Portaria 357/05 do CONAMA.
Poço Ca+2 Mg+2 Na+ K+ Cl- HCO3- NO3
- SO4-2
ROS-81 314 189,3 500,1 39 634,5 654 0,1 1545 ROS-82 1,45 2,45 32,8 3 26,82 14,7 19,3 18,3 ROS-83 86,22 8,13 48,3 2,7 99,45 235,2 0,1 10,6 ROS-84 81,76 7,42 38,9 24,2 51,87 276,7 0,1 0,1 ROS-88 30,34 7,41 61,8 6,9 107,1 59,1 3,3 40,1 ROS-90 8,14 5,86 2,1 2,8 22,52 65,2 0,1 0,1
Valores Máximos 100 40 150 10 250 350 10 250
Através da tabela 5.8 percebe-se que o teor de cloreto na água subterrânea encontra-se
muito alto em quase todos os poços. A amostra do poço ROS-81 foi a que apresentou valores
acima do valor máximo em quase todos os parâmetros principais com exceção apenas para o
íon nitrato (NO3-).
A partir da observação desses valores, junto com as informações do diagrama de Piper
(Figura 5.4) verificou-se que as águas subterrâneas de Rio das Ostras possuem uma
57
característica um pouco diferente das águas subterrâneas encontradas em Piratininga. Estas
águas apresentam características desde cloretadas-sódicas, passando por uma água
bicarbonatadas-sódicas até bicarbonatadas-cálcicas.
Figura 5.4: Diagrama de Piper para as águas subterrâneas de Rio das Ostras.
As análises químicas das águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras
também foram submetidas a uma modelagem através do programa PHREEQC, que será vista
mais adiante no item 5.4.
Figura 5.5: Diagrama de Piper para as águas subterrâneas de Piratininga e Rio das Ostras.
58
Através do diagrama de Schoeller (Figura 5.6) podemos observar através dos dados da
análise do mar e da lagoa, que as águas subterrâneas em Piratininga apresentam as mesmas
características. Essa avaliação pode ser melhor analisada e explicada durante a modelagem
hidrogeoquímica no item 5.4.
Figura 5.6: Diagrama de Schoeller para as águas subterrâneas de Piratininga e Rio das Ostras.
5.2.3 Razões Iônicas para as Áreas-piloto: Piratininga e Rio das Ostras
As tabelas 5.9 e 5.10 apresentam os valores dos ânions e cátions maiores usados nas
razões iônicas e os resultados obtidos respectivamente, na restinga de Piratininga e em Rio
das Ostras. As características e significado de cada razão iônica utilizada seguem conforme
explicado no item 5.1.1.
Tanto para Piratininga quanto para Rio das Ostras, os resultados obtidos dessas razões
seguem o padrão encontrado anteriormente para outras regiões da área estudada. O que
podemos ver detalhadamente são algumas discrepâncias em alguns pontos específicos, mas
nada que prejudique a análise dos resultados, de uma maneira geral, conforme visto nos
59
pontos ROS-81 e PIR-202 (valores bem acima do esperado) e ROS-90 (valores bem abaixo
do esperado). Esses resultados podem ser melhores visualizados nas figuras 5.7 e 5.8.
Tabela 5.9: Valores em meq/L dos ânions e cátions maiores usados nas razões iônicas da Restinga de Piratininga e de Rio das Ostras. Poço Ca(meq/L) Mg(meq/L) SO4(meq/L) HCO3(meq/L) Cl(meq/L) K(meq/L) Na(meq/L)
PIR-158 0,67 1,08 60,70 0,33 4,32 0,36 4,00 PIR-159 3,05 1,57 85,50 1,38 9,37 0,47 9,02 PIR-202 2,72 2,40 152,70 0,22 28,73 0,74 20,15 PIR-206 0,34 0,35 62,00 0,42 4,45 0,32 2,64 ROS-81 15,70 15,52 32,45 10,46 17,77 1,01 22,00 ROS-82 0,07 0,20 0,38 0,24 0,75 0,08 1,44 ROS-83 4,31 0,67 0,22 3,76 2,78 0,07 2,13 ROS-84 4,09 0,61 0,0021 4,43 1,45 0,63 1,71 ROS-88 1,52 0,61 0,84 0,95 3,00 0,18 2,72 ROS-90 0,41 0,48 0,0021 1,04 0,63 0,07 0,09
Mar 20,34 96,51 92,32 1,41 714,00 48,57 466,75
Tabela 5.10: Resultado das razões iônicas dos valores que se encontram na tabela 5.10 para a Restinga de Piratininga e para Rio das Ostras. Em destaque em cinza escuro encontram-se os valores com tendência para características de água do mar; e em cinza claro os valores com fraca tendência para características de água do mar; os valores em branco não apresentaram estas características.
Poço rCa/rMg rCa/(rHCO3+rSO4) rMg/rCa (rNa+rK)/rCl rNa/rCl rK/rNa rCl/rHCO3
PIR-158 0,62 0,01 1,61 0,68 0,59 0,09 13,09 PIR-159 1,94 0,04 0,51 0,67 0,61 0,05 6,79 PIR-202 1,13 0,02 0,88 0,47 0,45 0,04 130,59 PIR-206 0,97 0,01 1,03 0,45 0,38 0,12 10,60 ROS-81 1,01 0,37 0,99 1,30 1,24 0,05 1,70 ROS-82 0,36 0,12 2,77 2,03 1,92 0,05 3,19 ROS-83 6,47 1,08 0,15 0,79 0,76 0,03 0,74 ROS-84 6,72 0,92 0,15 1,61 1,18 0,37 0,33 ROS-88 2,50 0,85 0,40 0,97 0,91 0,07 3,17 ROS-90 0,85 0,39 1,18 0,26 0,15 0,79 0,60
Mar 0,21 0,22 4,75 0,72 0,65 0,10 506,53
60
Figura 5.7: Gráfico da razão rCl/rHCO3 para as águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras. A linha azul representa o comportamento das águas continentais e a linha vermelha representa o comportamento da água do mar
Figura 5.8: Gráfico da razão rCl/rNa para as águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras. A linha roxa representa o comportamento da água do mar.
61
Para as áreas de Piratininga e Rio das Ostras também foram realizadas o estudo e
análises da razão rCl/rBr. A razão rCl/rBr pode ser usada como um traçador confiável, devido
aos íons Cl- e Br- serem conservativos (isto é, não reagem com a matriz do aqüífero), exceto
na presença de quantidade muito grande de matéria orgânica. De acordo com a razão rCl/rBr
podem ser obtidas informações sobre a fonte de salinização: a água do mar possui
aproximadamente rCl/rBr = 655 (Custodio e Herrera, 2000).
A tabela 5.11 mostra os valores da razão rCl/rBr para os pontos onde a medida de Br
foi considerada confiável pelo laboratório na qual foi realizada as análises químicas, já que
houve problemas de interferência em algumas medidas, fato comum nas análises de brometo.
Observa-se primeiramente que o valor encontrado de 840 para a água do mar está algo acima
do valor de 655 encontrado na literatura. Realizando-se uma média simples para cada
localidade, encontra-se o valor de 878 para Piratininga e de 609 para Rio das Ostras. Esses
valores estão muito aquém do esperado para águas subterrâneas doces continentais, e indicam
claramente um comportamento quase similar a uma água do mar (Figura 5. 9).
Tabela 5.11: Razão rCl/rBr e seus respectivos valores em meq/L para a Restinga de Piratininga e para Rio das Ostras:
Poço Br (meq/L) Cl(meq/L) rCl/rBr PIR-158 0,0066 4,32 654,55 PIR-159 0,0086 9,37 1089,53 PIR-206 0,0050 4,45 890 ROS-82 0,00175 0,751 429,12 ROS-83 0,00275 2,785 1012,58 ROS-84 0,00400 1,452 363,09 ROS-88 0,00263 2,999 1140,23 ROS-90 0,00626 0,631 100,73
Mar 0,85000 714,000 840,00
62
Figura 5.9: Gráfico da razão rCl/rBr para as águas subterrâneas de Piratininga e de Rio das Ostras. A linha tracejada representa as águas marinhas com o valor de 655 meq/L. Entre 350 e 500 meq/L é a média das águas continentais doces (Custodio e Herrera, 2000).
Outro dado que corrobora com os resultados encontrados é que em geral a razão
rCl/rBr diminui ao afastar-se da costa (Lundström e Olin, 1986 in Custodio e Herrera, 2000).
No caso de Piratininga, em que os poços estão a menos de 1 quilômetro da praia, a relação
rCl/rBr que deveria ocorrer é de 750 e em Rio das Ostras, em que os poços encontram-se em
média a 1 km da praia, a razão deveria ser de 560 (tabela 5.12).
Tabela 5.12: Valores teóricos (segundo Junge, 1963) e reais encontrados para a razão rCl/rBr em Piratininga e em Rio das Ostras.
Poços Distância da Praia rCl/rBr Teórica rCl/rBr Real Piratininga 0-1 km 750 878
Rio das Ostras 1-2 km 560 609
Através dos resultados obtidos pelas razões iônicas, percebe-se um indicio de intrusão
salina. Quase todos os valores obtidos sugerem que os poços da restinga de Piratininga e de
Rio das Ostras estão sofrendo um processo de progressiva salinização. Os altos valores
63
encontrados na tabela 5.10 para as razões iônicas rCl/rHCO3 e rMg/rCa, em Piratininga e as
razões iônicas rNa/rCl e rK/rNa, em Rio das Ostras, assim como a razão iônica rCl/rBr na
tabela 5.11, para ambas localidades, reforçam essa idéia.
5.2.4 Monitoramento da cunha salina na Restinga de Piratininga em Niterói
Através do gráfico cota do nível d’água (N.A.) vs chuva (Figura 5.10), foi possível
notar que após um período de precipitação, em pouco tempo havia uma rápida resposta do
aqüífero freático da restinga de Piratininga. Esse comportamento deve-se principalmente as
características físicas do aqüífero, que é constituído por material arenoso com poucos finos,
permitindo uma rápida percolação da água de chuva, além da escassa profundidade do N.A.
Outro aspecto observado é que, apesar de o aqüífero ser bastante vulnerável à intrusão salina,
observada através das análises hidrogeoquímicas, com o passar do tempo e com a
pouquíssima utilização da água subterrânea, o aqüífero poderá reduzir bastante o grau de
contaminação.
Figura 5.10: gráfico comparativo N.A. (m.s.n.m.m.) x Chuva na região de Piratininga durante os meses de outubro a dezembro de 2005.
A resposta dada através do gráfico condutividade elétrica (C.E.) vs precipitação
(Figura 5.11) corrobora o resultado obtido através do gráfico de nível d’água vs precipitação
de que há uma resposta rápida do aqüífero. A água de chuva se mistura com a água do
64
aqüífero freático e conseqüentemente dilui os íons, diminuindo o valor da condutividade
elétrica. Note-se o interessante fato de que algumas chuvas não chegam a afetar a salinidade
do aqüífero, como os episódios de 21/11/2005 e 3/12/2005, demonstrando provavelmente a
extrema irregularidade espacial e temporal dos eventos climáticos, já que os dados de chuva
são do bairro de Copacabana na cidade do Rio de Janeiro.
Figura 5.11: Gráfico comparativo C.E. (mS/cm) x Chuva da região de Piratininga durante os meses de outubro a dezembro de 2005.
O gráfico temperatura vs chuva (Figura 5.12) mostra que o aqüífero freático de
Piratininga também sofre a influência das estações do ano. Ao aproximar-se do verão
(dezembro) a água sofre um ligeiro aumento de temperatura.
Figura 5.12: Gráfico comparativo Temperatura (ºC) x Chuva da região de Piratininga durante os meses de outubro a dezembro de 2005.
65
O exposto anteriormente nos gráficos temperatura vs precipitação e NA vs
precipitação mostra que o aqüífero freático de Piratininga apresenta rápida resposta aos
fatores sazonais e climáticos, denotando alta vulnerabilidade, porém também rápida recarga e
poder de diluição.
5.3 MAPAS DE ISOVALORES
Os mapas de isovalores foram elaborados para a restinga de Piratininga e para a cidade
de Rio das Ostras e seu entorno. Gerou-se mapas de isolinhas para os dois principais aspectos
de observação primária para a caracterização da intrusão salina, valores do íon cloreto e da
condutividade elétrica (C.E.) in situ (Figuras 5.13 a 5.16).
O resultado encontrado através do mapa de isovalores de cloreto em Piratininga
(Figura 5.13) mostra uma concentração maior deste íon na parte costeira da restinga. É um
resultado esperado pela enorme influência do mar somada a alta densidade demográfica da
região, onde se utilizou das águas subterrâneas durante muito tempo intensamente. Esses
valores encontram-se em média de 3057 mg/L. Observando-se o mapa de isovalores de
condutividade elétrica (C.E.) para essa região (Figura 5.14) nota-se o mesmo comportamento
visto para o íon cloreto, ou seja, na parte costeira os valores de C.E. são bem mais elevados
que para o interior da restinga. A média chega a 7478 µS/cm.
Em Rio das Ostras e arredores os valores encontrados no mapa de isovalores de
cloreto (Figura 5.15) uma situação bem menos aguda, comparativamente com Piratininga.
Valores de íon cloreto para essa região mostra uma média de 157 mg/L, tendo concentrações
muito elevadas apenas pontualmente. Para o mapa de isovalores de condutividade elétrica
(C.E.) (Figura 5.16) foi encontrada uma média de 852 µS/cm. Em Rio das Ostras tem sido
realizado um acompanhamento do comportamento da salinidade dos pontos de água
monitorados, pois o município encontra-se em fase de transição para o uso de água da Cia.
Distribuidora Águas de Juturnaíba originada da represa de Juturnaíba, podendo-se
acompanhar de perto a evolução hidroquímica dessas águas.
66
67
Figura 5.13: Mapa de isovalores de cloreto (mg/L) para a restinga de Piratininga.
Figura 5.14: Mapa de isovalores para a condutividade elétrica (µS/cm) na restinga de Piratininga.. 68
69
Figura 5.15: Mapa de isovalores para o íon cloreto (mg/L) para Rio das Ostras.
70
Figura 5.16: Mapa de isovalores de condutividade elétrica (µS/cm) em Rio das Ostras.
5.4 MODELAGEM HIDROGEOQUÍMICA
A modelagem hidrogeoquímica foi realizada com o auxílio do software PHREEQC
2.12 (Parkhurst e Appelo, 1999) para o cálculo da distribuição das espécies e para o índice de
saturação na restinga de Piratininga e para Rio das Ostras. Num segundo momento foi
realizado um modelo de mescla (módulo MIX do programa) com as amostras da água do mar
e com a água da chuva. Os resultados obtidos, que se dão através de parâmetros medidos em
laboratório, assim como a partir do banco de dados do próprio programa, foram comparados
com o proporcionado pela interpretação convencional das amostras das águas subterrâneas.
5.4.1 Índice de Saturação
Os principais resultados encontrados para os índices de saturação das águas
subterrâneas da restinga de Piratininga encontram-se na tabela 5.13. Assim como na tabela
5.14 encontram-se os resultados obtidos para Rio das Ostras.
Tabela 5.13: Índice de saturação para os principais grupos de minerais extraídas do PHREEQC para as águas subterrâneas de Piratininga:
Minerais PIR-158 PIR-159 PIR-202 PIR-206 Aragonita -3,46 -1,58 -2,96 -3,84 Calcita -3,32 -1,44 -2,82 -3,69 Dolomita -6,30 -3,04 -5,55 -7,25 Rodocrosita -3,43 -2,34 -3,56 -3,91
Car
bona
to
Siderita -1,44 -2,56 -4,29 -2,32 Anidrita -2,69 -2,06 -1,99 -2,92 Barita -0,67 -0,60 0,11 Celestita -2,71 -2,36 -2,17 -2,95
Sul
fato
Gesso -2,47 -1,84 -1,77 -2,70 Fe(OH)3(a) -1,00 -1,34 -3,16 -2,41 Goetita 4,89 4,55 2,73 3,48 Hematita 11,79 11,11 7,48 8,97 F
erro
Siderita -1,44 -2,56 -4,29 -2,32 Al(OH)3(a) -2,58 -0,92 Albita -5,21 -3,90 Anortita -9,10 -6,80 Gibsita 0,11 1,77 Ilita -4,25 -0,20 K-feldspato -4,08 -2,25 Mica Potássica 1,75 6,89
Alu
mín
io
Caulinita 0,38 4,33 71
Tabela 5.14: Índice de saturação para os principais grupos de minerais extraídas do PHREEQC para as águas subterrâneas de Rio das Ostras:
Minerais ROS-81 ROS-82 ROS-83 ROS-84 ROS-88 ROS-89Aragonita -0,55 -4,42 -0,06 -0,35 -2,26 -3,63 Calcita -0,41 -4,27 0,09 -0,21 -2,12 -3,48 Dolomita 0.31 -6,92 0,55 -0,06 -3,46 -5,71 Rodocrosita -1,45 -3,95 -0,75 -1,26 -3,71 -4,00
Car
bona
to
Siderita -0,56 -4,34 0,31 0,23 -3,18 -2,17 Anidrita -0,59 -4,03 -2,71 -2,50 Barita 0,63 0,13 -0,73 -0,50 Celestita -1,59 -4,67 -3,82 -3,63
Sul
fato
Gesso -0,41 -3,85 -2,53 -2,32 Fe(OH)3 -1,13 -4,10 2,42 1,54 -2,89 -3,81 Goetita 3,98 1,01 7,53 6,65 2,22 1,30 Hematita 8,94 3,01 16,05 14,28 5,43 3,58
F
erro
Siderita -0,56 -4,34 0,31 0,23 -3,18 -2,17
Uma análise do índice de saturação gerado pelo PHREEQC (Tabela 5.13 e 5.14)
permitiu a elaboração de alguns gráficos para formular algumas hipóteses sobre o
comportamento hidrogeoquímico dessas áreas.
Para Piratininga, todos os minerais carbonáticos se encontram subsaturados em
solução (IS<0), variando numa faixa entre -1 e -7. Há uma tendência dos minerais do poço
PIR-159 de estarem menos subsaturados (Figura 5.17).
-8,00-7,00-6,00-5,00-4,00-3,00-2,00-1,000,00
PIR-158 PIR-159 PIR-202 PIR-206
Indi
ce d
e Sa
tura
ção
Aragonita
Calcita
Dolomita
Rodocrosita
Siderita
Figura 5.17: Índice de Saturação dos minerais Carbonáticos em Piratininga.
72
Em Rio das Ostras os minerais carbonáticos encontram-se subsaturados nos poços
ROS-88 e ROS-89. Nos poços ROS-83 e ROS-84 esses minerais apresentam-se quase em sua
totalidade saturados, assim como no poço ROS-81 esses minerais também tendem a
saturação. Mas em todos os casos o único mineral que não tende a se saturar é a rodocrosita
(Figura 5.18), dificilmente presente nos sedimentos e arcabouço local do estudo.
-8,00-7,00-6,00-5,00-4,00-3,00-2,00-1,000,001,00
ROS-81 ROS-82 ROS-83 ROS-84 ROS-88 ROS-89
Indi
ce d
e Sa
tura
ção
AragonitaCalcitaDolomitaRodocrositaSiderita
Figura 5.18: Índice de Saturação dos minerais Carbonáticos em Rio das Ostras.
Dentre os minerais sulfatados encontrados nas águas subterrâneas da restinga de
Piratininga, a barita é o único que se apresenta em equilíbrio. Os demais minerais se
encontram subsaturados, variando entre -1,61 e -2,95 (Figura 5.19). A barita, contudo,
tampouco é um componente natural significativo na área do estudo, devendo os níveis refletir
as condições termodinâmicas teóricas mais que uma situação de concentração significativa em
campo.
-3,50-3,00-2,50-2,00-1,50-1,00-0,500,000,50
PIR-158 PIR-159 PIR-202 PIR-206
Indi
ce d
e Sa
tura
ção
Anidrita
Barita
Celestita
Gesso
Figura 5.19: Índice de Saturação dos minerais Sulfatados em Piratininga.
73
Para as águas subterrâneas de Rio das Ostras, os minerais sulfatados aparecem em
quatro amostras. Apenas a barita tende a se saturar conforme observado principalmente nos
poços ROS-81 e ROS-82 (Figura 5.20).
-5,00
-4,00
-3,00
-2,00
-1,00
0,00
1,00
ROS-81 ROS-82 ROS-83 ROS-88
Indi
ce d
e Sa
tura
ção
AnidritaBaritaCelestitaGesso
Figura 5.20: Índice de Saturação dos minerais Sulfatados em Rio das Ostras.
Nas análises foram encontrados quatro minerais de ferro que compõem os resultados
da análise termodinâmica, como exposto nas figuras 5.21 e 5.22. Em Piratininga a hematita e
a goetita se encontram supersaturadas. O Fe(OH)3 amorfo e a siderita apresentam índices de
saturações muito próximos e estão subsaturados, com valores variando entre –1 (PIR-158) e –
4,29 (PIR-202).
-6,00-4,00-2,000,002,004,006,008,00
10,0012,0014,00
PIR-158 PIR-159 PIR-202 PIR-206
Indi
ce d
e Sa
tura
ção
Fe(OH)3(a)
Goetita
Hematita
Siderita
Figura 5.21: Índice de Saturação dos minerais constituídos de Ferro em Piratininga.
74
O comportamento dos minerais de ferro em Rio das Ostras segue um padrão parecido
com o de Piratininga, com valores elevados que variam de 3,01 (ROS-82) até 16,50 (ROS-83)
para a Hematita; e 1,01 (ROS-82) até 7,53 (ROS-83) para a Goetita (Figura 5.22).
-10,00
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
ROS-81 ROS-82 ROS-83 ROS-84 ROS-88 ROS-89
Indi
ce d
e Sa
tura
ção
Fe(OH)3(a) GoetitaHematitaSiderita
Figura 5.22: Índice de Saturação dos minerais constituídos de Ferro em Rio das Ostras.
Os minerais com alumínio só aparecem nos poços PIR-202 e PIR-206. A mica
potássica, a caulinita, a gipsita apresentam-se supersaturadas, destaque para a mica que
apresenta a maior coeficiente de saturação 6,89. Os demais minerais encontram-se
subsaturados (Figura 5.23).
-10,00-8,00-6,00-4,00-2,000,002,004,006,008,00
PIR-158 PIR-159 PIR-202 PIR-206
Indi
ce d
e sa
tura
ção
Al(OH)3(a)
Albita
Anortita
Gibsita
Ilita
K-feldspato
Mica Potássica
Caulinita
Figura 5.23: Índice de Saturação dos minerais constituídos de Alumínio para Piratininga.
75
5.4.2 Distribuição das Espécies Químicas
As espécies presentes nas águas subterrâneas em maior quantidade são constituídas
por carbono, cálcio, cloreto, ferro, potássio, magnésio, nitrato, silício, sódio e sulfato;
conforme já visto no item 5.2, tabela 5.9. Os valores de distribuição das espécies se encontram
nos anexo 4 e 5. Os valores foram transformados em porcentagem para uma melhor
visualização e compreensão.
O carbono está presente principalmente como dióxido de carbono em ambas
localidades, seguida pelo bicarbonato (Figura 5.24). Segundo Custodio e Llamas (1983), em
águas com pH abaixo de 8,3 o bicarbonato tende a predominar sobre os carbonatos,
característica já esperada para as águas subterrâneas da área de estudo.
Carbono - Piratininga (%)
72,26
26,97
CO2HCO3-
Carbono - Rio das Ostras (%)
66,94
31,79 0,41CO2HCO3-CaHCO3+
Figura 5.24: Distribuição das principais espécies de carbono presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras.
O cálcio é o quinto elemento mais abundante na águas subterrâneas de Piratininga e de
Rio das Ostras. A figura 5.25 mostra que o cálcio está amplamente distribuído em Ca+2 e em
menor proporção como CaSO4.
A figura 5.26 mostra que o sulfato é representado nas águas subterrâneas de
Piratininga e em Rio das Ostras principalmente pelo SO4-2, seguido pelos sulfatos de
magnésio, cálcio e sódio.
76
Cálcio - Piratininga (%)
94,23
4,15
0,73
Ca+2CaSO4CaNO3+
Cálcio - Rio das Ostras (%)
83,39
14,32 2,01Ca+2CaSO4CaHCO3+
Figura 5.25: Distribuição das principais espécies de cálcio presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras.
Sulfato - Rio das Ostras (%)
82,05
8,667,40
SO4-2MgSO4CaSO4
Sulfato - Piratininga (%)
87,45
5,43
3,73
3,03 SO4-2MgSO4CaSO4NaSO4-
Figura 5.26: Distribuição das principais espécies de sulfato presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras.
O magnésio em Piratininga e em Rio das Ostras aparecem como o sexto íon como
mais abundante. Na figura 5.27 nota-se que ele se apresenta predominantemente na forma de
Mg+2, seguido pelo o MgSO4.
Magnésio - Piratininga (%)
90,89
7,55
0,93
Mg+2MgSO4MgHPO4
Magnésio - Rio das Ostras (%)
73,98
24,051,81
Mg+2MgSO4MgHCO3+
Figura 5.27: Distribuição das principais espécies de Magnésio presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras.
Foram encontrados quatro amostras com teor de Ferro acima dos limites de 10 mg/L
estabelecidos pela portaria 357/05 (CONAMA) dentre as seis analisadas para as águas de Rio
das Ostras e em duas das quatro amostras analisadas em Piratininga. As espécies mais
77
abundantes encontradas foram Fe+2 e FeHCO3+ em Piratininga e Rio das Ostras
respectivamente (Figura 5.28).
Ferro - Piratininga (%)
86,59
4,53
4,21
4,14Fe+2FeHCO3+FeHPO4FeSO4
Ferro - Rio das Ostras (%)
47,15
44,218,24
FeHCO3+Fe+2FeSO4
Figura 5.28: Distribuição das principais espécies de Ferro presentes nos poços de Piratininga e de Rio das Ostras.
O silício, cloreto, o sódio, o nitrato e o potássio mostram-se predominantemente na
forma iônica Si, Cl-, Na+, NO3- e o K+ respectivamente, não ocorrendo quantidades
expressivas na forma de complexos.
5.4.3 Modelo de Mescla do PHREEQC (MIX)
Foi realizado um modelo de mescla nas amostras de água subterrânea na restinga de
Piratininga, para avaliar a adequação do modelo geoquímico de diluição de águas marinhas
com a chuva da restinga de Piratininga como origem das águas freáticas locais. O módulo do
programa PHREEQC que realiza este tipo de simulação denomina-se MIX. Esta ferramenta
do programa é usada se duas ou mais soluções aquosas são misturadas. No caso dessas
localidades essa ferramenta foi útil para a mistura da água do mar com a água da chuva. O
resultado dessa mistura foi comparado aos valores obtidos das análises químicas das águas
subterrâneas. Os resultados encontram-se na tabela 5.15.
O resultado obtido foi uma água cloretada sódica, exatamente como fora classificada
as águas subterrâneas de Piratininga. Neste caso o íon cloreto aparece com 53,74% e o sódio
aparece com 34,50% da molaridade, contra 44,02% e 33,02% respectivamente para as águas
subterrâneas.
78
Tabela 5.15: Resultado da mistura da água do mar com água da chuva em Piratininga, calculado pelo programa PHREEQC.
MIX - Mar e Chuva - Piratininga
Íon Molaridade % Cloreto 8,80E-02 53,74 Sódio 5,65E-02 34,50
Magnésio 5,94E-03 3,63 Potássio 5,85E-03 3,57 Sulfato 5,64E-03 3,44 Cálcio 1,28E-03 0,78
Carbono 5,55E-04 0,34 Total 1,64E-01 100,00
Para se chegar a esse resultado foram utilizadas na inclusão dos dados no programa
PHREEQC uma proporção de 12% para a água do mar e 88% para a água da chuva. Esses
valores foram utilizados através da relação simples entre o teor de cloreto do mar com o teor
de cloreto encontrado na chuva. O resultado foi expresso nos gráficos das figuras 5.29 e 5.30.
0,00500,00
1000,001500,002000,002500,003000,003500,00
Mg Ca Na Cl SO4 HCO3
PIR MIX
Figura 5.29: Gráfico em mg/L mostrando a relação das amostras químicas de Piratininga-PIR (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva.
79
Figura 5.30: Gráfico logarítmico mostrando de modo mais claro a relação entre as amostras químicas de Piratininga-PIR (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva.
Percebe-se ao se analisar os gráficos das figuras 5.29 e 5.30 que o resultado
encontrado através do módulo MIX do programa PHREEQC para os íons Ca+2, Cl- e HCO3-
apresentou um resultado próximo do resultado encontrado nas águas subterrâneas da restinga
de Piratininga. Nota-se, no entanto que para os íons Mg+2, Na+ e SO4+2 houve uma diferença
significativa desses valores, melhor visualizados no gráfico logarítmico (Figura 5.30). Em
todos esses três casos os valores encontrados no módulo MIX foram maiores do que
encontrados nos poços.
A diferença notada para o teor de sódio e magnésio realizado no MIX acima dos
encontrados para as águas subterrâneas de Piratininga aponta para uma possível troca
catiônica do sódio por esses cátions no solo, o que vai de encontro à hipótese de uma intrusão
marinha em andamento. Quando um solo recebe uma água com alto teor de sódio, este
desloca o cálcio e o magnésio adsorvidos, substituindo-os, endurecendo o solo e diminuindo
sua permeabilidade. No caso do íon de sulfato, esta diferença pode estar relacionada com sua
redução. Uma das características da restinga de Piratininga é a presença de matéria orgânica
nos sedimentos, conforme descrito em CPRM (2001).
80
5.4.4 Modelo de Mescla (MIX) com Equilíbrio de fases
Para um melhor ajuste do resultado do modelo de mescla (MIX) das águas
subterrâneas de Piratininga, foi realizado um outro cálculo no programa PHREEQC utilizando
o recurso de equilíbrio de fase da relação calcita e dolomita. Neste novo modelo tanto a
calcita quanto a dolomita foram considerados na equação como estando saturados (Figuras
5.31). O resultado encontrado foi um melhor ajuste para o íon magnésio conforme pode ser
observado na Figura 5.32. Não se obteve contudo uma melhora significativa no ajuste do
modelo, de modo que permanece alguma incerteza sobre os fenômenos condicionadores da
paragênese geoquímica local.
0,00500,00
1000,001500,002000,002500,003000,003500,00
Mg Ca Na Cl SO4 HCO3
PIR MIX MIX EQ
Figura 5.31: Gráfico em mg/L mostrando a relação das amostras químicas de Piratininga (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX Simples (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva e o resultado encontrado para o MIX com Equilíbrio (Linha Azul).
81
Figura 5.32: Gráfico logarítmico mostrando uma melhor relação entre as amostras químicas de Piratininga (linha em preto) com o resultado encontrado no PHREEQC do MIX Simples (linha em vermelho) da água do mar e água da chuva e o resultado encontrado para o MIX com Equilíbrio (Linha Azul).
5.4.5 Índice de troca de bases
O sentido da troca de bases ocorre em direção a um equilíbrio das bases presentes na
água e nos materiais mais finos do aqüífero. Dois tipos de índices de troca de bases (ITB)
foram calculados (tabela 5.16), tendo como referência os trabalhos de Schoeller (1955) e
Custodio e Llamas (1983), conforme visto no item 2.3.3.
Através da tabela 5.16 podemos observar que os poços que se localizam mais próximo
ao mar possuem um valor de ITB positivo e os que se localizam mais distantes e/ou em
posição intermediária da costa possuem um valor de ITB negativo. Esses resultados já eram
esperados devido ao fato de que quando mais longe da costa, menor é a influência marinha e,
portanto o teor de cloreto tende a diminuir. No caso do ponto PIR-206, essa regra não se
aplica muito, pois apesar de estar mais distante do mar do que os demais pontos, ele se
localiza mais próximo à lagoa de Piratininga.
Tem-se com o cálculo desse índice mais uma indicação da ocorrência de um fenômeno
de intrusão marinha e o modo como esta afeta os poços utilizados no presente estudo.
82
Tabela 5.16: Tabela com os índices de troca de base (ITB) para a restinga de Piratininga e para Rio das Ostras e a indicação geográfica de acordo com a distancia para o mar. O ITB 1 foi calculado através da fórmula 2.1 e o ITB 2 foi calculado através da fórmula 2.2.
Poço ITB 1 ITB 2 Localização PIR-158 -0,01 -0,02 Intermediário PIR-159 -0,01 -0,03 Intermediário PIR-202 0,27 1,71 Perto do mar PIR-206 0,33 0,86 Longe do mar ROS-81 -0,30 -0,12 Intermediário ROS-82 -1,03 -0,83 Longe do mar ROS-83 0,21 0,15 ROS-84 -0,61 -0,20 ROS-88 0,03 0,05 Perto do mar ROS-90 0,74 0,44 Perto do mar
Mar 0,28 2,12
Os resultados obtidos através de vários métodos de modelagem para as águas
subterrâneas do Litoral Leste Fluminense e das Áreas-Piloto mostram que estas
invariavelmente estão fortemente influenciadas pela água marinha, e por vezes claramente sob
impacto de uma intrusão marinha. Em casos como o da restinga de Piratininga esse resultado
é muito mais evidente que em outras áreas. Isso se deve principalmente ao aumento
significativo da população, residente ou não, concomitantemente ao uso desenfreado dos
aqüíferos costeiros ao longo de muitos anos.
A falta de conscientização dos usuários e gestores pode ter comprometido esse recurso
natural por muito tempo. Do mesmo modo, o estudo mostrou um possível arrefecimento do
problema e mesmo um recuo da intrusão salina, caso a região continue a receber o aporte de
água de origem superficial das companhias distribuidoras, diminuindo assim o consumo
dessas águas subterrâneas.
83
6. CONCLUSÕES
A composição química das águas subterrâneas do Litoral Leste Fluminense foi
definida predominantemente como cloretada-sódica, e a média calculada para o erro dessas
análises foi de -0,79% para toda a região de trabalho, uma média muito boa para estudos de
águas subterrâneas, pois de uma maneira geral erros analíticos de até 10% são comuns e
admissíveis para esse tipo de determinação. Individualmente, as áreas-piloto de Piratininga e
de Rio das Ostras possuem erros de -8,7% e -1,92% respectivamente.
Em algumas regiões costeiras fluminenses, como em Rio das Ostras e Cabo Frio, as
águas subterrâneas apresentaram também um caráter bicarbonatado-sódico. Esse efeito pode
ter sido em função de uma possível mescla com águas de caráter continental.
Do ponto de vista iônico, destacam-se nas águas subterrâneas do Litoral Leste
Fluminense valores acima do esperado para cloreto, nitrato, sódio e potássio. A primeira
avaliação da contaminação desses aqüíferos costeiros pela intrusão salina se dá pela a análise
do íon cloreto já que, em algumas localidades os teores de cloreto chegaram a valores altos
com respeito à média esperada, com destaque para as localidades de Piratininga, Araruama,
Cabo Frio e Búzios. Em média, o valor de cloreto das cerca de 400 análises realizadas foi de
817 mg/L, bastante elevado pois inclui águas salobras e salgadas de vários pontos de estudo.
Do ponto de vista dos cátions, o sódio é o principal responsável pela grande salinidade média
das águas naturais costeiras. Sua média foi de 522 mg/L para toda a área de estudo.
Em quase todas as localidades estudadas foram encontrados teores de nitrato acima do
valor esperado em águas subterrâneas. Valores altos de NO3- podem ser indicativos de
contaminação antrópica (esgoto, fossas sépticas, depósitos de lixo, resíduo animal, etc),
mormente no caso em questão já que outras possíveis fontes são pouco prováveis de ocorrer.
O estudo das razões iônicas para o objetivo da caracterização das águas subterrâneas
neste trabalho foi de suma importância. Por serem uma excelente ferramenta de estudos de
salinização em áreas costeiras, algumas razões iônicas conseguiram demonstrar claramente o
processo de intrusão marinha nesses aqüíferos. Destacam-se principalmente as razões
rCl/rHCO3, rMg/rCa e rNa/rCl. A análise de várias razões iônicas diferentes se justifica pela
razão de que em algumas razões não aparecem claramente essas influências, como é o caso da
84
razão e rCa/(rHCO3 + rSO4) em algumas localidades. Em localidades que possuem alto teor
de matéria orgânica ocorre a redução do sulfato, ocultando o valor final da razão iônica.
Especialmente para as áreas-piloto de Piratininga e Rio das Ostras, também foi
realizada a análise da razão rCl/rBr. Os valores encontrados estão muito aquém dos esperados
para águas continentais doces, reforçando a idéia da contaminação dos aqüíferos costeiros
pela intrusão marinha.
Através da utilização do levelogger, foi possível obter alguns parâmetros importantes
sobre o comportamento do aqüífero da restinga de Piratininga. Esses dados mostraram que
após um evento de chuvas, em pouco tempo há uma rápida resposta do aqüífero, que é
constituído por material arenoso com poucos finos, permitindo uma rápida percolação da água
de chuva. Esse comportamento é notado também nas análises da condutividade elétrica.
Com a ajuda do programa PHREEQC, observou-se que os índices de saturação das
águas subterrâneas da restinga de Piratininga e de Rio das Ostras sugerem a ocorrência de
águas com forte poder de dissolução, apesar de apresentarem relativamente alta
mineralização. Principalmente os minerais de ferro apresentaram-se saturados em solução, o
que coincidiu com observações em campanha de campo, especificamente em Rio das Ostras.
O índice de saturação dos minerais carbonáticos foi mais elevado em Rio das Ostras,
resultado já esperado após a análise prévia dos diagramas de Piper e de Schoeller.
A modelagem através do programa PHREEQC permitiu a realização da distribuição
das principais espécies químicas nos poços de Piratininga e Rio das Ostras. Além do auxílio à
classificação hidrogeoquímica dessas águas, foi possível perceber quais eram as espécies mais
abundantes e com isso auxiliar na análise mais detalhada do comportamento dessas águas. Em
Piratininga, os principais íons mostraram-se predominantemente na forma iônica de Cl- e Na+,
e em Rio das Ostras os principais íons apresentam-se na forma de HCO3-, Ca+2 e Na+.
O resultado obtido através do módulo de mescla (MIX) do programa PHREEQC
apresentou um resultado muito similar aos valores dos poços das águas subterrâneas de
Piratininga. A menor quantidade de sulfato pode ser explicada através de uma possível
redução devido a presença de matéria orgânica, assim como a diferença nos íons magnésio e
sódio podem ser devido a troca catiônica.
Através da análise dos índices de troca de bases (ITB) das águas subterrâneas de
Piratininga e de Rio das Ostras percebe-se que os poços mais próximos à costa tendem a ficar
85
mais salinizados, apontando para um efeito de intrusão marinha a longo prazo. Este efeito
provavelmente será minorado nos próximos anos nessas duas áreas pelo aporte de água
tratada das companhias distribuidoras .
Apesar da contaminação e intrusão salina, os aqüíferos do Litoral Leste Fluminense
apresentam uma litologia em geral muito favorável para que esse quadro negativo se inverta.
O estudo mostrou que se houver um melhor gerenciamento desse recurso natural somado ao
abastecimento das residências por água de superfície pode ser que ao longo dos anos esses
aqüíferos se tornem mais úteis à população. É de extrema importância educacional,
econômica e ambiental que se continue o monitoramento e preservação dessas águas
subterrâneas.
86
7. RECOMENDAÇÕES
Para a continuidade do trabalho recomendam-se algumas ações enumeradas a seguir
que, acredita-se, ajudarão a elucidar alguns aspectos do funcionamento e gerenciamento das
águas subterrâneas do Litoral Leste Fluminense:
− Aprofundamento do uso da modelagem hidrogeoquímica, levando em consideração
alguns aspectos de possível relevância para uma melhor avaliação e interpretação, tal
como a necessidade da determinação do pH e Eh (potencial redox) dos solos, uma vez
que a variação de pH pode influir na capacidade de troca catiônica dos elementos,
além de ocasionar precipitação ou dissolução de compostos no solo, e o Eh influi em
reações de oxidação e redução com bactérias no solo. Outras possibilidades podem e
devem ser testadas e posta à prova.
− Realização de novas amostragens de análises químicas completas para nova
caracterização hidrogeoquímica das águas subterrâneas, com o intuito de comparação
para o melhor entendimento desses aqüíferos costeiros.
− Estudos complementares em outras áreas do conhecimento cientifico, como a
geofísica e o geoprocessamento no auxílio às interpretações. Dentre estes, o estreito
acompanhamento da evolução química e hidrodinâmica das águas subterrâneas locais
em função da recente implantação do sistema de distribuição de águas de origem
fluvial.
− Complementação do cadastramento de poços em áreas que o presente trabalho não
objetivou, para possíveis realizações de mapas temáticos.
− Divulgação constante da importância do uso racional desse recurso natural tanto para a
população quanto para o meio ambiente.
87
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALMEIDA, F.F.M. de., 1977. O Cráton do São Francisco. Rev. Bras. Geociências, 7: 349- 364.
ALVES, M.G., 2000. Diagnóstico Ambiental da Região Oceânica de Niterói e Distrito de Inoã - Marica (RJ). Uma visão por Geoprocessamento e Mapeamento Geológico-Geotécnico Tese de Doutoramento - Departamento de geologia - UFRJ - (Tese de Doutorado). 178 p.
BEAR, J., CHENG, A.H.-D., SOREK, S., OUAZAR, D. AND HERRERA, I., (Eds.), 1999. Seawater Intrusion in Coastal Aquifers--Concepts, Methods and Practices, Kluwer Acad. Publishers, 625 p.
CABRAL, J.J.S.P. e PAIVA, A.L.R., 2004. Água subterrânea: Aqüíferos Costeiros e Aluviões, Vulnerabilidade e Aproveitamento. Capitulo 4 – Salinização de Aqüíferos Costeiros: Investigação e Modelagem, Recife: Ed Universitária da UFPE.
CAMARGO, M.N; KLAMT, E; KAUFFMAN, J.H., 1987. Sistema brasileiro de classificação de solos. Boletim Informativo da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v. 12, nº. 1, p. 11-33, jan./abr.
CAMPOS NETO, M.C., 2000. Orogenic Systems from Southwestern Gondwana. In: U.G. CORDANI, A. THOMAZ FILHO, D.A.CAMPOS NETO(eds.) Tectonic Evolution of South America. p. 355-365.
CETESB – Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental.Variáveis da Qualidade da Água. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/ >. Acesso em: 12 Set. 2005.
CIDE. 1997. Centro de Informações e dados do Rio de Janeiro. Anuário Estatístico do Estado do Rio de Janeiro 1999-2000. Disponível em: < http://www.cide.rj.gov.br>. Acesso em: 21 Mar. 2006.
COSTA, M. T., 2001. Levantamento de parâmetros hidrogeológicos para estudo e modelagem numérica da intrusão marinha em aqüíferos costeiros da região litorânea de Itaipuaçu, município de Maricá-RJ – Monografia de Campo IV, UERJ. 71 p.
CPRM, 2001. Geologia do Estado do Rio de Janeiro: texto explicativo do mapa geológico do Estado do Rio de Janeiro. Organizado por Luiz Carlos da Silva e Hélio Canejo da Silva Cunha. – Brasília: CPRM. 2ª edição revista em 2001.
88
CRUZ, A., 2004. Estudo hidrogeoquímico e análise da vulnerabilidade à contaminação dos aqüíferos costeiros entre os municípios de Niterói e Rio das Ostras-RJ. Departamento de Geologia – UFRJ, Monografia - Estágio de campo IV.
CUSTODIO, E., 1987. Groundwater problems in coastal áreas. Capitulo 2, UNESCO, Belgica, ISBN: 92-3-102415-9.
CUSTODIO, E. e BRUGGEMAN, G.A., 1987. Groundwater Problems in Coastal Areas - Imprimerie Bietlot Frères. Flerus, Belgique - ISBN 92-3-102415-9 - UNESCO.
CUSTODIO, E., e HERRERA, C., 2000. Utilización de la relación Cl/Br como trazador hidrogeoquímico en hidrologia subteránea. Boletín Geológico y Minero, Vol. 111, no 4 p5-23.
CUSTODIO, E.; LLAMAS, M. R., 1983. Hidrología Subterránea. Barcelona: Omega, 2° ed., vol.1, 2350p.
FEITOSA, F.; FILHO, M 1997. Hidrogeologia: Conceitos e Aplicações. Fortaleza - CE. Coordenadores: Feitosa, F. A. C.; Manuel Filho, J. 412p.
FETTER, C.W., 1994. Applied Hydrogeology - 3rd edition - Prentice Hall Inc. - New Jersey - U.S.A.
FEEMA - FUNDAÇÃO ESTADUAL DE ENGENHARIA DO MEIO AMBIENTE (FEEMA), Disponível em: <http://www.feema.rj.gov.br/gerenciamento_costeiro.htm> - Acesso em: 14 de abril.2006.
JONES, B. F., VENGOSH, A., ROSENTHAL, E., e YECHIELLI, Y., 1999. Seawater Intrusion in Costal Aquifers – Concepts, Methods and Practices. Chapter 3: Geochemical Investigations. Kluwer Academic Publishers.
JUNGE, C.,E., 1963. Air chemistry and radioactivity. Academic Press, N.Y.
LOWSBY, M.G., 2000. Estudo da intrusão salina no aqüífero costeiro de Piratininga (Niterói), Região Oceânica do município de Niterói - RJ. Dissertação de Mestrado, IGEO-UFRJ 126 p.
LOWSBY, M.G e ALVES M.G., 2000. Characterizacion of Costal Aquifers of Oceanic Area of Niterói- RJ, Brazil. 32o Congresso Internacional de Geologia, agosto, Rio de Janeiro.
89
MARTIN, L.; SUGUIO, K.; DOMINGUEZ, J.M.L.; FLEXOR, J.M., 1997. Geologia do Quaternário costeiro do litoral norte do Rio de Janeiro e do Espírito Santo. Belo Horizonte, CPRM-FAPESP, 104 p.
MUEHE, D. 1994. Geomorfologia Costeira. In: GUERRA, A.J.T. e CUNHA, S. Geomorfologia: uma atualização de bases e conceitos. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil. 458p.
PARKHURST, D. L., APPELO, C.A.J., 1999. User's Guide to PHREEQC (Version 2.12) - A Computer Program for Speciation, Batch-Reaction, One-Dimensional Transport, and Inverse Geochemical Calculations U.S. Geological Survey Water Resources Investigations Report 99-4259. (Revised and reprinted August, 2005)
SCHMITT, R.S.; TROUW, R.A.J.; VAN SCHMUS, W. R., 1999. The characterization of a Cambrian (~520 Ma) tectonometamorphic event in the coastal domain of the Ribeira Belt (SE Brazil), using U/Pb in syntectonic veins. In: SEGEMAR, SIMPÓSIO SUDAMERICANO DE GEOLOGIA ISOTOPICA, 2, Cordoba. Actas, 363-366.
SCHOELLER, H. 1962. Les eaux souterraines. França: Ed. Masson e Cie., 642p.
SILVA JÚNIOR, G. C.; PIZANI T.C., 2002. Hydrochemistry as a Tool to Assist Groundwater Sustainable Development in Rio das Ostras Resort, Brazil, Symposium on Intensive use of Groundwater (SINEX), Valência, Espanha.
SILVA JÚNIOR, G. C.; PIZANI T. C., 2003. Vulnerability Assessment in Coastal Aquifers Between Niterói and Rio das Ostras, Rio de Janeiro State, Brazil. Rev. Lat. Americana de Hidrogeologia; 3(1):93-99.
SILVA JÚNIOR, G. C.; PIZANI T. C., ERTHAL, M, M. 2002. Avaliação Hidrogeoquímica para Caracterização da Intrusão Marinha nos Aqüíferos Costeiros de Piratininga e Itaipuaçú – RJ. 10º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental – Ouro Preto, MG.
TUBBS, D., 1994. Caracterização Hidroquímica e Vulnerabilidade das Águas Subterrâneas da Região Litorânea do Município de Niterói - RJ - Dissertação de Mestrado.
90
ANEXOS
91
ANEXO 1:
Diagrama de Stiff para os poços de Piratininga.
92
93
ANEXO 2:
Diagramas de Piper e Schoeller em Araruama, Arraial do Cabo, Búzios e
Cabo Frio.
94
95
96
ANEXO 3:
Tabela com dados gerais da área de estudo.
97
Local Sigla Número de Pontos
N. P. c/ Local.
% Local.
N. P. c/ Prof.
% Prof.
N. P. c/ NE
% NE
N. P. c/ CE
% CE
N. P. c/ pH
% pH
N. P. c/ Cl
% CL
N. P. Completo
% Completo
Arraial do Cabo ACA 8 8 100% 5 63% 0 0% 8 100% 8 100% 8 100% 6 75% Araruama ARA 16 16 100% 10 63% 5 31% 16 100% 16 100% 15 94% 8 50%
Arm. de Buzios BUZ 12 6 50% 9 75% 6 50% 11 92% 11 92% 11 92% 5 42% Cabo Frio CFR 30 24 80% 13 43% 5 17% 30 100% 30 100% 30 100% 15 50%
Casimiro de Abreu CAM 4 0 0% 4 100% 4 100% 4 100% 0 0% 4 100% 0 0%Iguaba Grande IGB 26 25 96% 19 73% 19 73% 25 96% 25 96% 25 96% 0 0%
Itaipuaçu ITA 79 69 87% 50 63% 40 51% 62 78% 70 89% 61 77% 11 14%Piratininga PIR 147 147 100% 116 79% 112 76% 133 90% 105 71% 133 90% 6 4%
Rio das Ostras ROS 41 41 100% 14 34% 14 34% 35 85% 22 54% 34 83% 7 17% Saquarema SAQ 37 35 95% 14 38% 10 27% 37 100% 37 100% 19 51% 9 24%
S. Pedro d' Aldeia SPA 27 1 4% 18 67% 18 67% 27 100% 26 96% 27 100% 2 7% Total: 427 372 87% 272 64% 233 55% 388 91% 350 82% 367 86% 69 16%
98
ANEXO 4:
Tabelas com dados da distribuição das espécies químicas em Rio das
Ostras.
99
Espécie ROS % CO2 7,18E-03 66,94 HCO3- 3,41E-03 31,79CaHCO3+ 4,36E-05 0,41 C
arbo
no
Total 1,07E-02 99,14
Espécie ROS % K+ 3,30E-04 98,42 KSO4- 5,23E-06 1,56KCl 3,68E-08 0,01Po
táss
io
Total 3,35E-04 99,99
Espécie ROS % SiO2 2,41E-04 99,96 Outros 1,00E-07 0,04Si
lício
Total 2,42E-04 100,00
Espécie ROS % Ca+2 1,81E-03 83,39 CaSO4 3,11E-04 14,32CaHCO3+ 4,36E-05 2,01 C
alci
o
Total 2,17E-03 99,71
Espécie ROS % Mg+2 1,12E-03 73,98 MgSO4 3,64E-04 24,05MgHCO3+ 2,74E-05 1,81M
agné
sio
Total 1,51E-03 99,83
Espécie ROS % SO4-2 3,45E-03 82,05 MgSO4 3,64E-04 8,66CaSO4 3,11E-04 7,40Su
lfato
Total 4,21E-03 98,10
Espécie ROS % Cl- 4,43E-03 99,86 Outros 6,00E-06 0,14C
lore
to
Total 4,43E-03 100,00
Espécie ROS % NO3- 8,03E-04 99,47 Outros 4,32E-06 0,53N
itrat
o Total 8,08E-04 100,00
Espécie ROS % FeHCO3+ 4,31E-05 47,15Fe+2 4,04E-05 44,21 FeSO4 7,53E-06 8,24Fe
rro
Total 9,14E-05 99,60
Espécie ROS % Na+ 4,88E-03 98,29 NaSO4- 6,36E-05 1,28NaHCO3 1,81E-05 0,36Só
dio
Total 4,96E-03 99,93
100
ANEXO 5:
Tabelas com dados da distribuição das espécies químicas em Piratininga.
101
Espécie PIR % CO2 4,33E-04 72,26 HCO3- 1,62E-04 26,97
Car
bono
Total 6,00E-04 99,23
Espécie PIR % Ca+2 7,98E-04 94,23 CaSO4 3,51E-05 4,15CaNO3+ 6,19E-06 0,73C
alci
o
Total 8,46E-04 99,11
Espécie PIR % Cl- 1,18E-02 99,92 Outros 1,00E-05 0,08C
lore
to
Total 1,18E-02 100,00
Espécie PIR % Fe+2 2,51E-05 86,59 FeHCO3+ 1,31E-06 4,53FeHPO4 1,22E-06 4,21FeSO4 1,20E-06 4,14
Ferr
o
Total 2,90E-05 99,47
Espécie PIR % K+ 4,63E-04 99,57 KSO4- 1,82E-06 0,39
Potá
ssio
Total 4,65E-04 99,96
Espécie PIR % Mg+2 6,15E-04 90,89 MgSO4 5,11E-05 7,55MgHPO4 6,30E-06 0,93M
agné
sio
Total 6,77E-04 99,36
Espécie PIR % NO3- 2,53E-03 99,76 Outros 6,00E-06 0,24N
itrat
o
Total 2,53E-03 100,00
Espécie PIR % Na+ 8,81E-03 99,48 Outros 4,60E-05 0,52Só
dio
Total 8,86E-03 100,00
Espécie PIR % SiO2 7,13E-05 99,99 Outros 1,00E-08 0,01Si
lício
Total 7,13E-05 100,00
Espécie PIR % SO4-2 8,22E-04 87,45 MgSO4 5,11E-05 5,43 CaSO4 3,51E-05 3,73NaSO4- 2,85E-05 3,03
Sulfa
to
Total 9,40E-04 99,65
102
Livros Grátis( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download: Baixar livros de AdministraçãoBaixar livros de AgronomiaBaixar livros de ArquiteturaBaixar livros de ArtesBaixar livros de AstronomiaBaixar livros de Biologia GeralBaixar livros de Ciência da ComputaçãoBaixar livros de Ciência da InformaçãoBaixar livros de Ciência PolíticaBaixar livros de Ciências da SaúdeBaixar livros de ComunicaçãoBaixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNEBaixar livros de Defesa civilBaixar livros de DireitoBaixar livros de Direitos humanosBaixar livros de EconomiaBaixar livros de Economia DomésticaBaixar livros de EducaçãoBaixar livros de Educação - TrânsitoBaixar livros de Educação FísicaBaixar livros de Engenharia AeroespacialBaixar livros de FarmáciaBaixar livros de FilosofiaBaixar livros de FísicaBaixar livros de GeociênciasBaixar livros de GeografiaBaixar livros de HistóriaBaixar livros de Línguas
Baixar livros de LiteraturaBaixar livros de Literatura de CordelBaixar livros de Literatura InfantilBaixar livros de MatemáticaBaixar livros de MedicinaBaixar livros de Medicina VeterináriaBaixar livros de Meio AmbienteBaixar livros de MeteorologiaBaixar Monografias e TCCBaixar livros MultidisciplinarBaixar livros de MúsicaBaixar livros de PsicologiaBaixar livros de QuímicaBaixar livros de Saúde ColetivaBaixar livros de Serviço SocialBaixar livros de SociologiaBaixar livros de TeologiaBaixar livros de TrabalhoBaixar livros de Turismo
