Autores: Carolina Gommersbach; Larissa Silva do Nascimento; Bárbara Beatriz Barbosa Silva; Camila Marcon de Carvalho Leite; Karina Colombelli; Adilson Pinheiro
Resumo
Durante a estação de veraneio brasileira, os municípios de Balneário Camboriú e Camboriú (SC) se tornam destinos turísticos populares, o que resulta em um aumento significativo no consumo de água potável. Em virtude da limitação de estudos relacionados a água subterrâneas no Estado de Santa Catarina, este trabalho tem por finalidade caracterizar as zonas aquíferas localizadas na bacia hidrográfica do rio Camboriú, na Região Hidrográfica 07 do Estado, por meio da análise e tratamento de dados hidrogeoquímicos existentes. A consistência dos dados foi verificada utilizando cálculo do erro do balanço iônico (BI) e as amostras foram classificadas hidroquimicamente pelo diagrama de Piper. Foi possível identificar quatro fácies hidroquímicas das águas subterrâneas (bicarbonatadas cálcicas ou magnesianas, cloretadas sódicas e bicarbonatada sódica). Complementarmente, foi realizada análise de vulnerabilidade à poluição pelo método GOD, que resultou em vulnerabilidades baixa, média e alta para respectivamente 6 (42,86%), 2 (14,28%) e 6 (42,86%) poços. A caracterização hidroquímica e o estudo sobre vulnerabilidade são fundamentais para a implantação de instrumentos de gestão de recursos hídricos, como o enquadramento das águas subterrâneas, além disso, podem embasar estudos complementares posteriores de regiões ainda pouco exploradas.
Palavras-Chave: Qualidade de águas subterrâneas, Hidroquímica, Método GOD.
Abstract
During the Brazilian summer season, the municipalities of Balneário Camboriú and Camboriú (SC) become popular tourist destinations, leading to a significant increase in the consumption of potable water. Due to limited studies related to groundwater in the state of Santa Catarina, this study aims to characterize and qualify the aquifer zones located in the Camboriú River basin, in Hydrographic Region 07 of the state, through the analysis and treatment of existing hydrogeochemical data. The data consistency was verified using the Ionic Balance error (BI), and the samples were hydrochemically classified using the Piper diagram. Four hydrochemical facies of groundwater were identified (calcium or magnesium bicarbonate, sodium chloride, and sodium bicarbonate). Additionally, vulnerability analysis was performed using the GOD method, which resulted in low, moderate and high vulnerability for 6 (42,86%), 2 (14,28%) and 6 (42,86%) wells, respectively. The hydrochemical characterization and vulnerability assessment are essential for the implementation of water resources management instruments, such as the classification of groundwater. Furthermore, they can serve as a basis for subsequent complementary studies in regions that remain underexplored.
Key Words: Groundwater quality, Hydrogeochemical, GOD Method.
Introdução
O estudo das características hidrogeológicas de poços e a vulnerabilidade de aquíferos é importante para compreender a disponibilidade (oferta) e a qualidade da água subterrânea em determinada região. Este estudo visa investigar as características hidroquímicas dos poços e avaliar a vulnerabilidade dos aquíferos com informações disponíveis, localizados nos municípios de Camboriú e de Balneário Camboriú, ambos inseridos na bacia hidrográfica do rio Camboriú, no estado de Santa Catarina. Poucos trabalhos foram realizados no Estado, de forma que nem todos os aquíferos encontram-se bem caracterizados.
A região apresenta elevado aumento da população temporária durante o período de veraneio devido à alta atividade turística dos municípios, o que causa o aumento da demanda de água durante este período e, consequentemente, dos riscos de falha no abastecimento público de água potável. Tendo em vista o limite da capacidade da captação de água superficial, as águas subterrâneas podem se tornar uma alternativa viável para garantir o suprimento da demanda exigida, principalmente nos períodos de risco de escassez hídrica. O Plano de Recursos Hídricos da Bacia do Rio Camboriú indica uma disponibilidade hídrica total de aproximadamente 0,0108 km3/ano deste recurso, que demonstra 0,34 m3/s em média. Esta média condiz com 10% da vazão média mensal de longo termo (Qmlt) dos cursos d’água superficiais, evidenciando um potencial moderado no uso das águas subterrâneas para suprir determinadas demandas existentes. Para tal, torna-se necessário realizar a caracterização quali-quantitativa dos aquíferos. Essa avaliação é essencial para garantir que a água subterrânea utilizada atenda as demandas dos usos múltiplos de forma segura e sustentável, evitando riscos à saúde pública e superexplotação dos recursos hídricos subterrâneos.
Comparativamente às águas superficiais, os mananciais subterrâneos geralmente se encontram mais protegidos em virtude da existência de camadas sobrejacentes de solo e/ou rocha que não apenas retardam a chegada de substâncias diversas vindas da superfície, como também podem diminuir sua concentração por meio de fenômenos como adsorção e biodegradação. Se, no entanto, forem poluídas, as águas subterrâneas são bem mais difíceis de remediar do que as superficiais, face ao elevado tempo de permanência dos poluentes nos aquíferos que pode variar de anos a séculos. Assim, a vulnerabilidade à poluição é outro aspecto de suma importância a ser considerado no estudo de águas subterrâneas. Foster et al. (2006, p. 6) a definem como a “sensibilidade de um aqüífero aos efeitos adversos de uma carga contaminante a ele imposta”, estando associada a características geológicas, pedológicas, hidrológicas, dentre outras.
O objetivo deste trabalho é obter a caracterização hidroquímica e de vulnerabilidade das águas subterrâneas localizadas nos municípios de Balneário Camboriú e Camboriú. Foram avaliados o balanço iônico (BI), a distribuição iônica e diagrama de Piper para classificação das águas, a fim de identificar sua relação com o aquífero de origem. Com relação à vulnerabilidade, foi realizada uma análise preliminar pelo método GOD, desenvolvido por Foster (1987), um dos métodos mais difundidos para avaliação de vulnerabilidade de aquíferos.
Por fim, ressalta-se a importância deste estudo para a segurança hídrica na Bacia Hidrográfica do Rio Camboriú, dada sua contribuição para embasar posteriores análises de aproveitamento dos recursos hídricos subterrâneos na referida bacia, especialmente no que tange a seus aspectos qualitativos. Ademais, os resultados obtidos a partir deste estudo poderão fornecer subsídios ao planejamento adequado do uso dos recursos hídricos subterrâneos na Bacia Hidrográfica do rio Camboriú. Poderá ser útil tanto para os órgãos ou entidades responsáveis pela gestão dos recursos hídricos, no estabelecimento de políticas de preservação e uso racional da água, quanto para os proprietários de poços, que poderão gerenciar de forma mais eficiente suas captações. Desta forma, espera-se contribuir para o desenvolvimento sustentável da Bacia do Rio Camboriú, uma vez que a preservação dos recursos hídricos é essencial para garantir a qualidade de vida da população local, bem como a conservação do meio ambiente e a promoção do turismo responsável.
Metodologia
A área de estudos compreende a Região Hidrográfica 7 (RH 07) do estado de Santa Catarina, que abrange a bacia hidrográfica do Rio Camboriú, de 137,87 Km2 contemplando os municípios da vertente atlântica do estado de Santa Catarina: Camboriú e Balneário Camboriú. Na Figura 1 é apresentada a área de estudo com a localização dos 14 poços analisados, bem como detalhes das unidades hidroestratigráficas embasamento cristalino (fraturada) e sedimentos cenozóicos (granular), a elevação do terreno e suas zonas aquíferas.
A unidade sedimentos cenozóicos distribui-se por toda a faixa litorânea atlântica, assentando-se sobre unidades pré-cambrianas e terrenos gondwânicos. Sua área de ocorrência costeira é praticamente contínua, com interrupções associadas com unidades do embasamento cristalino. Esta unidade hidroestratigráfica apresenta diferentes conjuntos litológicos devido às suas diversas condições deposicionais.
A unidade hidroestratigráfica embasamento cristalino, definido pelas zonas fraturadas, é caracterizada por uma composição diversa de rochas ígneas e metamórficas, incluindo grupos diversos como granulitos, xistos, granitoides, granitos, mármores e gnaisses correspondentes a uma série de eventos pré-cambrianos. A disponibilidade de captação é dada quase exclusivamente pelas fraturas e pela espessura fina de alteração superficial. As altitudes que variam de 200 a 1.000 m comportam-se como áreas de recarga e a unidade possui uma extensa faixa de afloramentos, de aproximadamente 20.000 km2. Entretanto, nas regiões de relevo íngreme, a captação é geralmente feita através de fontes de encosta e, devido aos níveis potenciométricos, poços apresentam-se como inviáveis economicamente. As vazões variam entre 0,5 e 20,0 m3/h e os níveis de água são rasos nas porções mais aplainadas, variando de aflorante até 3 m. Também ocorrem captações em baixas profundidades, sendo que as vazões são menores do que 2 m3/h e podem estar mais vulneráveis à contaminação, principalmente em regiões com grande densidade demográfica.
Segundo Machado (2013), as zonas aquíferas da região compreendem: 33,67% de aquíferos fraturados com média a baixa produtividade, com vazões típicas de 2 a 9 m3/h, e de grande importância hidrogeológica local; 17,16% de aquíferos sedimentares com boa produtividade, com vazões típicas de 20 a 90 m3/h com grande importância hidrogeológica local; 47,79% de não aquíferos (i.e., aquífugos e aquicludes) de produtividade desprezível e pequena importância hidrogeológica local.
Os dados utilizados foram obtidos do banco de dados abertos de poços cadastrados no Sistema de Informações de Águas Subterrâneas (SIAGAS, 2023), organizado pelo Serviço Geológico Brasileiro (CPRM, 2023), o qual propicia um gerenciamento adequado das informações hidrogeológicas e a sua integração com outros sistemas; e do Cadastro Nacional de Usuários de Recursos Hídricos (CNARH, 2023), que comporta registros dos usuários de recursos hídricos que interferem diretamente em corpos hídricos superficiais e subterrâneos.
Foi realizada uma seleção dos poços que continham as informações necessárias, ou seja, análise das espécies químicas (íons): bicarbonato, carbonato, cálcio, magnésio, potássio, zinco, ferro, manganês, cloreto, fluoreto, sulfato, sódio, nitrito, nitrato e fosfato. Além disso, outras informações como vazão, pH, temperatura, turbidez, nível estático e dinâmico da água, profundidade do poço e condutividade elétrica do aquífero também foram consideradas.
Foram realizadas análises da composição iônica por meio do erro do balanço iônico (BI) e a classificação das amostras em fácies hidroquímicas utilizando o diagrama de Piper. Fez-se uso do software Qualigraf® desenvolvido pela Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos FUNCEME (2023), o qual permite a criação de gráficos e diagramas hidrogeoquímicos, facilitando a análise comparativa entre as amostras. O BI representa o equilíbrio da carga catiônica e aniônica, em porcentagem, sendo ideal o perfeito equilíbrio entre as cargas. O diagrama de Piper utiliza um gráfico triaxial que associa as informações obtidas para classificar as águas em grupos distintos de acordo com a dominância de íons específicos, utilizados na interpretação da sua origem litológica.
Previamente ao cálculo do BI, o software realiza uma verificação de confiabilidade analítica com dois tipos de análise do erro prático para validar a consistência dos dados, sendo apresentados nas equações 1 e 2. A equação 1 considera o erro de acordo com a condutividade elétrica da amostra. A equação 2 considera os valores de íons para análise de erro. A constatação do erro foi utilizada para avaliar a confiabilidade dos outros parâmetros analisados. Os possíveis motivos para justificar os erros estão relacionados com a falta de dados (análises) dos íons constituintes ou baixa concentração iônica das amostras.
A partir dos resultados obtidos no diagrama de Piper, foi possível classificar a água de acordo com sua composição hidroquímica e correlacionar com o mapa hidrogeológico do estado de SC e mapa litológico através de ferramentas de geoprocessamento utilizando o software QGis®. Nesta análise também foi considerado as profundidades dos poços, uma vez que a sobreposição de aquíferos pode causar misturas de águas subterrâneas e grandes variações nos resultados, mesmo em poços próximos entre si.
Para avaliação de vulnerabilidade dos aquíferos, utilizou-se o método GOD, desenvolvido por Foster et al. (1987). Este método considera três parâmetros, quais sejam: G (grau de confinamento do aquífero), O (ocorrência de estratos de cobertura – tipo de litologia da camada sobrejacente) e D (distância até o nível de água). A cada um desses parâmetros foi atribuído um índice conforme o tipo ou a faixa de variação dos valores assumidos. O parâmetro “G” pode receber valores de 0 a 1, dependendo se o aquífero for de fluxo ascendente jorrante ou não confinado, respectivamente, com índices intermediários para outras classificações, como semi-confinado. O valor do parâmetro “O” varia de 0,4 a 1,0 (por exemplo, a areia eólica corresponde a 0,6, enquanto calcário cárstico equivale a 1,0). O parâmetro “D” é definido com base em faixas de profundidade: o valor 0,9 para distâncias menores que 5 m desde a superfície até o nível de água, enquanto uma distância maior que 50 m receberia o valor 0,6, por exemplo. Para alguns tipos de litologias (calcário/calcarenito, lava vulcânica recente e calcrete e calcário cárstico), o valor do parâmetro “D” é 1, independentemente da distância até o nível de água. Posteriormente, esses índices foram multiplicados entre si (G x O x D), e o produto resultante – índice final de vulnerabilidade – foi comparado com as faixas de referência para obter-se a classificação qualitativa de vulnerabilidade, da seguinte forma: “insignificante” para resultado menor que 0,1; “baixa”, entre 0,1 e 0,3; “média”, entre 0,3 e 0,5; “alta”, entre 0,5 e 0,7; e “extrema”, de 0,7 a 1,0. Este procedimento foi realizado para cada um dos poços analisados.
Resultados e Discussão
Na Tabela 1 é apresentado um resumo dos dados dos poços analisados, o resultado da análise de erro do BI e o grau de vulnerabilidade pelo método GOD. Percebe-se que as profundidades do conjunto amostral variam de 17 a 270 m. A vazão de estabilização dos poços também varia de 0,164 a 32 m3/h. O nível dinâmico, responsável pelo nível do poço enquanto ele está em operação e sob efeito do bombeamento, varia entre 14,2 e 114 m. A análise de erros para BI mostrou que apenas 6 poços atendem aos cálculos do EBI, o que indica a confiabilidade analítica das análises. Entretanto, todos foram considerados suficientes para a discussão dos resultados deste trabalho, devido a baixa concentração iônica e a consideração parcial dos íons na análise pelo software utilizado. Na Figura 2 estão apresentados os resultados obtidos da distribuição da concentração de cada íon, BI e classificação segundo o diagrama de Piper.
Em relação a distribuição iônica das amostras, em geral, as concentrações dos cátions dissolvidos nas águas subterrâneas apresentaram grande variação, com a seguinte ordem de abundância: Ca2+ > K+ + Na+ > Mg2+ e, em algumas amostras, a concentração do cátion Mg2+ ultrapassa a de K+ + Na+ e/ou a de Ca2+. Em relação às concentrações de ânions dissolvidos nas águas subterrâneas também se verificou grande variação, sendo HCO3- + CO32- os mais expressivos, seguidos de SO42- ou Cl-.
As fácies hidroquímicas, pelo diagrama de Piper, indicaram águas bicarbonatadas nos poços 5, 6, 7 e 10 (mista bicarbonatada), poço 9 (sódica carbonatada), poços 12, 13 (cálcica bicarbonatada) e poço 14 (magnesiana bicarbonatada). As diferentes fácies hidroquímicas observadas para poços localizados em regiões hidroestratigráficas podem estar associadas às diferentes profundidades totais dos poços ou às profundidades de tomadas de água. Águas mistas são aquelas que não apresentam concentração mais expressiva de um cátion qualquer sobre os demais. A classe predominante águas bicarbonatadas mistas compreende, majoritariamente, as águas captadas do embasamento cristalino. Omonona e Okogbue (2017) consideraram que as águas classificadas em fácies hidroquímicas com a prevalência do ânion bicarbonato e dos cátions Ca2+ e Mg2+ são resultado predominante da precipitação e do fluxo de águas provenientes de zonas de recarga, onde é proporcionada a interação entre água superficial e água subterrânea. Águas subterrâneas classificadas nessa fácie hidroquímica têm uma composição química propícia para o abastecimento público, com baixas concentrações de poluentes, geralmente sendo próprias para consumo humano. O consumo industrial pode ser restringido principalmente devido aos componentes cálcio e magnésio, que podem ocasionar incrustações ou entupimento de tubulações se a dureza for relativamente alta.
Os poços 2 e 3 ficaram classificados como águas cloretadas sódicas e o poço 9 como água bicarbonatada sódica. A possível causa da presença de cloreto nestes poços está na proximidade destes com o mar, sendo possível a influência de cunha salina. A presença de altas concentrações de cloreto e sódio podem representar desafios para o abastecimento público. Altas concentrações dessas substâncias são capazes de causar aspectos organolépticos da água, afetando a qualidade e a adequação ao consumo humano. Também houve um resultado expressivo no número de poços para águas sulfatadas ou cloretadas cálcicas ou magnesianas (poços 1, 3, 4, 8, 11). Os poços 1, 3 e 4 apresentaram valor “0” para presença de bicarbonato, o que infere em uma ausência de dados deste parâmetro, logo, não é possível negar a presença de bicarbonato nestes poços.
A maioria dos poços analisados neste trabalho pertencem à mesma unidade hidroestratigráfica com a litologia de complexo granito-gnáissico, embora a captação da água subterrânea ocorra no aquífero livre. Segundo o Machado (2013), trata-se de um aquífero de captação simultânea, em que a porção de alteração da rocha ou de sedimentos de origem continental e marinha influi positivamente na recarga dos aquíferos fraturados. O complexo granulítico caracteriza-se pela intensa intemperização das suas litologias, que podem ser maiores de 50 m. O intemperismo químico dos minerais que compõem as rochas-mãe são responsáveis pela dissolução e disponibilização dos íons presentes nas águas subterrâneas.
Na análise de vulnerabilidade, de acordo com os dados disponíveis para os 14 poços estudados, 6 (42,86%) apresentaram baixa suscetibilidade à contaminação das águas subterrâneas; 2 (14,28%) correspondem à categoria média e 6 (42,86%) foram enquadrados na classe alta. No caso destes últimos, a elevada vulnerabilidade deve-se às baixas profundidades do nível de água dos aquíferos e à composição litológica da camada sobrejacente a eles, constituída de depósitos aluvionares (3 ocorrências) e praias (3 registros). É importante observar que somente um deles apresenta baixa profundidade total, que é o Poço 14; os demais possuem profundidades que variam de 80 a 270 m. Essa constatação, aparentemente contraditória, é explicada pelo fato de que os Poços 5, 7 e 9 foram perfurados em rocha granítica ou gnáissica improdutiva, sem estoque de água, sendo a estrutura dos poços então aproveitada para captação de água do aquífero livre. O aquífero é livre se confirma pela inexistência de entrada de água na camada rochosa (verificado pelos perfis construtivos dos poços em questão) e se corrobora com a baixa profundidade do nível estático. O Poço 4, apesar da grande profundidade total, foi também considerado “livre”, pois o filtro situa-se em camada de granito fraturado coberta apenas por solo areno-argiloso; embora pudesse ser tido como “não-confinado coberto”, a classificação “livre” é a favor da segurança do método e está coerente com a ficha técnica do poço no SIAGAS. Quanto ao Poço 11, não há dados detalhados sobre o respectivo perfil litológico, porém a sua localização nos mapas hidrogeológico e litológico de Santa Catarina mostra que os aquíferos desta região são sedimentares (sedimentos marinhos arenosos) e a litologia compõe-se de sedimento arenoso inconsolidado; logo, descartou-se a hipótese de ser confinado e considerou-se o mesmo como livre, tanto por segurança, quanto pela aparente inexistência de camada confinante ou semi-confinante entre as litologias do aquífero e da camada sobrejacente.
Somente dois poços enquadraram-se na categoria de média vulnerabilidade: os Poços 2 e 12, localizados em região de litologia granítico-gnáissica. O Poço 2 constitui mais um caso de perfuração improdutiva na rocha (complexo gnáissico/migmatítico), a qual não apresenta qualquer entrada de água ao longo do perfil do poço, cuja profundidade total é de 120 m. Neste, a captação de água ocorre entre as profundidades 13,5 e 19,5 m, o que permite concluir que o aquífero livre é explotado em tal situação. Assim, ambos os poços tiveram valores elevados para os parâmetros “G” e “D”, que foram contrabalançados pela componente “O”.
Os demais poços, com vulnerabilidade baixa, têm profundidades totais na faixa de 100 a 232 m (com nível de água variando desde < 5 m até 42,7 m), situados majoritariamente em aquíferos fraturados em rochas metamórficas, exceto o Poço 13, que se encontra em região de aquíferos sedimentares (sedimentos marinhos arenosos). Este último, apesar de ser “não-confinado – coberto”, apresentou nível estático a grande profundidade (42,7 m), tornando-o pouco vulnerável. Todos os demais poços foram incluídos na categoria “semi-confinado”, fator este que determinou sua baixa vulnerabilidade.
Conclusão
O Balanço Iônico mostrou que cerca de 42% dos poços apresentavam maior grau de confiabilidade de resultados analíticos. Em função das incertezas existentes, o diagrama de Piper demonstrou diferentes classificações nas fácies hidroquímicas, predominando as águas bicarbonatadas, possivelmente provenientes do complexo granito-gnáissico e sedimentar. A vulnerabilidade dos aquíferos da bacia do rio Camboriú estimada pelo método GOD resultou em classificação “alta” e “baixa” para 6 poços cada, e “média” para dois poços. Salienta-se que esta vulnerabilidade é do tipo intrínseca, ou seja, refere-se apenas às características hidrogeológicas do meio aquífero, sem considerar as particularidades dos poluentes – que, se forem persistentes e/ou lançados de forma contínua ou periódica, poderão atingir os aquíferos mesmo que a sua vulnerabilidade pelo método GOD seja classificada como “insignificante”.
É fundamental ampliar o conhecimento sobre os recursos hídricos subterrâneos por meio de pesquisa e inovação e facilitar a comunicação entre ciência e gestão pública, uma vez que os resultados obtidos auxiliam na gestão dos recursos hídricos, como por exemplo o enquadramento de águas subterrâneas. Os resultados obtidos fornecem subsídios para criar e implementar instrumentos de gestão deste recurso, visando evitar o risco da degradação e superexplotação das águas subterrâneas e garantir a segurança hídrica para os municípios de Camboriú e Balneário Camboriú.
Agradecimentos
Agradecemos a FAPESC (termo de outorga 2022TR002182) e CNPq (Processo 304475/2020-3).
Referências
(A lista de referências do documento original seria incluída aqui. Recomenda-se formatá-las como uma lista com marcadores ou numerada, conforme o estilo desejado para o blog.)
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