Aspectos Hidrogeológicos da Bacia Sedimentar de Campos

Abstract

RESUMO: O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo ampliar o conhecimento sobre as águas subterrâneas da Bacia Sedimentar de Campos, a partir da avaliação de alguns aspectos hidrogeológicos, tais como: a estimativa da recarga natural dos aquíferos, a caracterização hidroquímica e isotópica e a definição de valores naturais (natural background level - NBL) e valores limites (Threshold values - TV). A estimativa da recarga foi realizada a partir do método WTF (Water Table Fluctuation). Para tal, foi realizado o monitoramento do nível d’água em poços rasos espacialmente distribuídos em toda a área de estudo durante 2 anos. O primeiro ano de monitoramento compreendeu o período de outubro/2015 a setembro/2016 em que foram monitorados 10 poços e, o outro ano compreendeu o período de setembro/2018 a agosto/2019, em que foram monitorados 07 poços. Para a caracterização hidroquímica, foram analisados os íons maiores (cloreto, bicarbonato, sulfato, cálcio, magnésio, sódio, potássio), nitrato e brometo, além de pH e condutividade elétrica (CE), em que os resultados das análises físico-químicas disponíveis foram tratados por meio de procedimentos estatísticos, da aplicação de diagramas hidroquímicos (Piper e Schoeller), do estudo das razões iônicas e diagramas binários, do cálculo do índice de saturação, da aplicação de métodos isotópicos (oxigênio-18, deutério, trítio, carbono-13 e carbono-14 ) e por diagramas de classificação das águas para utilização na irrigação. Para o estudo do background hidroquímico foi aplicada a metodologia de pré-seleção (PS), proposta pelo projeto BRIDGE e protocolo ISPRA, em 85 amostras de águas subterrâneas. Como resultados, o estudo da recarga natural dos aquíferos livres e rasos mostrou uma recarga média de 106,1 mm, o que representa 16,5% da precipitação para a área de estudo, durante o período de outubro/2015 a setembro/2016 e, uma recarga média de 129,1 mm, com taxa de recarga da ordem de 16,9% para o período de setembro/2018 a agosto/2019. A caracterização hidroquímica e isotópica mostrou que as amostras das Areias Marinhas Litorâneas e dos Sedimentos Continentais Indiferenciados apresentaram uma classificação heterogênea, segundo o diagrama de Piper, contudo, pôde-se observar a predominância por águas do tipo bicarbonatadas sódicas, mistas e cálcicas e cloretadas sódicas, mistas e cálcicas. As águas da Formação Barreiras se mostraram claramente classificadas como do tipo cloretadas sódicas, assim como os aquíferos Fluviodeltaico e o Emborê - fácies São Tomé. Já o Aquífero Emborê - fácies Emborê se mostrou claramente classificado como bicarbonatadas sódicas a bicarbonatadas xvi cálcicas. As razões iônicas empregadas neste trabalho mostraram que, tanto os aquíferos rasos quanto os profundos, apresentam valores médios típicos de águas doces continentais e costeiras. Valores de índices de Saturação (IS) positivos foram encontrados para a muscovita, caulinita e ilita na maioria das amostras dos aquíferos rasos e profundos analisados, indicando condições de supersaturação, com tendência de precipitação desses minerais. Os dados isotópicos de 14C mostraram a existência de paleoáguas no Aquífero Emborê – fácies Emborê, com idade em torno de 20.000 anos AP (antes do presente). A análise quanto a adequação das águas para uso na irrigação segundo a classificação de SAR (Sodium adsorption ratio), mostrou que tanto os aquíferos rasos quanto os aquíferos profundos, em geral, são adequados para esse fim. O estudo do background hidroquímico permitiu definir valores de NBL e TV para 41 parâmetros contidos nos aquíferos rasos e profundos. Quanto aos resultados desse estudo, destacam-se os valores de NBL e TV obtidos para o ferro e manganês que, ao ser utilizado o percentil 90 como NBL, os valores de TV para esses parâmetros foram superiores ao padrão de potabilidade em todas as unidades aquíferas estudadas, com exceção do aquífero Barreiras e dos Sedimentos Continentais Indiferenciados. Essa abordagem inédita para a região, pôde evidenciar ainda, a clara distinção hidroquímica peculiar a cada aquífero analisado.

ABSTRACT: The present research work aims to expand the knowledge of the hydrogeology of the Campos Sedimentary Basin, based on the evaluation of some hydrogeological aspects, such as: the estimation of the natural recharge of aquifers, the hydrochemical and isotopic characterization in which, above all, to identify the differentiation, origin, evolution and definition of natural background level (NBL) and threshold values (TV) for the concentration of physicochemical parameters found in the waters of unconfined and shallow aquifers. The recharge was estimated using the Water Table Fluctuation method (WTF). To this end, water level monitoring was performed in shallow wells spatially distributed throughout the study area for 2 years. The first year of monitoring comprehended the period from October/2015 to September/2016 in which 10 wells were monitored and, the other year comprehended the period from September/2018 to August/2019, in which 07 wells were monitored. For the hydrochemical characterization, major ions (chloride, bicarbonate, sulphate, calcium, magnesium, sodium, potassium), nitrate and bromide were analyzed, besides pH and electric conductivity (EC), in which the results of available physical-chemical analysis were treated by statistical procedures, the application of hydrochemical diagrams (Piper and Schoeller), the study of ionic ratios and binary diagrams, the calculation of the saturation index, the application of isotopic methods (oxygen-18, deuterium, tritium, carbon-13 and carbon-14 ) and by water classification diagrams for use in irrigation. For the study of the hydrochemical background, the pre-selection methodology (PS), proposed by the BRIDGE project and ISPRA protocol, was applied to 85 groundwater samples. As results, the study of the natural recharge of the aquifers unconfined and shallow, showed, when disregarding the P1 and P2 wells, where the most discrepant values were found, an average recharge of 106,1 mm, which represents 16,5% of the precipitation for the study area, during the period of October/2015 to September/2016 and, an average recharge of 129,1 mm, with recharge rate of 16,9% for the period of September/2018 to August/2019. The hydrochemical and isotopic characterization showed that the samples of the Coastal Marine Sands and Undifferentiated Continental Sediments presented a heterogeneous classification, according to Piper's diagram, however, it was possible to observe the predominance of sodium, mixed and calcium bicarbonate type waters and sodium, mixed and calcium chloride type waters. The waters of Formation Barreiras were clearly classified as the sodium chloride type, xviii as well as the Fluviodeltaico and Emborê - (São Tomé facies) Aquifers. The Emborê Aquifer – (Emborê facies) was clearly classified as sodium bicarbonates to calcium bicarbonates. The ionic reasons employed in this work, showed that both shallow and deep aquifers have typical continental and coastal freshwater average values. Positive Saturation Index (IS) values were found for muscovite, kaolinite and ilite in most samples of the shallow and deep aquifers analyzed, indicating oversaturation conditions, with a tendency of precipitation of these minerals. The 14C isotopic data showed the existence of paleo waters in the Emborê Aquifer – (Emborê facies), with ages around 20,000 BP (before the present). The analysis of the suitability of water for use in irrigation according to the SAR classification has shown that both shallow and deep aquifers in general are suitable for this purpose. The study of the hydrochemical background allowed to define NBL and TV values for 41 parameters contained in shallow and deep aquifers. As for the results of this study, we highlight the NBL and TV values obtained for iron and manganese that, when using the 90 percentile as NBL, the TV values for these parameters were higher than the standard of potability in all aquifers studied, with the exception of the Barriers aquifer and the Undifferentiated Continental Sediments. This unprecedented approach for the region could also highlight the clear hydrochemical distinction peculiar to each aquifer analyzed.