XVI Congresso Brasileiro de guas Subterrneas e XVII Encontro Nacional de Perfuradores de Poos 1

CARACTERIZAO GEOQUMICA DAS GUAS SUBTERRNEAS DA BACIA DOS RIOS MACACU-CACERIBU-GUAPIAU COM BASE NA

MODELAGEM GEOQUMICA

Rodrigo Menezes Raposo de Almeida 1; Felipe Alves Rosa2; Decio Tubbs Filho3

Resumo Apresenta-se uma caracterizao geoqumica clssica do aqfero com base nos parmetros fsico-qumicos de campo como pH, condutividade eltrica, temperatura, potencial redox e oxignio dissolvido e parmetros qumicos de laboratrio como ctions e anions maiores e elementos trao. Em seguida, utilizando o modelo PHREEQC, faz-se uma especiao e clculo dos ndices de saturao de modo a melhor entender a origem de alguns elementos maiores e elementos trao nas guas subterrneas locais como o brio e o flor.

Abstract This paper presents the classical geochemical characterization of shallow and depth ground waters in the Macacu-Caceribu-Guapiau river basin using the field parameters like pH, electrical conductivity, redox potential and dissolved oxygen and laboratory elements like major ions and trace elements. It was also used computer models like PHREEQC to calculate the ground water speciation and mineral equilibrium. The geochemical modeling was used to understand the concentration of barium and fluorite in ground waters.

Palavras-chave hidroqumica, qualidade da gua, modelagem geoqumica, PHREEQC, brio, flor

1 Universidade Federal Fluminense, Departamento de Engenharia Civil, Laboratrio de Geotecnologia, Rua Passo da Ptria, 156, sala 133, So

Domingos, Niteri, RJ, 24.210-240, Tel. 21 2629 5354, email: rraposo@pq.cnpq.br 2 Universidade Federal Fluminense, Departamento de Engenharia Agrcola e Ambiental, email: felipealvesrosa@gmail.com

3 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Departamento de Geocincias, Seropdica, RJ, email: tubbs@uol.com.br

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1 - INTRODUO

A regio das bacias dos rios Macacu, Caceribu e Guapiau bastante conhecida do ponto de vista hidrogeolgico no Estado do Rio de Janeiro, pelo grande numero de fontes de gua mineral em atividade. Entretanto, com a implantao do novo plo petroqumico da PETROBRAS denominado de COMPERJ, faz-se necessrio conhecer melhor a hidroqumica das guas subterrneas na regio antes da implantao do plo de modo a orientar a proteo deste recurso. Por outro lado, os mtodos tradicionais de caracterizao e classificao geoqumica no so suficientes para o entendimento completo da presena de minerais traos nas guas subterrneas. Deste modo, prope-se a utilizao da modelagem geoqumica para auxiliar o entendimento da ocorrncia de alguns minerais traos nas guas subterrneas da regio, em especial o brio e o flor.

2 - METODOLOGIA

Para anlise das caractersticas hidroqumicas das guas subterrneas, foram utilizadas anlises qumicas de 15 fontes de gua mineral do DNPM complementados pelas anlises qumicas de 11 poos de monitoramento na rea do projeto, totalizando 26 pontos de anlise. Os dados de localizao e hidroqumicos das fontes de gua mineral na regio de interesse foram coletados no site do DNPM (Departamento Nacional de Pesquisa Mineral), banco de dados SIGHIDRO (Banco de Dados das Fontes Hidrominerais do Brasil). As fontes de gua mineral identificadas como PA-01 a PA-15 representam as caractersticas qumicas dos aqferos fissurais. Foram instalados ainda 10 poos de monitoramento com 4 de dimetro em PVC geomecnico nas reas com insuficincia de dados de modo a melhorar a cobertura espacial da rea de interesse nas bacias, estes poos foram denominados de PM-00A a PM-00J e representam as caractersticas qumicas dos aqferos aluvionares. Finalmente o poo PA-084 (PM-VVNA) representa as caractersticas qumicas do aqfero ou formao Barreiras/Macacu. A Figura 1 apresenta a localizao dos poos utilizados nesta pesquisa em relao a bacia hidrogrfica dos rios Macacu-Caceribu-Guapiau.

Nos poos de monitoramento instalados e no poo PA-084, foi realizada uma campanha de amostragem utilizando o mtodo da baixa vazo, com determinao dos parmetros fsico-qumicos no campo (pH, CE, T, OD e Eh) e parmetros qumicos em laboratrio. As amostras para determinao de metais foram filtradas em campo em membrana de 0,45 m. As amostras foram mantidas refrigeradas em cooler at a entrega no laboratrio LABAGUAS da PUC-Rio.

No laboratrio, foram determinados os ctions maiores (Ca, Mg, Na e K), nions maiores (Cl, HCO3, SO4 e NO3), metais (Al, Fe e Mn) e elementos menores (As, B, Br, Ba, Be, Co, Cd, Cu, Cr, Pb, F, Hg, Li, Mo, SiO2, Ni, Se, Sc, Sr, Sb, Ti, Zn, V e W).

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Figura 1 Localizao dos poos utilizados para caracterizao da hidroqumica da gua subterrnea na bacia dos rios Macacu-Caceribu-Guapiau.

3 APRESENTAO DOS RESULTADOS

3.1 Potencial hidrogenionico - pH

O pH das guas subterrneas apresentou variao entre 3,67 no poo PM-00E at 7,90 no ponto DNPM-01. De um modo geral, observa-se que os valores mais baixos, inferiores a 5,0 so representativos dos poos aluvionares e os valores mais elevados, superiores a 5,50 so mais representativos dos aqferos fissurais. O pH do aqfero Barreiras foi de 6,66. O histograma da Figura 2 apresenta a distribuio dos valores de pH de todos os pontos analisados, os valores identificados por um triangulo so os valores de pH dos poos aluvionares. Observa-se uma distribuio binormal com valores mdios entre 4,5 e 5,0 para os poos do aqfero aluvionar e valores mdios entre 5,5 e 6,0 para os poos do aqfero cristalino fissural.

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3 4 5 6 7 8pH

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

Freq

ue n

cy (co

un

ts)

Histogram

Figura 2 Histograma do pH das guas subterrneas.

3.3 Condutividade eltrica CE (S/cm)

A condutividade eltrica apresentou valores entre 25 S/cm no poo PM-00H e 426 S/cm no poo PM-00B. Considerando todos os dados, Figura 3, observa-se uma distribuio lognormal da condutividade eltrica, sendo que as amostras do aqfero fretico aluvionar foram as que apresentaram os menores valores de CE, setas vermelhas indicadas no grfico no geral valores inferiores 75 S/cm. Os valores de CE das guas dos aqferos cristalinos fissurais, tendo em vista resultar muna circulao mais profunda e com maiores tempos de residncia, tendem a apresentar maior quantidade de ons dissolvidos, entretanto os baixos valores resultantes sugerem que as guas subterrneas circularam em rochas cristalinas pouco reativas, resultando em baixos valores de CE. Os valores de CE dos aqferos aluvionares apresentaram valores entre 25 S/cm no ponto PM-00H e 426 S/cm no ponto PM-00B. Com exceo do PM-00B, os valores da CE dos aqferos aluvionares so bem mais baixos. O valor da CE na amostra coletada no PM-084 localizado no aqfero Barreiras/Macacu foi de 202 S/cm, valor bem superior s medias observadas nos aqferos aluvionares e cristalinos fissurais.

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0 100 200 300 400 500CE - uS/cm

0

2

4

6

8

10

Fre

que

nc

y (c o

un

ts)

Histogram

Figura 3 Distribuio da CE (S/cm) em todos os pontos de monitoramento.

3.4 Potencial Redox Eh (mV)

Foram medidos os valores de Eh de campo, sendo posteriormente corrigidos para os valores do Ehsys, eletrodo de hidrognio, nos poos de monitoramento instalados PM-00A a PM-00J e no PM-084 (PM-VVNA). O grfico da Figura 4 apresenta a distribuio estatstica dos valores de Eh para os poos amostrados. Observa-se que os valores de Eh so elevados, entre 200 e 350 mV, sugerindo a ocorrncia de guas subterrneas bem oxidadas, com exceo da amostra do PM-00I que apresentou valor de Eh de 53 mV, portanto bem mais reduzido que os demais. De fato, durante a amostragem foi observado odor caracterstico da presena de sulfetos na gua, com provvel ocorrncia de H2S dissolvido nas guas. De todos os aqferos aluvionares amostrados, o aqfero do baixo rio Macacu foi o nico que apresentou Eh reduzido, provavelmente devido a presena de argilas orgnicas intercaladas ao sedimento depositado mais prximo a baia de Guanabara nos perodos onde o nvel dgua mdio era bem mais elevado que o atual.

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0 100 200 300 400 5000

1

2

3

4

5

Fre

quen

cy

(cou

nts

)

Histogram

Figura 4 Distribuio estatstica do Eh (mV) todos os pontos amostrados

3.5 Oxignio dissolvido OD (mg/L)

Os valores de oxignio dissolvido foram medidos no campo com eletrodo especfico, nos poos de monitoramento instalados PM-00A a PM-00J e no PM-084 (PM-VVNA). O grfico da Figura 5 apresenta a distribuio estatstica dos valores de OD nas amostras de gua subterrnea. O menor valor de OD registrado foi no poo PM-00D com 0,54 mg/L e o poo que apresentou o maior valor foi o PM-00J com 4,68 mg/L. Observando o histograma do grfico de OD, observa-se que a grande maioria das amostras apresentam valores entre 0,5 e 1,0 mg/L, sendo portanto, valores representativos de guas subterrneas com pouco contato atmosfrico ou reduzidas pela oxidao da matria orgnica durante o processo de infiltrao e fluxo subterrneo.

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0O2 dissolvido - mg/L

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

F req

uen

cy (co

un

ts)

Histograma

Figura 5 Distribuio estatstica do OD (mg/L) em todos os pontos amostrados

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3.6 Total de slidos dissolvidos TDS (mg/L)

O Total de Slidos Dissolvidos TDS foi determinado em laboratrio pelo LABAGUAS somente nas amostras do PM-00A a PM-00J e PA-084 (PM-VVNA), nas demais amostras o TDS foi calculado analiticamente a partir dos ons maiores utilizando o programa AquaChem, WHI (2000). O TDS apresentou valores entre 29,92 mg/L no poo PA-02 (DNPM-02) e 371 mg/L no poo PM-00B, demonstrando comportamento similar ao observado na CE. O grfico da Figura 6 ilustra um comportamento log-normal do TDS com a maioria dos valores inferiores a 50 mg/L, ilustrando a baixa salinidade das guas subterrneas, caracterstico de ambientes pouco reativos e de rpida circulao, denotanto a existncia de um aqfero extremamente vulnervel a contaminao superficial. O valor do TDS para o PM-084 (PM-VVNA) instalado no aqfero Macacu/Barreiras foi de 185 mg/L, sugerindo uma circulao mais profunda atravessando formaes um pouco mais reativas que nos aqferos aluvionares, como era de se esperar tendo em vista ser um aqfero bem mais profundo.

0 80 160 240 320 400TDS - mg/L

0

2

4

6

8

10

Freq

uen

cy (co

un

ts)

Histogram

Figura 6 Distribuio estatstica do TDS de todos os pontos amostrados

A Figura 7 apresenta a relao entre a condutividade eltrica CE e o total de slidos dissolvidos TDS para todas as amostras de gua subterrnea. A reta de ajuste entre os dois parmetros obteve um coeficiente de regresso linear R de 0,91, resultando na seguinte equao: TDS (mg/L) = 0,729 x CE + 25,9 (S/cm), obedecendo o valor terico entre 0,6 e 0,8. Observa-se que os valores de CE e TDS menores apresentam menor disperso em relao a reta de ajuste e os valores maiores apresentam maior disperso em relao a reta de ajuste, representado pelas amostra dos seguintes pontos DNPM-01 (PA-01) e DNPM-03 (PA-03).

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0 100 200 300 400 500CE (uS/cm)

0

80

160

240

320

400

TDS

(mg/

l)

Scatter Plot

A

B

C

D

EF

G

H

I

J

K

L

M

N

O

BB

B

C

D

E

FGHIJ

C

LegendaLegendaB PM-00A

B PM-00B

C PM-00C

D PM-00D

E PM-00E

F PM-00F

G PM-00G

H PM-00H

I PM-00I

J PM-00J

A DNPM - 01

B DNPM - 02

C DNPM - 03

D DNPM - 04

E DNPM - 05

F DNPM - 06

G DNPM - 07

H DNPM - 08

I DNPM - 09

J DNPM - 10

K DNPM - 11

L DNPM - 12

M DNPM - 13

N DNPM - 14

O DNPM - 15

C PM-VVNA

Figura 7 Relao entre a condutividade eltrica (CE) e o total de slidos dissolvidos (TDS).

3.7 Classificao inica das guas subterrneas

A partir das concentraes dos ctions (Ca, Mg, Na e K) e anions maiores (Cl, SO4 e HCO3), pode-se classificar as guas subterrneas de modo a melhor compreender a sua evoluo geoqumica. A Figura 8 apresenta o diagrama Piper com todas as amostras dos pontos de gua subterrnea. Observa-se que alguns pontos apresentam o HCO3 como anion principal e outras apresentam o Cl como anion principal, as demais apresentam um equilbrio entre as concentraes de Cl e HCO3. As concentraes de SO4 no so significativas, com exceo da amostra PM-00C que apresentou concentrao pouco superior ao valor do Cl. Com relao aos ctions, observa-se que o Na o elemento dominante em quase todas as amostras, seguido pelo Ca com menor importncia. As concentraes de Mg no so dominantes em nenhuma amostra. Deste modo, temos os seguintes grupos de amostras:

guas cloretadas sdicas NaCl: PA-12, PM-00A, PM-00D, PM-00E e PM-00I; gua sulfatada-cloretada-sdica - Na-SO4-Cl: PM-00C; guas bicarbonatadas sdicas e bicarbonatadas sdico-calcicas Na-HCO3 e Na-Ca-HCO3:

PA-01, PA-02, PA-03, PA-04, PA-05, PA-08, PA-09, PA-10, PA-11, PA-14, PM-00G, PM-VVNA;

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gua bicarbonatada-calco-magnesiana - Ca-Mg-HCO3: PA-013; guas bicarbonatada-cloretada-sdica e bicarbonatada-cloretada-sdica-clcica Na-

HCO3-Cl e Na-Ca-HCO3-Cl: PA-06, PA-15, PM-00B, PM-00H E PM-00J;

gua cloretada-bicarbonatada-magnesiana - Mg-Cl-HCO3: PA-07; gua Bicarbonatada-sulfatada-sdico-calcica-magnesiana Na-Ca-Mg-HCO3-SO4: PM-

00F.

80 60 40 20 20 40 60 80

20

40

60

80 80

60

40

20

20

40

60

80

20

40

60

80

Ca Na+K HCO3 Cl

Mg SO4

Piper Plot

AA

A

BB

B

C

C

C

D

D

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EE

E

F

F

F

G

G

G

HH

H

I

I

I

J J

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K K

K

L

L

L

M M

M

NN

N

O O

O

BB

B

B

B

B

BB

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C

C

C

D

D

D

E

E

E

F

F

F

G

G

G

H

H

H

I I

I

J

J

J

C C

C

LegendaLegendaB PM-00A

B PM-00B

C PM-00C

D PM-00D

E PM-00E

F PM-00F

G PM-00G

H PM-00H

I PM-00I

J PM-00J

A DNPM - 01

B DNPM - 02

C DNPM - 03

D DNPM - 04

E DNPM - 05

F DNPM - 06

G DNPM - 07

H DNPM - 08

I DNPM - 09

J DNPM - 10

K DNPM - 11

L DNPM - 12

M DNPM - 13

N DNPM - 14

O DNPM - 15

C PM-VVNA

Figura 8 Diagrama de Piper para todos os pontos de gua subterrnea

A Figura 9 apresenta o diagrama de Schoeller para todos os pontos dgua subterrnea. O diagrama de Schoeller permite visualizar os ctions e anions principais e as concentraes relativas de cada on. Neste diagrama, observa-se que a amostra que possui maior concentrao inica total e maior concentrao de Na, Cl, SO4 e HCO3 do poo PM-00B, tendo apresentado tambm maior valor de CE e TDS, conforme apresentado anteriormente. A amostra que possui a maior concentrao de Ca a amostra do PA-03 (DNPM-03). A amostra que possui a menor concentrao de Mg a amostra do poo PA-01 (DNPM-01). A amostra que possui a menor concentrao de Cl

Na-Cl

NaCaHCO3

Na-HCO3Cl

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a amostra do poo PA-05 (DNPM-05) e as amostras que apresentam as menores concentraes de SO4 so as amostras dos poos PA-05 (DNPM-05) e PA-07 (DNPM-07).

Ca Mg Na Cl SO4 HCO3Parameters

0.0001

0.001

0.01

0.1

1.

10.

Con

cen

trat

i on

(m

eq/

l)

Schoeller Plot

AAAAA

AAAAA

AAAAA

AAAAAAAAAA

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CCCCC

CCCCC

CCCCC

CCCCC

CCCCC

LegendaLegendaB PM-00A

B PM-00B

C PM-00C

D PM-00D

E PM-00E

F PM-00F

G PM-00G

H PM-00H

I PM-00I

J PM-00J

A DNPM - 01

B DNPM - 02

C DNPM - 03

D DNPM - 04

E DNPM - 05

F DNPM - 06

G DNPM - 07

H DNPM - 08

I DNPM - 09

J DNPM - 10

K DNPM - 11

L DNPM - 12

M DNPM - 13

N DNPM - 14

O DNPM - 15

C PM-VVNA

Figura 9 Diagrama de Schoeller para todos os pontos de gua subterrnea

3.8 Elementos maiores - Ctions

Considerando os ctions maiores como clcio (Ca), magnsio (Mg), sdio (Na) e potssio (K), a Figura 10 apresenta os histogramas de distribuio destes elementos nas amostras de gua subterrnea. Observa-se que as concentraes so em geral bem baixas com valores inferiores a 40 mg/L de Ca, 9,0 mg/L de Mg, 80, mg/L de Na e 7,0 mg/L de K. as setas em vermelho indicam as amostras de gua subterrnea dos aqferos aluvionares que apresentaram em geral as menores concentraes destes ctions. Com relao a distribuio estatstica, observa-se que o Ca, Mg e o Na apresentam uma distribuio log-normal e o K apresenta uma distribuio normal com valor mdio prximo de 1,0 mg/L de K

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0 8 16 24 32 40Ca - mg/L

0

4

8

12

16

20

Fre

que

ncy

(co

un

t s)

0 2 4 5 7 9Mg - mg/L

0

4

8

12

16

20

Fre

que

nc

y ( co

un

ts)

0 16 32 48 64 80Na - mg/L

0

4

8

12

16

20

Freq

ue

ncy

( co

un

ts)

0 1 3 4 6 7K - mg/L

0

2

3

5

6

8

Fre

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nc

y (co

un

ts)

Figura 10 Histograma de distribuio estatstica dos ctions maiores: Ca (clcio), Mg (magnsio), Na (sdio) e K (potssio).

3.9 Elementos maiores - nions

Considerando os anions maiores como Cloreto (Cl), sulfato (SO4) e bicarbonato (HCO3), a Figura 11 apresenta os histogramas de distribuio destes elementos nas amostras de gua subterrnea. Observa-se que as concentraes so em geral bem baixas com valores inferiores a 70 mg/L de Cl, 40,0 mg/L de SO4 e 180, mg/L de HCO3. As setas em vermelho indicam as amostras de gua subterrnea dos aqferos aluvionares que apresentaram em geral as menores concentraes destes anions. Com relao a distribuio estatstica, observa-se que todos os anions apresentam uma distribuio log-normal.

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0 14 28 42 56 70Cl - mg/L

0

4

8

12

16

20

Freq

uen

cy (co

un

ts)

0 8 16 24 32 40SO4 - mg/L

0

4

8

12

16

20

Fre

quen

cy (co

un

ts)

0 40 80 120 160 200HCO3 - mg/L

0

4

8

12

16

20

Freq

uen

cy (co

un

ts)

Figura 11 Histograma de distribuio estatstica dos anions maiores: Cl (cloreto), SO4 (sulfato), HCO3 (bicarbonato).

3.10 Qualidade da gua para consumo humano

Para avaliao da qualidade das guas para consumo humano utilizou-se o padro da ANVISA da portaria 518 de 2004 do Ministrio da Sade, Brasil (2005) que define o padro de potabilidade para substncias que representam risco a sade humana e padres de aceitao para consumo humano.

3.10.1 Substancias inorgnicas que representam riscos sade humana

Das substancias inorgnicas que representam risco sade humana, temos: Antimnio Sb todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de

deteco do mtodo < 0,001 mg/L e, portanto, inferior ao limite de potabilidade de 0,005 mg/L;

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Arsnio As - todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de deteco do mtodo < 0,001 mg/L e, portanto, inferior ao limite de potabilidade de 0,01 mg/L;

Brio Ba - todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de potabilidade de 0,7 mg/L, a amostra que apresentou maior concentrao foi a do poo DNPM-09 (PA-009) com 0,20 mg/L de Ba;

Cdmio Cd - todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de deteco do mtodo < 0,001 mg/L e, portanto, inferior ao limite de potabilidade de 0,003 mg/L;

Chumbo Pb com exceo da amostra PM-00C que apresentou concentrao de 0,13 mg/L de Pb, conforme ilustrado no grfico da Figura 12, todas as demais amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de potabilidade de 0,01 mg/L de Pb;

Cobre Cu - todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de potabilidade de 2,0 mg/L, sendo que a amostra que apresentou a maior concentrao foi a do poo PM-00C com 0,033 mg/L de Cu;

Fluoreto F - todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de potabilidade de 1,4 mg/L, sendo que as amostras que apresentaram as maiores concentraes foram as do poo PM-00B e PM-00C com 0,53 e 0,54 mg/L de F respectivamente, conforme histograma da Figura 12. Vale destacar que estas amostras so do aqfero aluvionar da margem direita da bacia do rio Caceribu onde h uma mina de fluorita desativada em Itabora, de modo que as rochas nesta poro da bacia tendem a apresentam maiores concentraes de flor;

Mercrio Hg - todas as amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de deteco do mtodo < 0,001 mg/L e, portanto, inferior ao limite de potabilidade de 0,001 mg/L;

Nitrato NO3 com exceo da amostra do DNPM-13 (PA-13), que apresentou uma concentrao de 83 mg/L de NO3, ilustrado na Figura 12, todas as demais amostras apresentaram concentraes inferiores ao limite de potabilidade de 10,0 mg/L de N ou 45 mg/L de NO3;

Selenio Se - - todas as amostras apresentaram concentraes iguais ou inferiores ao limite de deteco do mtodo < 0,001 mg/L e, portanto, inferior ao limite de potabilidade de 0,01 mg/L;

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0. 0.004 0.008 0.012 0.016 0.02Pb - mg/L

0

1

2

3

4

5

Fre

que

ncy

(co

un

ts)

0. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6F - mg/L

0

2

4

7

9

11

F re

que

ncy

(co

un

ts)

0 20 40 60 80 100NO3 - mg/L

0

6

12

18

24

30

Freq

uen

cy (co

un

ts)

Figura 12 Distribuio estatstica da concentrao de Pb (Chumbo), F (Fluor), NO3 (Nitrato) nas amostras de gua subterrnea.

3.11 Origem dos elementos traos a partir da modelagem geoqumica

De modo a entender os processos geoqumicos, minerais que tendem a controlar a presena e concentrao dos ons dissolvidos em soluo, responsveis pela qualidade das guas subterrneas, Foi utilizado o programa PHREEQC Interactive 2.15, desenvolvido pelo USGS (2008) para realizar a especiao e o clculo dos ndices de saturao para os respectivos minerais da base de dados.

3.11.1 Origem do brio (Ba)

O grfico da Figura 13 apresenta a variao da concentrao de brio (Ba) em relao ao ndice de saturao da Barita - BaSO4 (si_Barite) para cada amostra de gua subterrnea modelada. Observa-se que o ndice de saturao em Barita aumenta exponencialmente com a concentrao de Ba dissolvido em gua subterrnea, sugerindo que a barita esteja controlando a concentrao do brio dissolvido. Segundo Apello e Postma (1999), ndices de saturao prximos de zero, entre -0,5 e + 0,5 indicam que h um equilbrio geoqumico entre a espcie e o mineral. Deste modo,

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podemos postular que o mineral Barita est controlando as concentraes de brio dissolvida maiores que 0,05 mg/L. Considerando a reao de equilbrio da Barita com o Brio, Equao 1, observamos que a presena de SO4 em soluo pode limitar a dissoluo da Barita. De fato, pelo grfico da Figura 14, observamos que para as amostras em equilbrio com a Barita (-0,5 < si_Barite < 0,5), quanto maior a concentrao de SO4, menor a concentrao de Ba dissolvido. Deste modo, entendemos que a Barita a provvel fonte de brio das guas subterrneas, entretanto, a concentrao de sulfato preexistente limita a dissoluo da Barita, limitando a concentrao de Ba dissolvido.

BaSO4 Ba2+ + SO42- (1)

0. 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3Ba (mg/l)

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

si_B

arite

A

B

C

D

E

F

H

I

JK

L

M

N

OBB

BC

D

E

F

G

H

IJ

C

LegendLegend

B PM-00A

B PM-00B

C PM-00C

D PM-00D

E PM-00E

F PM-00F

G PM-00G

H PM-00H

I PM-00I

J PM-00J

A DNPM - 01

B DNPM - 02

C DNPM - 03

D DNPM - 04

E DNPM - 05

F DNPM - 06

H DNPM - 08

I DNPM - 09

J DNPM - 10

K DNPM - 11

L DNPM - 12

M DNPM - 13

N DNPM - 14

O DNPM - 15

C PM-VVNA

Figura 13 Grfico da concentrao de brio (Ba) em relao ao ndice de saturao da Barita (si_Barite) para cada amostra de gua subterrnea modelada.

XVI Congresso Brasileiro de guas Subterrneas e XVII Encontro Nacional de Perfuradores de Poos 16

0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40.SO4 (mg/l)

0.

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ba

(mg/

l)

H

I

BC

D

LegendaLegendaB PM-00B

C PM-00C

D PM-00D

H DNPM - 08

I DNPM - 09

Figura 14 Grfico da concentrao de brio (Ba) versus sulfato (SO4), para as amostras em equilbrio com a Barita (-0,5 < si_Barite < 0,5).

3.11.2 Origem do flor (F)

O grfico da Figura 15 apresenta a variao da concentrao de flor (F) em relao ao ndice de saturao da Fluorita - CaF2 (si_Fluorita) para cada amostra de gua subterrnea modelada. Observa-se que o ndice de saturao em Fluorita aumenta exponencialmente com a concentrao de F dissolvido em gua subterrnea, sugerindo que a fluorita esteja controlando a concentrao do flor dissolvido. Apesar dos baixos valores do ndice de saturao da Fluorita, inferiores a -2,0, indicando que as guas no esto em equilbrio geoqumico com este mineral, observa-se que o ndice de saturao possui uma boa correlao com a concentrao. Provavelmente a concentrao de clcio (Ca) na gua est limitando o equilbrio da Fluorita com o flor na gua subterrnea, pois a tendncia natural a reao de dissoluo da calcita at o equilbrio, entretanto, a presena de uma concentrao de clcio dissolvido na gua subterrnea pode limitar o equilbrio conforme apresentado na Equao 2. De fato, pelo grfico da Figura 16, observamos que para as amostras que apresentaram os maiores valores de saturao com a Fluorita, quanto maior a concentrao de Ca, menor a concentrao de F dissolvido, com exceo da amostra do PM-00B que apresentou concentraes elevadas de Ca e F. Deste modo, entendemos que a Fluorita a provvel fonte de

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flor das guas subterrneas, entretanto, a concentrao de calcio preexistente limita a dissoluo da Fluorita, limitando a concentrao de F dissolvido, conforme a reao da Equao 2.

CaF2 Ca2+ + 2F- (2)

0. 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6F (mg/l)

-9.0

-8.0

-7.0

-6.0

-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

si_Fl

uo

rite

A

B

C

D

F

H

I

J

K

M

B

B

B

C

D

E

F

G

H

J

C

LegendaLegendaB PM-00A

B PM-00B

C PM-00C

D PM-00D

E PM-00E

F PM-00F

G PM-00G

H PM-00H

J PM-00J

A DNPM - 01

B DNPM - 02

C DNPM - 03

D DNPM - 04

F DNPM - 06

H DNPM - 08

I DNPM - 09

J DNPM - 10

K DNPM - 11

M DNPM - 13

C PM-VVNA

Figura 15 Grfico da concentrao de Flor (F) em relao ao ndice de saturao da Fluorita (si_Fluorite) para cada amostra de gua subterrnea modelada.

Uma anlise mais detalhada dos ndices de saturao dos minerais de clcio Calcita, Aragonita, Dolomita, Gesso e Anidrita, na amostra do PM-00B revelaram que os ndices de saturao da Anidrita e do Gesso para esta amostra so mais elevados que nas demais amostras. Deste modo parte da concentrao de clcio dissolvido est em equilbrio geoqumico com a Anidrita e o Gesso, diminuindo a sua influencia na reao da Equao 2, explicando a exceo observada.

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0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40.Ca (mg/l)

0.

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

F (m

g/l)

A

C

J

C

C

B

LegendaLegendaB PM-00B

C PM-00C

A DNPM - 01

C DNPM - 03

J DNPM - 10

C PM-VVNA

Figura 16 Grfico da concentrao de Clcio (Ca) em relao ao ndice de saturao da Fluorita (si_Fluorite) para cada amostra de gua subterrnea modelada.

4 CONCLUSES E RECOMENDAES

As guas subterrneas apresentam grande variao no pH de modo que as guas com pH mais baixo so dos aqferos aluvionares e as guas com pH mais prximo do neutro so dos aqferos mais profundos e com maior interao com a rocha e respectivos minerais. Em geral as guas subterrneas apresentam baixa condutividade eltrica e portanto baixa salinidade com TDS (total de slidos dissolvidos) mdio inferior a 150 mg/L. A existncia de vrias captaes de gua mineral na regio ilustra a boa qualidade qumica das guas subterrneas.

A classificao inica das guas subterrneas indica que os anions principais apresentam-se na seguinte ordem HCO3 > Cl > SO4 e os ctions principais apresentam-se na seguinte ordem Na+K > Ca > Mg.

A avaliao da qualidade das guas subterrneas para o consumo humano indicou que praticamente todas as guas so prprias ao consumo, considerando as substncias que representam risco a sade humana. As excees foram as amostras dos poos PM-00C com 0,13 mg/L de Pb e no poo PA-13 com 83 mg/L de NO3.

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A modelagem geoqumica utilizando o programa PHREEQC permitiu um melhor entendimento da ocorrncia e concentrao dos elementos trao nas guas subterrneas, bem como sua relao com os elementos maiores Ca e SO4.

Tendo em vista a facilidade atual de acesso a programas de modelagem geoqumica livres, recomenda-se a sua utilizao no dia a dia de modo a melhor caracterizar a qumica das guas subterrneas e facilitar o entendimento do comportamento dos elementos traos identificados e sua relao com os elementos maiores.

5 AGRADECIMENTOS

Este trabalho foi desenvolvido no mbito do Projeto Macacu Planejamento Estratgico da Regio Hidrogrfica dos Rios Guapi-Macacu e Caceribu-Macacu, realizado atravs do Programa PETROBRAS Ambiental.

6 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

APPELO, C.A.J & Postma, D. 1999. Geochemistry, groundwater and pollution. Rotterdam, Balkema, p. 536. BRASIL 2005. Ministrio da Sade. Secretaria de Vigilnica em Sade. Coordenao-Geral de Vigilncia em Sade Ambiental. Portaria MS n. 518/2004 / Ministrio da Sade, Secretaria de Vigilncia em Sade, Coordenao- Geral de Vigilncia em Sade Ambiental Braslia: Editora do Ministrio da Sade, 2005. 28 p. (Srie E. Legislao em Sade) ISBN 85-334-0935-4. (http://e-legis.anvisa.gov.br/leisref/public/showAct.php?mode=PRINT_VERSION&id=22322). SIGHIDRO (2008). Banco de Dados das Fontes Hidrominerais do Brasil, DNPM - Departamento Nacional de Pesquisa Mineral, https://sistemas.dnpm.gov.br/sighidro. USGS 2008. PHREEQC Interactive, version 2.15.0.2697, released February, 5, 2008. United States of Geologic Survey software http://water.usgs.gov/software .

WHI (2000). AquaChem V. 3.4., Waterloo Hydrogeologic Inc, Canad.