Aula 6 – Ameaças as Águas Subterrâneas e a Vulnerabilidade de Aqüíferos

Propriedades das Águas Subterrâneas

Com a crescente degradação da qualidade das águassuperficiais, as águas subterrâneas tendem a assumiruma posição de maior importância. Devido às suascaracterísticas e propriedades podem exercerdiferentes funções

Principais Funções dos Aqüíferos

Produção: Fornecem água em quantidade e qualidade adequadas para os

usos múltiplos

Estocagem e regularização: Armazenam água em períodos de chuva

e cedem em épocas de estiagem para rios e lagos

Filtragem: Atuam como filtros naturais, minimizando os custos de

tratamento para consumo

Principais Funções dos Aqüíferos

Transporte: Conduzem água de uma área de recarga (onde a água infiltra) para as áreas de bombeamento, onde estão situados os poços

Estratégica: Protegem a água armazenada tanto da evaporação,como das conseqüências das guerras e sabotagens

Energética: Permitem a utilização da água subterrânea aquecida pelo gradiente geotermal, como fonte de energia elétrica ou termal

Ambiental: Fornecem água para a manutenção dosecossistemas e da biodiversidade

Principais Funções dos AqüíferosAlém disso, estas características e propriedades conferem às

águas subterrâneas diversas vantagens entre elas:• Qualidade – As águas subterrâneas possuem elevado

padrão de qualidade físico-química e bacteriológica. Porserem naturalmente protegidas (mas não imunes) dosagentes de poluição e contaminação, essas águasdispensam, na maioria dos casos, tratamento físico-químico.

• Quantidade – Os volumes são superiores aos das águassuperficiais. Sua vazão (quantidade de água/tempo) émenos afetada por períodos de estiagem prolongada e nãoapresenta perdas por evaporação, como nos reservatóriosde superfície

Principais Funções dos Aqüíferos• Distribuição – As águas subterrâneas ocupam áreas muito

maiores do que a calha de um rio ou lagoa, o que permite aperfuração de poços nos locais onde as demandas ocorrem.Nesse sentido, as águas subterrâneas facilitam adistribuição setorizada, visto que a distância dos poços atéo reservatório ou caixa de água é, em geral, de pequenaextensão.

• Usos – Além dos diversos usos das águas subterrâneas (porexemplo, abastecimento, indústria, agricultura, entreoutros), aquelas que apresentam temperaturas elevadastambém podem ser exploradas economicamente ematividades relacionadas com o turismo termal (estânciastermais) e na indústria.

Principais Funções dos Aqüíferos• Custos – O valor de perfuração dos poços, assim como os prazos

de execução, são geralmente inferiores aos necessários para asobras de captação e transporte de águas de superfície. Outrofator a ser destacado é a facilidade da perfuração de poços quepermite planejar a implantação gradual do sistema deabastecimento à medida que cresce a demanda, e os custos demanutenção e operação são mais baixos. Além disso, não hácusto de armazenamento primário, como nas barragens e açudes,e não requer a desapropriação de grandes áreas.

• Meio ambiente – Os impactos ambientais relacionados com asinstalações para o aproveitamento das águas subterrâneas sãoconsideravelmente pequenos, quando instalados e operadosadequadamente, ficando restritos a área de captação (poçotubular). Para efeito de comparação citamos os impactoscausados pelas barragens, que envolvem grandes áreas e alteramo equilíbrio dos ecossistemas.

Principais Funções dos AqüíferosPor outro lado, devido as suas peculiaridades as águas subterrâneas

exigem certos cuidados:

• A renovação (recarga) das águas retiradas dos aqüíferos nemsempre ocorre na mesma velocidade da extração, o que podeprovocar a superexplotação ou sua exaustão. Nesse sentido, aexploração das águas subterrâneas exige um monitoramentoconstante dos volumes extraídos.

• Por estarem “escondidas” no subsolo, as águas subterrâneassão mais difíceis de serem avaliadas, exigindo metodologiascomplexas.

• A baixa circulação da água nas fraturas (aqüíferos fissurais),principalmente em áreas com índice elevado de evaporação,pode provocar a salinização (aumento do teor de sal) do aqüífero.

Principais Funções dos Aqüíferos• A exploração dos aqüíferos de forma inadequada,

principalmente em áreas carbonáticas, pode causarsubsidência (afundamentos) de terrenos como, porexemplo, o que ocorre na região de Sete Lagoas (MG).

• No caso de poluição ou contaminação os custos e acomplexidade técnica de remediação (processo dedespoluição e minimização dos impactos negativos) erecuperação podem ser extremamente elevados,demandado longos períodos.

Além disso, a falta de monitoramento, conhecimento epessoal técnico especializado em águas subterrâneas sãodesafios a serem superados na gestão integrada e sistêmicade recursos hídricos.

Fundamentos para a Proteçãoda Água SubterrâneaAs estratégias de proteção da água subterrânea (bem

como a avaliação de perigo que constitui o seu pré-requisito) devem ser promovidas pelo órgão deregulamentação ambiental ou de recursos hídricos (oupela agência, departamento ou secretaria federal,estadual ou municipal encarregada de exercer essafunção).

Cabe ao Departamento de Águas e Energia Elétrica - DAEE, aadministração das águas subterrâneas do Estado de SãoPaulo, nos campos de pesquisas, captação, fiscalização,extração e acompanhamento de sua interação com águassuperficiais e com o ciclo hidrológico; cabe à Companhia deTecnologia e Saneamento Ambiental – CETESB prevenir econtrolar a poluição das águas subterrâneas, para o quemanterá os serviços indispensáveis; cabe à Secretaria daSaúde a fiscalização das águas subterrâneas destinadas aconsumo humano, quanto ao atendimento aos padrões depotabilidade; e cabe ao Instituto Geológico a execução depesquisa e estudos geológicos e hidrogeológicos

Decreto 32.955 de 07.02.1991

Fundamentos para a Proteçãoda Água SubterrâneaA avaliação dos perigos de contaminação do aqüífero é

necessária para definir, de forma mais clara, as açõesrequeridas para proteger a qualidade da águasubterrânea. Espera-se que as autoridades municipaise órgãos de regulamentação tomem ações preventivas,para evitar contaminação futura, e ações corretivas,para controlar a ameaça de contaminação representadapor atividades passadas e presentes, estabelecendoprioridades realistas e uma implementação eficiente.

Por que a água subterrâneamerece proteção?

Quais são as causas maiscomuns da deterioração daqualidade da águasubterrânea?

Causas mais comuns da deterioração da qualidade da água subterrânea

TIPO DE PROBLEMA CAUSA SUBJACENTE CONTAMINANTES PRINCIPAIS

CONTAMINAÇÃO DOAQÜÍFERO

proteção inadequada de aqüíferosvulneráveis contra emissões e lixiviadosprovenientes de atividadesurbanas/industriais e intensificação docultivo agrícola

microorganismos patógenos, nitrato ouamônio, cloreto, sulfato, boro, arsênico,metais pesados, carbono orgânicodissolvido, hidrocarbonetos aromáticos ehalogenados, certos pesticidas

CONTAMINAÇÃO NOPRÓPRIO POÇO OU

CAPTAÇÃO

poço ou captação cuja construção/projetoinadequado permite o ingresso direto deágua superficial ou água subterrânea rasapoluída

principalmente microorganismospatógenos

INTRUSÃO SALINA

água subterrânea salina (e às vezes poluída)que, por excesso de extração, é induzida afluir para o aqüífero de água doce

principalmente cloreto de sódio, maspode incluir também contaminantespersistentes produzidos antropicamente

CONTAMINAÇÃO NATURAL

relacionada com a evolução química da águasubterrânea e a dissolução de minerais(pode ser agravada pela poluição ocasionadapela atividade humana e/ou extraçãoexcessiva)

principalmente fluoreto e ferro solúvel,às vezes sulfato de magnésio, arsênico,manganês, selênio, cromo e outrasespécies Inorgânicas

Exemplos de fontes potencias de poluição

Como os aqüíferos se tornam contaminados?A maior parte da água subterrânea se origina a partir do

excesso de chuva que se infiltra (diretamente ouindiretamente) na superfície do solo. Como conseqüência,as atividades que se desenvolvem na superfície podemameaçar a qualidade da água subterrânea. A poluição dosaqüíferos ocorre nos pontos em que a carga contaminantegerada no subsolo por emissões e lixiviados produzidospela atividade humana (provenientes de atividadesurbanas, industriais, agrícolas e de mineração) éinadequadamente controlada e, em certos componentes,excede a capacidade de atenuação natural dos solos e dascamadas de cobertura.

Como os aqüíferos se tornam contaminados?Os perfis naturais de subsolo atenuam ativamente

muitos poluentes da água e há muito têm sidoconsiderados potencialmente eficazes para o despejoseguro dos excrementos humanos e das águas residuaisdomésticas. A auto-eliminação dos contaminantesdurante o transporte subsuperficial na zona vadosa(não saturada) é resultado da degradação bioquímica ede reações químicas, mas os processos deretardamento dos contaminantes, são tambémimportantes, visto que aumentam o tempo disponívelpara que as reações de degradação ocorram, resultandona eliminação dos contaminantes.

Como os aqüíferos se tornam contaminados?Os aqüíferos serão particularmente vulneráveis à

poluição nos lugares onde há, por exemplo, rochasconsolidadas muito fissuradas. O grau de atenuaçãovaria muito de acordo com os tipos de contaminantes eprocessos associados a um dado ambientehidrogeoquímico.

Como os aqüíferos se tornam contaminados?A preocupação com a contaminação da água subterrânea

se concentra principalmente nos aqüíferos freáticos ounão confinados, especialmente nas áreas em que azona vadosa é pouco espessa e o lençol freático é raso.Entretanto, há riscos significativos de poluição empontos em que o aqüífero é semiconfinado.

Contaminantes comuns da água subterrânea e fontes de poluiçãoORIGEM DA POLUIÇÃO TIPO DE CONTAMINANTE

Atividade agrícolanitrato; amônio; pesticidas; organismosfecais

Garagens e postos de serviçohidrocarbonetos aromáticos ehalogenados; benzeno; fenóis

Disposição de resíduossólidos

amônio; salinidade; hidrocarbonetoshalogenados; metais pesados

Despejo de lodo do esgotonitrato amônio; hidrocarbonetoshalogenados; chumbo; zinco

Curtumescromo; hidrocarbonetos halogenados;fenóis

Extração/exploração de gás epetróleo

salinidade (cloreto de sódio);hidrocarbonetos aromáticos

Como os aqüíferos se tornam contaminados?O movimento da água e o transporte de contaminantes da

superfície terrestre para os aqüíferos pode, em muitoscasos, ser um processo lento. Pode levar anos ou décadaspara que o impacto de um episódio de poluição por umcontaminante persistente se torne evidente nas captaçõesde água, especialmente naquelas que extraem água deprofundidades maiores. Esse fator pode ser um valiosobenefício e, ao mesmo tempo, motivo de sériapreocupação, pois:

•dá tempo para a decomposição dos contaminantesdegradáveis

•pode levar a uma atitude complacente com respeito àprobabilidade de penetração dos contaminantespersistentes.

Como avaliar o perigo de contaminação da água subterrânea?A abordagem mais lógica ao perigo de contaminação da

água subterrânea é considerá-lo como a interaçãoentre:

• a vulnerabilidade do aqüífero à contaminação,conseqüência das características naturais dos estratosque o separam da superfície da terra

• a carga contaminante que é, será ou pode ser aplicadano meio como resultado da atividade humana.

Ao adotar tal esquema, pode-se ter alta vulnerabilidademas nenhum perigo de poluição, por causa da ausênciade carga contaminante significativa, e vice-versa. Naprática, as duas condições são perfeitamentecompatíveis. Além disso, a carga contaminante podeser controlada ou modificada, mas a vulnerabilidadedo aqüífero é essencialmente determinada pelocontexto hidrogeológico natural.

VulnerabilidadeA expressão “vulnerabilidade do aqüífero àcontaminação” busca representar a sensibilidade deum aqüífero aos efeitos adversos de uma cargacontaminante a ele imposta

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VulnerabilidadeA vulnerabilidade do aqüífero à contaminação pode ser

mapeada. Nos mapas, podem-se sobrepor osresultados dos levantamentos da possível cargacontaminante, a fim de facilitar a avaliação dos perigosde contaminação da água subterrânea. A expressão“perigo de contaminação de aqüífero” designa aprobabilidade de que a água subterrânea venha aapresentar concentrações de contaminantes superioresao valor estabelecido pela OMS para a qualidade daágua potável.

Mapa de vulnerabilidade de aquíferosEstado de São Paulo

(Hirata et al 1997)

O que é necessário para proteger a água subterrânea da contaminação?Para proteger os aqüíferos contra a contaminação é

necessário restringir – tanto no presente como nofuturo — o uso do solo, a emissão de efluentes e aspráticas de despejo de resíduos. É possível manejar osolo visando exclusivamente a proteção da águasubterrânea. Há inclusive alguns casos isolados naEuropa de companhias de abastecimento de água queadquirem a propriedade de áreas inteiras de recargascom o principal objetivo de prevenir a contaminaçãopatogênica (microbiológica) das águas subterrâneas.

Avaliação do perigo de contaminação da água subterrânea

PRINCIPAIS APLICAÇÕES

Planejamento Primário/Desenvolvimento de Políticas Públicas e Grupos Interessados/Conscientização da População

Avaliação Geral do Perigo de Contaminação do Aqüífero

Identificação das Principais Fontes Potenciais de Poluição da Água Subterrânea

Mapeamento da Vulnerabilidade do Aqüífero à Contaminação

Estimativa da Importância Socioeconômica do Recurso Hídrico Subterrâneo

Órgãos Nacionais e Regionais de Regulamentação Ambiental e de Recursos Hídricos

FOCO NA PROTEÇÃO DO AQÜÍFERO

Proteção da qualidade dos aqüíferos frente a contaminação

PRINCIPAIS APLICAÇÕES

Proteção de fontes de água e planejamento/controle de uso do solo

Estratégia de monitoramento e medidas de controle do perigo de contaminação

Avaliação do perigo de poluição de poços e mananciais

Avaliação de Fontes Potenciais de Poluição em detalhe

Avaliação da Vulnerabilidade do Aqüífero à Contaminação

Perímetro de proteção de poços (Integridade sanitária do poço)

Órgãos Nacionais e Regionais de Regulamentação Ambiental e de Recursos Hídricos

FOCO NA PROTEÇÃO DE POÇOS E NASCENTES

ZonasÉ preciso estabelecer zonas simples e robustas (com base

na vulnerabilidade do aqüífero à contaminação e nosperímetros de proteção da captação), com matrizesque indiquem quais atividades são possíveis e ondeelas representam um perigo aceitável para a águasubterrânea.

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Art. 20 - Para os fins deste Decreto, as áreas de proteçãoclassificam-se em:

I - Área de Proteção Máxima: compreendendo, no todo ou emparte, zonas de recarga de aqüíferos altamente vulneráveisà poluição e que se constituam em depósitos de águasessenciais para abastecimento público;

II - Área de Restrição e Controle: caracterizada pelanecessidade de disciplina das extrações, controle máximodas fontes poluidoras já implantadas e restrição a novasatividades potencialmente poluidoras; e

III - Área de Proteção de Poços e Outras Captações: incluindoa distância mínima entre poços e outras captações e orespectivo perímetro de proteção.

Decreto 32.955/91

Quais as ações de prevenção nos empreendimentos com potencial de poluição?

Os impactos causados pela ocupação desordenada do terreno nos recursos hídricos

Super-exploração dos recursos, causando umdesbalanço entre a disponibilidade e a demanda,gera:

i) restrição no desenvolvimento sócio-econômico,pela carência do recurso e pela elevação do custoda água;

ii) problemas na qualidade das águas (intrusãosalina ou recarga induzida de aqüíferocontaminado).

Os impactos causados pela ocupação desordenada do terreno nos recursos hídricos

Contaminação dos recursos, limitando a oferta de água eencarecendo a sua utilização (necessidade de melhores emais caros processos de potabilização das águas), causaproblemas de saúde humana e ambiental.

A redução da produtividade aquífera, associada à super-exploração do recurso hídrico subterrâneo, vai causar oabandono de poços e a não exploração dos aquíferos.

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contaminação

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fontes potenciais fontes

futuras

priorização de

estudos para

remediação

priorização para

estudos de

detalhe

compatibilização

de novas

atividades

AQUÍFERO

Ricardo Hirata

SuperexplotaçãoQuando a extração de água subterrânea ultrapassa a recarga

natural, por longos períodos de tempo, os aqüíferos sofremdepleção e o lençol freático começa a baixar. Nessasituação, os seguintes problemas são ocasionados:

• poços rasos, usados para abastecimentos locais e irrigações,secam;

• poços de produção têm que ser perfurados a profundidadescada vez maiores, despendendo mais energia parabombeamento;

• aqüíferos litorâneos podem sofrer contaminação porintrusão da água do mar; e

• compactação gradual do subsolo, provocando subsidênciade terrenos.

Interferência dos cones de rebaixamento e evolução da profundidade do nível da água em função do bombeamento contínuo e simultâneo de muitos poços

Sem bombeamentoCom bombeamento controlado

Bombeamento intensivo

SubsidênciaNa Cidade do México, o bombeamento excessivo causou

sérias subsidências de terreno que desceu de 8 a 9 metros,durante o século passado.

Hoje, apesar da subsidência ter diminuído devido ao controleda extração, muitos danos foram causados a edifícios,estradas e à rede de abastecimento d’água e esgotamentosanitário da cidade. No Estado de São Paulo é conhecida asubsidência ocorrida na cidade de Cajamar. No Estado doRio de Janeiro são conhecidos casos em Petrópolis eCordeiro.

Dependendo da gravidade do impacto, o aqüífero poderá atéser abandonado enquanto fonte de abastecimento d’água.A solução mais eficaz e menos onerosa é o estabelecimentode um programa de proteção das águas subterrâneas.

As fotos a seguir ilustram algumas conseqüênciaseconômicas do caso de Cajamar, onde dezenas decasas foram destruídas ou condenadas.(Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999)

Intrusão salina e efeitos do bombeamento de poços em áreas costeirasEm aqüíferos litorâneos, a água subterrânea flui

naturalmente no sentido do mar, local de descarga doaqüífero. A água do mar, por ser salina, apresentamaior densidade e tende a ficar abaixo da águasubterrânea, formando uma interface em equilíbriodenominada de cunha salina. Quando se explora águasubterrânea de forma intensiva, esta condição deequilíbrio é perturbada pelo bombeamento excessivo,provocando a intrusão salina no aqüífero ecomprometendo a reserva de água doce subterrânea.

Intrusão Salina

geocities.ws

Intrusão SalinaA figura abaixo mostra a relação entre água doce e água

salgada em um aqüífero costeiro livre onde se encontrarepresentada a posição da cunha salina, o nível freáticooriginal e a “zona de mistura” ou transição da região deágua doce para água salgada.

Intrusão SalinaSe a água salgada abaixo dos poços corresponde a uma

cunha salina, o bombeamento pode provocar umaelevação da interface água doce e água salgada demaneira, acarretando um acúmulo de sais nesse ponto,produzindo, com facilidade, a subida de água salgadacom a conseqüente contaminação daquele poço.

Bibliografia Proteção Da Qualidade Da Água Subterrânea: Um Guia Para Empresas

De Abastecimento De Água, Órgãos Municipais E AgênciasAmbientais, 2006. Banco Internacional De Reconstrução EDesenvolvimento/Banco Mundial

Iritani, Mara Akie; Ezaki, Sibele As Águas Subterrâneas Do Estado DeSão Paulo/Mara Akie Iritani, Sibele Ezaki. – São Paulo : Secretaria DeEstado Do Meio Ambiente - Sma, 2008.

Águas Subterrâneas: Um Recurso Que Requer Proteção Dr. RicardoHirata Instituto De Geociências. Aula USP

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