Aula 8 – Métodos de Avaliação da Vulnerabilidade dos Aqüíferos à Contaminação

Princípios Básicos do Conceito de VulnerabilidadeOs mecanismos de recarga da água subterrânea e a

capacidade natural de atenuação do contaminante nosolo e no subsolo variam amplamente segundo ascondições geológicas próximas à superfície.

Princípios Básicos do Conceito de VulnerabilidadeA vulnerabilidade do aqüífero à contaminação como o

conjunto de características intrínsecas dos estratos queseparam o aqüífero saturado da superfície do solo, oque determina sua suscetibilidade a sofrer os efeitosadversos de uma carga contaminante aplicada nasuperfície. Seria então uma função da:

● acessibilidade ao aqüífero saturado, no sentidohidráulico, à penetração dos contaminantes

● capacidade de atenuação dos estratos de cobertura dazona saturada, resultante da retenção fisioquímica ouda reação dos contaminantes com o meio.

Princípios Básicos do Conceito de VulnerabilidadeDo mesmo modo, o perigo de contaminação da água

subterrânea seria então definido como a probabilidadede que a água subterrânea na parte superior de umaqüífero atinja níveis inaceitáveis de contaminação emdecorrência das atividades que se realizam nacobertura imediata da superfície do solo.

Definição prática das classes de vulnerabilidade do aqüífero

CLASSE DE VULNERABILIDADE

DEFINIÇÃO CORRESPONDENTE

Extremavulnerável à maioria dos contaminantes com impactorápido em muitos cenários de contaminação

Altavulnerável a muitos contaminantes (exceto os que sãofortemente adsorvidos ou rapidamente transformados)em muitas condições de contaminação

Moderadavulnerável a alguns contaminantes, mas somentequando continuamente lançados ou lixiviados

Baixavulnerável somente a contaminantes conservadores, alongo prazo, quando contínua e amplamente lançadosou lixiviados

Insignificantepresença de camadas confinantes sem fluxo verticalsignificativo de água subterrânea (percolação)

Métodos para quantificação da vulnerabilidade de

aqüíferos

Método DRASTICO método DRASTIC fundamenta-se num conjunto de

procedimentos que permitem integrar váriosparâmetros caracterizadores do meio subterrâneo e dasua especificidade. É um método bastante difundidopara avaliação qualitativa da vulnerabilidade e para omapeamento da mesma.

O índice DRASTIC corresponde ao somatório ponderadode sete valores correspondentes aos seguintesparâmetros ou indicadores hidrogeológicos:

Método DRASTIC (D) – profundidade do nível da água subterrânea

(depth);

(R) – recarga do aqüífero (recharge);

(A)– litologia do aqüífero (aquifer media);

(S) – tipo de solo (soil media);

(T) – topografia (topography);

(I) –litologia da zona do vadosa (impact of vadosezone);

(C) – condutividade hidráulica (hydraulicconductivity).

Método AVIO método do índice AVI – Índice de Vulnerabilidade do

Aqüífero. Baseia-se em dois parâmetros físicos:

di – Espessura de cada camada sedimentar acima dazona saturada mais próxima da superfície (m);

ki - Condutividade hidráulica estimada de cada umadessas camadas (m/s).

Baseado nestes parâmetros, calcula-se a resistênciahidráulica, de acordo com a equação

C = ∑ (di / Ki)

Método SINTACSO método SINTACS, baseou-se no método DRASTIC.

Este método apresenta uma estrutura mais complexa,para a entrada quanto para a saída de dados. Suaoperação é realizada por um programa computacionaldesenvolvido para este fim.

Assim como no método DRASTIC, a necessidade demuitos parâmetros dificulta a aplicação do métodoSINTACS, salvo em casos onde há recursos financeirospara instalar todo o aparato para medida dessasvariáveis.

Método SINTACS S – (soggiacenza) – Profundidade do topo do aqüífero

I – (infiltrazione) – Recarga

N – (non saturo) – Impacto da zona vadosa (nãosaturada)

T – ( tipologia della copertura ) – Tipo de cobertura

A – (acquifero) – Litologia do aqüífero

C – (Conducibilita) – Condutividade hidráulica

S – (superfície topográfica) - Declive

Índice SIO Índice de Susceptibilidade (SI) foi desenvolvido com

o propósito de caracterizar a vulnerabilidade das águassubterrâneas à poluição agrícola.

O SI é calculado a partir da soma ponderada de cincoparâmetros:

D – Profundidade ao topo do aqüífero

R – Recarga anual;

A – litologia do aqüífero;

T – Topografia

LU – ocupação do solo.

Índice EkvDesenvolveu-se uma classificação para aqüíferos livres,

baseada na profundidade da superfície freática (E) e nacondutividade vertical da zona não – saturada (Kv).Para ambos parâmetros, os índices variam de 1 (menosvulnerável) a 5 (mais vulnerável). Para o índice “E”existe uma tabela.

O resultado (E + Kv) é então classificado na tabela declasses de vulnerabilidade.

Método GODO método GOD de avaliação da vulnerabilidade do

aqüífero à contaminação foi amplamente e, graças asua simplicidade conceitual e de aplicação, é o métodomais utilizado. Para determinar a vulnerabilidade doaqüífero à contaminação, são considerados dois fatoresbásicos:

● o nível de inacessibilidade hidráulica da zona saturadado aqüífero

● a capacidade de atenuação dos estratos de cobertura daporção saturada do aqüífero.

Método GODO índice de vulnerabilidade GOD caracteriza a

vulnerabilidade do aqüífero à contaminação tendo emconta os seguintes parâmetros (geralmente disponíveis oufacilmente determinados):

● o confinamento hidráulico da água subterrânea no aqüíferoem questão;

● os estratos de cobertura (zona vadosa ou camadaconfinante), em termos da característica hidrogeológicas edo grau de consolidação que determinam sua capacidadede atenuação do contaminante;

● a profundidade até o lençol freático ou até o teto doaqüífero confinado.

Parâmetros para Avaliação da Vulnerabilidade pela Metodologia GOD

Parâmetro Descrição Índice

G (Groundwater)

Forma que se apresenta a águasubterrânea (surgente, confinado,semiconfinado, ausência deaqüífero)

0,0 a 1,0

O(overal)

Caracterização global do aqüíferoquanto ao grau de consolidação enatureza litológica

0,4 a 1,0

D(depht)

Profundidade até o nível freático0,6 a 1,0

Fatores hidrogeológicos que controlam a vulnerabilidade do aqüífero à contaminação

COMPONENTE DEVULNERABILIDADE

DADOS HIDROGEOLÓGICOS

idealmente necessários normalmente disponíveis

InacessibilidadeHidráulica

• grau de confinamento do aqüífero• profundidade até o lençol freáticoou a posição da água subterrânea• condutividade hidráulica verticale teor de umidade da zona nãosaturada (zona vadosa) ou camadaconfinante

• tipo de confinamento daágua subterrânea• profundidade até o lençolfreático ou o teto do aqüíferoconfinado

Capacidade deAtenuação

• distribuição granulométrica dossedimentos e fissuras na zonavadosa ou camada confinante• mineralogia dos estratos na zonavadosa ou camada confinante

• grau de consolidação/fissuração desses estratos• característica litológicadesses estratos

Mapa final de avaliação da

vulnerabilidade de aqüíferos

Principais métodos para a determinação da vulnerabilidade e perigo de contaminação de aqüíferos

MÉTODO AVALIAÇÃO DE FATORES ANALISADOS

Surface ImpoundmentAssessment

Sistemas de disposição deáguas servidas. Avaliação deperigo.

zona não-saturada;importância do recurso;qualidade de águassubterrâneas; periculosidadedo material.

Site Ranking System

Disposição de produtosquímicos, novos e emoperação. Avaliação de perigo.

solo;característica hidráulica,sorção e tamponamentoquímico; hidrodinâmica doaqüífero; ar; populaçãopróxima.

Poluição dos Lençóis Aqüíferos Vulnerabilidade geral. geologia (litologia e estrutura).

Waste-Soil Interaction Matrix

Disposição de resíduos sólidose líquidos e novas indústrias.Avaliação de perigo.

efeitos na saúde; característicado produto químico;comportamento do produto;capacidade de atenuação dosolo; hidrogeologiacaracterística do local.

Comparação com Outros MétodosAvaliação da vulnerabilidade do aqüífero à

contaminação, podem ser classificados em três gruposprincipais, de acordo com a abordagem adotada:

● Ambientes hidrogeológicos: baseiam a avaliação davulnerabilidade, em termos qualitativos, nascaracterísticas gerais do ambiente, usando mapastemáticos.

● Modelos análogos: utilizam expressões matemáticaspara os parâmetros essenciais (como tempo de trânsitomédio na zona vadosa) como indicadores do índice devulnerabilidade.

Comparação com Outros Métodos● Sistemas paramétricos: usam parâmetros

selecionados como indicadores de vulnerabilidade eaplicam seu espectro de valores e interações paraproduzir alguma forma de índice de vulnerabilidaderelativo ou absoluto (exemplos desse método incluemo DRASTIC além da metodologia GOD). Outrométodo digno de nota nessa categoria é o EPIK,desenvolvido especificamente para aqüíferos cársticos.

Considerações acerca dos MétodosA seleção do método para avaliar a vulnerabilidade da

água subterrânea depende de vários fatores, dentreeles:

Conhecimento e difusão da metodologia: existempaíses e regiões nos quais alguns métodos são maisdifundidos. O método utilizado no EUA é o DRASTIC.Na América Latina, utiliza-se o DRASTIC, porém, deforma simultânea, é utilizado o método GOD. NaEspanha e Inglaterra, o método GOD também ébastante utilizado. No restante da Europa é comum ouso do método SINTACS

Considerações acerca dos Métodos Disponibilidade de informações: cada método

exige uma quantidade específica de parâmetros. ODRASTIC e o SINTACS exigem sete parâmetros. OGOD, apenas três e o Ekv, somente dois. Neste sentido,a aplicação dos métodos depende da facilidade e dadisponibilidade desses parâmetros. À medida que sereduz a quantidade de parâmetro utilizados, diminui-se também a precisão da avaliação. Por outro lado, aavaliação com muitos parâmetros exigeinstrumentação adequada, uma atribuição criteriosados pesos e monitoramento mais freqüente, fatoresque inevitavelmente aumentam o custo dos estudos.

Considerações acerca dos Métodos Validação dos resultados: A representatividade dos

estudos de vulnerabilidade pode abranger casos onde jáexiste deterioração da água subterrânea. Nestes casos avulnerabilidade intrínseca esta associada à carga poluidorapode se obter um mapa de risco. Portanto, para validar umresultado, são aplicadas diferentes metodologias emregiões afetadas a fim de verificar qual delas é a maisadequada com o objetivo de prevenir a poluição. A maiorou menor representatividade de um método é muito difícilde estabelecer devido, entre outras coisas, à baixavelocidade com que um poluente atinge o meiosubterrâneo.

Limitações Necessárias para o Mapeamento da VulnerabilidadeAlgumas condições hidrogeológicas constituem

problema para o mapeamento e a avaliação davulnerabilidade do aqüífero à contaminação:

● a presença de corpos de água superficiais indefinidos(permanentes ou intermitentes), fundamentalmentedevido à incerteza na avaliação de sua condiçãohidráulica, na definição da qualidade da águasuperficial e na capacidade de atenuação do sedimentode fundo. Entretanto, é essencial indicar as seçõespotencialmente influentes desses corpos de água queatravessam os aqüíferos não confinados)

Limitações Necessárias para o Mapeamento da Vulnerabilidade● a exploração excessiva do aqüífero, que pode variar a

profundidade do lençol freático e mesmo o grau deconfinamento do aqüífero. É certo, porém, que taisefeitos são pouco significativos no sistema deindexação proposto

● argilas excessivamente consolidadas (e, portanto,potencialmente fraturadas), gerando incertezas quantoà magnitude dos componentes de fluxo preferencial.

Limitações Necessárias para o Mapeamento da VulnerabilidadeOs mapas de vulnerabilidade servem apenas para avaliar o perigo

de contaminação da água subterrânea associado às descargas desubstâncias que ocorrem na superfície do terreno em fase líquidadissolvida. Não devem ser usados, a rigor, para avaliar o perigode:

● contaminantes despejados abaixo do subsolo (como pode ocorrerem caso de vazamentos de grandes tanques de armazenagemsubterrâneos, de lixiviação de aterros de resíduos sólidos sob acamada de solo e com retirada da zona vadosa, de descargasefluentes em pedreiras e minerações etc.)

● derramamento de solventes orgânicos sintéticos imiscíveis(DNAPLs).

Os dois exemplos acima provavelmente resultarão em alto risco decontaminação, qualquer que seja a vulnerabilidade do aqüífero.

Referências BibliográficasSOUZA, Nathália Assunção De. “Vulnerabilidade À

Poluição Das Águas Subterrâneas: Um Estudo DoAqüífero Bauru Na Zona Urbana De Araguari MG” ,2009 Dissertação Mestrado Universidade Federal DeUberlândia

“Proteção Da Qualidade Da Água Subterrânea: Um GuiaPara Empresas De Abastecimento De Água, ÓrgãosMunicipais E Agências Ambientais” 2002 BancoInternacional De Reconstrução E Desenvolvimento/BancoMundial Edição Brasileira: Servmar – Serviços TécnicosAmbientais

AtividadeEXERCÍCIO - AVALIAÇÃO DA VULNERBAILIDADE DE AQUÍFEROS SEGUNDO A METODOLOGIA GOD

FACULDADE DE AMERICANA – ENGENHARIA AMBIENTAL - Exercício extraído de: AVALIAÇÃO DAVULNERABILIDADE NATURAL DO AQÜÍFERO EM BACIA DE PEQUENO PORTE DO RIO URAIM,PARAGOMINAS-PA. - Luciene MOTA DE LEÃO CHAVES; AZENETH EUFRAUSINO SCHULER E CÉSAR LISBOACHAVES

CONSIDERANDO OS DADOS ABAIXO DETERMINE O GRAU DE VULNERABILIDADEDOS AQUIFEROS APRESENTADOS E APRESENTE A IMPORTÂNCIA DE SEELABORAR MAPAS DE VULNERABILIDADE DE AQUÍFEROS.

O município de Paragominas, Estado do Pará, está localizado entre os meridianos 2º 25’ e 3º48’ de latitudes Sul e 46º 25’ e 48º 53’ de longitude Oeste a 320 Km de Belém, a capital doEstado. A área de pesquisa envolve uma microbacia de primeira ordem, denominadaIgarapé Cinqüenta e Quatro, tributário do rio Uraim, localizada no município deParagominas. A microbacia ocupa uma área de 132 km2 na região nordeste do Estado.Aqüífero Itapecuru – Dentro do contexto da Bacia do Parnaíba, esta unidade éclassificada como de baixo potencial hidrogeológico, entretanto representa o principalaqüífero para captação de água subterrânea no município. Aqüífero Barreiras – Seupotencial hidrogeológico é considerado como elevado, apresentando alta potencialidadepara captação de água subterrânea, tendo em vista a alimentação direta dos igarapés e agrande precipitação local. Aqüífero dos Sedimentos Quaternários – Apresentam grandeimportância hidrogeológica já que os sedimentos encontram-se nas pequenas calhas dedrenagem. Entretanto estes depósitos não foram ainda suficientemente estudadosquanto ao seu dimensionamento e captação como manancial de explotação de águasubterrânea. Para a realização do estudo foram utilizadas informações de 7 poçostubulares para o levantamento dos dados.

AtividadePara os Sedimentos Quaternários, o parâmetro G corresponde a um

aqüífero não confinado. Ao parâmetro O, que se refere à litologia dazona não saturada, tratar-se de sedimentos inconsolidados,enquanto o parâmetro D, refere-se ao nível estático encontrar-se aprofundidade menor que 5m.

Para o Grupo Barreiras, o parâmetro G tratar-se de um aqüífero nãoconfinado coberto, já que possivelmente sobre este aqüífero ocorremos sedimentos quaternários, além da Formação Belterra nos toposplanos. O parâmetro O, a litologia da camada superior refere-se asedimentos não consolidados. A variação do nível estático nestacamada encontra-se entre 5 e 50 m de profundidade.

A Formação Itapecuru o parâmetro G trata-se de um aqüífero semi-confinado (G, grau de confinamento) a litologia predominam asareias aluviais na camada superior (O, grau de consolidação dacobertura). A profundidade do nível estático é superior a 50 m,parâmetro D.

Atividade

CLASSES DE

VULNERABILIDAD

E

DEFINIÇÃO CORRESPONDENTE

ExtremaVulnerabilidade à maioria dos contaminantes com impacto rápido em

diversos cenários de contaminação.

Alta

Vulnerabilidade a muitos contaminantes (exceto aos que são fortemente

absorvidos e facilmente transportados) em diversos cenários de

contaminação.

ModeradaVulnerabilidade a alguns contaminantes quando são continuamente

descarregados ou lixiviados.

Baixa

Solo vulnerável a contaminantes conservativos quando são descarregados

ou lixiviados de forma ampla e contínua durante largos períodos de

tempo.

DesprezívelPresença de capas confinantes naquelas em que o fluxo vertical

(percolação) é insignificante.Fonte: Foster et al. 2002

Definição prática de classes de vulnerabilidade à contaminação de aqüíferos.

Atividade

Unidade

Geológica

ParâmetrosÍndices de

Vulnerabilidade

Classe de

VulnerabilidadeG O D

Quaternários

Barreiras

Itapecuru

Met

od

olo

gia

GO

Dp

ara

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