Águas subterrâneas, o que são

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Águas subterrâneas, o que são?
Águas subterrâneas, o que são?
Poços para captação de água
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Índice1. Águas Subterrâneas1.1 Ocorrência e Volume das Águas Subterrâneas1.2 Qualidade das Águas Subterrâneas1.3 Uso das Águas Subterrâneas2. Aqüíferos2.1. Tipos de Aqüíferos2.2 Áreas de Reabastecimento e Descarga do Aqüífero2.3 Funções dos Aqüíferos2.4. Ocorrências no Brasil2.5 Impactos Ambientais sobre os Aqüíferos
1. Águas Subterrâneas
Água subterrânea é toda a água que ocorre abaixo da superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios intergranulares das rochas sedimentares, ou as fraturas, falhas e fissuras das rochas compactas, e que sendo submetida a duas forças (de adesão e de gravidade) desempenha um papel essencial na manutenção da umidade do solo, do fluxo dos rios, lagos e brejos. As águas subterrâneas cumprem uma fase do ciclo hidrológico, uma vez que constituem uma parcela da água precipitada.
Após a precipitação, parte das águas que atinge o solo se infiltra e percola no interior do subsolo, durante períodos de tempo extremamente variáveis, decorrentes de muitos fatores:
- porosidade do subsolo: a presença de argila no solo diminui sua permeabilidade, não permitindo uma grande infiltração;- cobertura vegetal: um solo coberto por vegetação é mais permeável do que um solo desmatado;- inclinação do terreno: em declividades acentuadas a água corre mais rapidamente, diminuindo a possibilidade de infiltração;- tipo de chuva: chuvas intensas saturam rapidamente o solo, ao passo que chuvas finas e demoradas têm mais tempo para se infiltrarem.
Durante a infiltração, uma parcela da água sob a ação da força de adesão ou de capilaridade fica retida nas regiões mais próximas da superfície do solo, constituindo a zona não saturada. Outra parcela, sob a ação da gravidade, atinge as zonas mais profundas do subsolo, constituindo a zona saturada (figura 2.1).
FIGURA 2.1FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004)FIGURA 2.1 - CARACTERIZAÇÃO ESQUEMÁTICA DAS ZONAS NÃO SATURADA E SATURADA NO SUBSOLO
Zona não saturada: também chamada de zona de aeração ou vadosa, é a parte do solo que está parcialmente preenchida por água. Nesta zona, pequenas quantidades de água distribuem-se uniformemente, sendo que as suas moléculas se aderem às superfícies dos grãos do solo. Nesta zona ocorre o fenômeno da transpiração pelas raízes das plantas, de filtração e de autodepuração da água. Dentro desta zona encontra-se:
- Zona de umidade do solo: é a parte mais superficial, onde a perda de água de adesão para a atmosfera é intensa. Em alguns casos é muito grande a quantidade de sais que se precipitam na superfície do solo após a evaporação dessa água, dando origem a solos salinizados ou a crostas ferruginosas (lateríticas). Esta zona serve de suporte fundamental da biomassa vegetal natural ou cultivada da Terra e da interface atmosfera / litosfera.- Zona intermediária: região compreendida entre a zona de umidade do solo e da franja capilar, com umidade menor do que nesta última e maior do que a da zona superficial do solo. Em áreas onde o nível freático está próximo da superfície, a zona intermediária pode não existir, pois a franja capilar atinge a superfície do solo. São brejos e alagadiços, onde há uma intensa evaporação da água subterrânea.- Franja de capilaridade: é a região mais próxima ao nível d'água do lençol freático, onde a umidade é maior devido à presença da zona saturada logo abaixo.
Zona saturada: é a região abaixo da zona não saturada onde os poros ou fraturas da rocha estão totalmente preenchidos por água. As águas atingem esta zona por gravidade, através dos poros ou fraturas até alcançar uma profundidade limite, onde as rochas estão tão saturadas que a água não pode penetrar mais. Para que haja infiltração até a zona saturada, é necessário primeiro satisfazer as necessidades da força de adesão na zona não saturada. Nesta zona, a água corresponde ao excedente de água da zona não saturada que se move em velocidades muito lentas (em/dia), formando o manancial subterrâneo propriamente dito. Uma parcela dessa água irá desaguar na superfície dos terrenos, formando as fontes, olhos de água. A outra parcela desse fluxo subterrâneo forma o caudal basal que deságua nos rios, perenizando-os durante os períodos de estiagem, com uma contribuição multianual média da ordem de 13.000 km3/ano (PEIXOTO e OORT, 1990, citado por REBOUÇAS, 1996), ou desagua diretamente nos lagos e oceanos.
A superfície que separa a zona saturada da zona de aeração é chamada de nível freático, ou seja, este nível corresponde ao topo da zona saturada (IGM, 2001). Dependendo das características climatológicas da região ou do volume de precipitação e escoamento da água, esse nível pode permanecer permanentemente a grandes profundidades, ou se aproximar da superfície horizontal do terreno, originando as zonas encharcadas ou pantanosas, ou convertendo-se em mananciais (nascentes) quando se aproxima da superfície através de um corte no terreno.
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1.1 Ocorrência e Volume das Águas Subterrâneas
Assim como a distribuição das águas superficiais é muito variável, a das águas subterrâneas também é, uma vez que elas se inter-relacionam no ciclo hidrológico e dependem das condições climatológicas. Entretanto, as águas subterrâneas (10.360.230 km3) são aproximadamente 100 vezes mais abundantes que as águas superficiais dos rios e lagos (92.168 km3). Embora elas encontrem-se armazenadas nos poros e fissuras milimétricas das rochas, estas ocorrem em grandes extensões, gerando grandes volumes de águas subterrâneas na ordem de, aproximadamente, 23.400 km3, distribuídas em uma área aproximada de 134,8 milhões de km2 (SHIKWMANOV, 1998), constituindo-se em importantes reservas de água doce.
Alguns especialistas indicam que a quantidade de água subterrânea pode chegar até 60 milhões de km3, mas a sua ocorrência em grandes profundidades pode impossibilitar seu uso. Por essa razão, a quantidade passível de ser captada estaria a menos de 4.000 metros de profundidade, compreendendo cerca de 8 e 10 milhões de km3 (CEPIS, 2000), que, segundo Rebouças et al. (2002), estaria assim distribuída: 65.000 km3 constituindo a umidade do solo; 4,2 milhões de km3 desde a zona não-saturada até 750 m de profundidade, e 5,3 milhões de km3 de 750 m até 4.000 m de profundidade, constituindo o manancial subterrâneo.
Além disso, a quantidade de água capaz de ser armazenada pelas rochas e pelos materiais não consolidados em geral depende da porosidade dessas rochas, que pode ser de até 45% (IGM, 2001), da comunicação desses poros entre si ou da quantidade e tamanho das aberturas de fraturas existentes.
No Brasil, as reservas de água subterrânea são estimadas em 112.000 km3 (112 trilhões de m3) e a contribuição multianual média à descarga dos rios é da ordem de 2.400 km3 /ano (REBOUÇAS, 1988 citado em MMA, 2003). Nem todas as formações geológicas possuem características hidrodinâmicas que possibilitem a extração econômica de água subterrânea para atendimento de médias e grandes vazões pontuais. As vazões já obtidas por poços variam, no Brasil, desde menos de 1 m3/h até mais de 1.000 m3/h (FUNDAJ, 2003).
Na Argentina, a contribuição multianual média à descarga dos rios é da ordem de 128 km3/ano, no Paraguai, de 41 km3/ano e no Uruguai, de 23 km3/ano (FAO,2000).
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1.2 Qualidade das Águas Subterrâneas
Durante o percurso no qual a água percola entre os poros do subsolo e das rochas, ocorre a depuração da mesma através de uma série de processos físico-químicos (troca iônica, decaimento radioativo, remoção de sólidos em suspensão, neutralização de pH em meio poroso, entre outros) e bacteriológicos (eliminação de microorganismos devido à ausência de nutrientes e oxigênio que os viabilizem) que agindo sobre a água, modificam as suas características adquiridas anteriormente, tornando-a particularmente mais adequada ao consumo humano (SILVA, 2003).
Sendo assim, a composição química da água subterrânea é o resultado combinado da composição da água que adentra o solo e da evolução química influenciada diretamente pelas litologias atravessadas, sendo que o teor de substâncias dissolvidas nas águas subterrâneas vai aumentando à medida que prossegue no seu movimento (SMA, 2003).
As águas subterrâneas apresentam algumas propriedades que tornam o seu uso mais vantajoso em relação ao das águas dos rios: são filtradas e purificadas naturalmente através da percolação, determinando excelente qualidade e dispensando tratamentos prévios; não ocupam espaço em superfície; sofrem menor influência nas variações climáticas; são passíveis de extração perto do local de uso; possuem temperatura constante; têm maior quantidade de reservas; necessitam de custos menores como fonte de água; as suas reservas e captações não ocupam área superficial; apresentam grande proteção contra agentes poluidores; o uso do recurso aumenta a reserva e melhora a qualidade; possibilitam a implantação de projetos de abastecimento à medida da necessidade (WREGE,1997).
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1.3 Uso das Águas Subterrâneas
Segundo Leal (1999), a exploração de água subterrânea está condicionada a fatores quantitativos, qualitativos e econômicos:
- Quantidade: intimamente ligada à condutividade hidráulica e ao coeficiente de armazenamento dos terrenos. Os aqüíferos têm diferentes taxas de recarga, alguns deles se recuperam lentamente e em outros a recuperação é mais regular;- Qualidade: influenciada pela composição das rochas e condições climáticas e de renovação das águas;- Econômico: depende da profundidade do aqüífero e das condições de bombeamento.
Contudo, o aproveitamento das águas subterrâneas data de tempos antigos e sua evolução tem acompanhado a própria evolução da humanidade, sendo que o seu crescente uso se deve ao melhoramento das técnicas de construção de poços e dos métodos de bombeamento, permitindo a extração de água em volumes e profundidades cada vez maiores e possibilitando o suprimento de água a cidades, indústrias, projetos de irrigação, etc.
A relação, em termos de demanda quanto ao uso, varia entre os países, e nestes, de região para região, constituindo o abastecimento público, de modo geral, a maior demanda individual (PROASNE, 2003).
Segundo Leal (1999), praticamente todos os países do mundo, desenvolvidos ou não, utilizam água subterrânea para suprir suas necessidades. Países como a Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, França, Holanda, Hungria, Itália, Marrocos, Rússia e Suíça atendem de 70 a 90% da demanda para o abastecimento público (OECD, 1989 citado por REBOUÇAS et al., 2002). Outros utilizam a água subterrânea no atendimento total (Dinamarca, Arábia Saudita, Malta) ou apenas como suplementação do abastecimento público e de atividades como irrigação, produção de energia, turismo, indústria, etc. (PIMENTEL, 1999). Na Austrália, 60% do país depende totalmente do manancial subterrâneo e em mais de 20% o seu uso é preponderante (HARBERMEHL, 1985 citado por REBOUÇAS et al., 2002). A cidade do México atende cerca de 80% da demanda dos quase 20 milhões de habitantes (GARDUÑO e ARREGUIN-CORTES, 1994 citado por REBOUÇAS et al., 2002).
A UNESCO estimava, em 1992, que mais de 50% da população mundial poderia estar sendo abastecida pelo manancial subterrâneo (REBOUÇAS et al., 2002).
Regiões áridas e semi-áridas (Nordeste do Brasil e a Austrália), e certas ilhas, têm a água subterrânea como o único recurso hídrico disponível para uso humano. Até regiões desérticas, como a Líbia, têm a demanda de água em cidades e na irrigação atendida por poços tubulares perfurados em pleno deserto do Saara.
Estima-se em 300 milhões o número de poços perfurados no mundo nas três últimas décadas (UNESCO, 1992 citado por REBOUÇAS et al., 2002), 100 milhões dos quais nos Estados Unidos, onde são perfurados cerca de 400 mil poços por ano, com uma extração de mais de 120 bilhões de m3/ano, atendendo mais de 70% do abastecimento público e das indústrias.
Na África do Norte, China, Índia, Estados Unidos e Arábia Saudita, cerca de 160 bilhões de toneladas de água são retirados por ano e não se renovam. Essa água daria para produzir comida suficiente para 480 milhões de pessoas por ano (RODRIGUES, 2000).
A expansão das terras agrícolas vem provocando também o uso intensivo das águas subterrâneas, além do uso habitual das fontes superficiais. Existem diversos exemplos no mundo de esgotamento de aqüíferos por sobrexploração para uso em irrigação (CEPIS, 2000). Avalia-se que existam no mundo 270 milhões de hectares irrigados com água subterrânea, 13 milhões desses nos Estados Unidos e 31 milhões na Índia (PROASNE, 2003).
Vários núcleos urbanos no Brasil abastecem-se de água subterrânea de forma exclusiva ou complementar, constituindo o recurso mais importante de água doce. Indústrias, propriedades rurais, escolas, hospitais e outros estabelecimentos utilizam, com freqüência, água de poços profundos. O maior volume de água ainda é, todavia, destinado ao abastecimento público. Importantes cidades do país dependem integral ou parcialmente da água subterrânea para abastecimento, como, por exemplo: Ribeirão Preto (SP), Mossoró e Natal (RN), Maceió (AL), Região Metropolitana de Recife (PE) e Barreiras (BA). No Maranhão, mais de 70% das cidades são abastecidas por águas subterrâneas, e em São Paulo e no Piauí esse percentual alcança 80%. As águas subterrâneas termais estimulam o turismo em cidades como Caldas Novas em Goiás, Araxá e Poços de Caldas em Minas Gerais. Além disso, atualmente, a água mineral é amplamente usada pelas populações dos centros urbanos, por sua qualidade (MMA, 2003). Mesmo em casos de elevado teor salino, como nas áreas de ocorrência dos sistemas aqüíferos fissurados do semi-árido nordestino, as águas subterrâneas constituem, não raro, a única fonte de suprimento permanente (LEAL, 1999).
Segundo o Censo de 2000 (IBGE, 2003), aproximadamente 61 % da população brasileira é abastecida, para fins domésticos, com água subterrânea, sendo que 6% se auto-abastece das águas de poços rasos, 12% de nascentes ou fontes e 43% de poços profundos. Portanto, o número de poços tubulares em operação no Brasil está estimado em cerca de 300.000, com um número anual de perfurações de aproximadamente 10.000, o que pode ser considerado irrisório diante das necessidades de água potável das populações e se comparado com outros países (MMA, 2003). Os estados com maior número de poços perfurados são: São Paulo (40.000), Bahia, Rio Grande do Sul, Ceará e Piauí (LEAL, 1999).
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2. Aqüíferos
Aqüífero é uma formação geológica do subsolo, constituída por rochas permeáveis, que armazena água em seus poros ou fraturas. Outro conceito refere-se a aqüífero como sendo, somente, o material geológico capaz de servir de depositório e de transmissor da água aí armazenada. Assim, uma litologia só será aqüífera se, além de ter seus poros saturados (cheios) de água, permitir a fácil transmissão da água armazenada.
Um aqüífero pode ter extensão de poucos quilômetros quadrados a milhares de quilômetros quadrados, ou pode, também, apresentar espessuras de poucos metros a centenas de metros (REBOUÇAS et al., 2002). Etimologicamente, aqüífero significa: aqui = água; fero = transfere; ou do grego, suporte de água (HEINEN et al., 2003).
Os aqüíferos mais importantes do mundo, seja por extensão ou pela transnacionalidade, são: o Guarani - Argentina, Brasil, Paraguai, Uruguai (1,2 milhões de km2); o Arenito Núbia ­Líbia, Egito, Chade, Sudão (2 milhões de km2); o KalaharijKaroo -Namíbia, Bostwana, África do Sul (135 mil km2); o Digitalwaterway vechte - Alemanha, Holanda (7,5 mil km2); o Slovak­Karst-Aggtelek -República Eslováquia e Hungria); o Praded - República Checa e Polônia (3,3 mil km2) (UNESCO, 2001); a Grande Bacia Artesiana (1,7 milhões km2) e a Bacia Murray (297 mil km2), ambos na Austrália. Em um recente levantamento, a UNECE da Europa constatou que existem mais de 100 aqüíferos transnacionais naquele continente (ALMASSY e BUZAS, 1999 citado em UNESCO, 2001).
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2.1. Tipos de Aqüíferos
A litologia do aqüífero, ou seja, a sua constituição geológica (porosidade/permeabi­lidade intergranular ou de fissuras) é que irá determinar a velocidade da água em seu meio, a qualidade da água e a sua qualidade como reservatório. Essa litologia é decorrente da sua origem geológica, que pode ser fluvial, lacustre, eólica, glacial e aluvial (rochas sedimentares), vulcânica (rochas fraturadas) e metamórfica (rochas calcáreas), determinando os diferentes tipos de aqüíferos.
Quanto à porosidade, existem três tipos aqüíferos (figura 2.2):
FIGURA 2.2FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004)FIGURA 2.2 - TIPOS DE AQüíFEROS QUANTO À POROSIDADE
- Aqüífero poroso ou sedimentar - é aquele formado por rochas sedimentares consolidadas, sedimentos inconsolidados ou solos arenosos, onde a circulação da água se faz nos poros formados entre os grãos de areia, silte e argila de granulação variada. Constituem os mais importantes aqüíferos, pelo grande volume de água que armazenam, e por sua ocorrência em grandes áreas. Esses aqüíferos ocorrem nas bacias sedimentares e em todas as várzeas onde se acumularam sedimentos arenosos. Uma particularidade desse tipo de aqüífero é sua porosidade quase sempre homogeneamente distribuída, permitindo que a água flua para qualquer direção, em função tão somente dos diferenciais de pressão hidrostática ali existente. Essa propriedade é conhecida como isotropia.- Aqüífero fraturado ou fissural - formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da água se faz nas fraturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento tectônico. Ex.: basalto, granitos, gabros, filões de quartzo, etc. (SMA, 2003). A capacidade dessas rochas de acumularem água está relacionada à quantidade de fraturas, suas aberturas e intercomunicação, permitindo a infiltração e fluxo da água. Poços perfurados nessas rochas fornecem poucos metros cúbicos de água por hora, sendo que a possibilidade de se ter um poço produtivo dependerá, tão somente, desse poço interceptar fraturas capazes de conduzir a água. Nesses aqüíferos, a água só pode fluir onde houverem fraturas, que, quase sempre, tendem a ter orientações preferenciais. São ditos, portanto, aqüíferos anisotrópicos. Um caso particular de aqüífero fraturado é representado pelos derrames de rochas vulcânicas basálticas, das grandes bacias sedimentares brasileiras.- Aqüífero cárstico (Karst) - formado em rochas calcáreas ou carbonáticas, onde a circulação da água se faz nas fraturas e outras descontinuidades (diáclases) que resultaram da dissolução do carbonato pela água. Essas aberturas podem atingir grandes dimensões, criando, nesse caso, verdadeiros rios subterrâneos. São aqüíferos heterogêneos, descontínuos, com águas duras, com fluxo em canais. As rochas são os calcários, dolomitos e mármores.
Quanto à superfície superior (segundo a pressão da água), os aqüíferos podem ser de dois tipos (figura 2.3):
FIGURA 2.3FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004), adaptado de IGM (2001)FIGURA 2.3 - TIPOS DE AQÜÍFEROS QUANTO À PRESSÃOFONTE: Adaptado de IGM (2001)
- Aqüífero livre ou freático - é aquele constituído por uma formação geológica permeável e superficial, totalmente aflorante em toda a sua extensão, e limitado na base por uma camada impermeável. A superfície superior da zona saturada está em equilíbrio com a pressão atmosférica, com a qual se comunica livremente. Os aqüíferos livres têm a chamada recarga direta. Em aqüíferos livres o nível da água varia segundo a quantidade de chuva. São os aqüíferos mais comuns e mais explorados pela população. São também os que apresentam maiores problemas de contaminação.- Aqüífero confinado ou artesiano - é aquele constituído por uma formação geológica permeável, confinada entre duas camadas impermeáveis ou semipermeáveis. A pressão da água no topo da zona saturada é maior do que a pressão atmosférica naquele ponto, o que faz com que a água ascenda no poço para além da zona aqüífera. O seu reabastecimento ou recarga, através das chuvas, dá-se preferencialmente nos locais onde a formação aflora à superfície. Neles, o nível da água encontra-se sob pressão, podendo causar artesianismo nos poços que captam suas águas. Os aqüíferos confinados têm a chamada recarga indireta e quase sempre estão em locais onde ocorrem rochas sedimentares profundas (bacias sedimentares).
O aqüífero semi-confinado que é aquele que se encontra limitado na base, no topo, ou em ambos, por camadas cuja permeabilidade é menor do que a do aqüífero em si. O fluxo preferencial da água se dá ao longo da camada aqüífera. Secundariamente, esse fluxo se dá através das camadas semi-confinantes, à medida que haja uma diferença de pressão hidrostática entre a camada aqüífera e as camadas subjacentes ou sobrejacentes. Em certas circunstâncias, um aqüífero livre poderá ser abastecido por água oriunda de camadas semi­confinadas subjacentes, ou vice-versa. Zonas de fraturas ou falhas geológicas poderão, também, constituir-se em pontos de fuga ou recarga da água da camada confinada.
Em uma perfuração de um aqüífero confinado, a água subirá acima do teto do aqüífero, devido à pressão exercida pelo peso das camadas confinantes sobrejacentes. A altura a que a água sobe chama-se nível potenciométrico e o furo é artesiano. Numa perfuração de um aqüífero livre, o nível da água não varia porque corresponde ao nível da água no aqüífero, isto é, a água está à mesma pressão que a pressão atmosférica. O nível da água é designado então de nível freático (figura 2.4.).
FIGURA 2.4FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004)FIGURA 2.4 - REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO NÍVEL DE PRESSÃO NOS AQÜÍFEROS
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2.2 Áreas de Reabastecimento e Descarga do Aqüífero
Um aqüífero apresenta uma reserva permanente de água e uma reserva ativa ou reguladora que são continuamente abastecidas através da infiltração da chuva e de outras fontes subterrâneas. As reservas reguladoras ou ativas correspondem ao escoamento de base dos rios.
A área por onde ocorre o abastecimento do aqüífero é chamada zona de recarga, que pode ser direta ou indireta. O escoamento de parte da água do aqüífero ocorre na zona de descarga (ANA, 2001).
Zona de recarga direta: é aquela onde as águas da chuva se infiltram diretamente no aqüífero, através de suas áreas de afloramento e fissuras de rochas sobrejacentes. Sendo assim, a recarga sempre é direta nos aqüíferos livres, ocorrendo em toda a superfície acima do lençol freático. Nos aqüíferos confinados, o reabastecimento ocorre preferencialmente nos locais onde a formação portadora de água aflora à superfície.
Zona de recarga indireta: são aquelas onde o reabastecimento do aqüífero se dá a partir da drenagem (filtração vertical) superficial das águas e do fluxo subterrâneo indireto, ao longo do pacote confinante sobrejacente, nas áreas onde a carga potenciométrica favorece os fluxos descendentes.
Zona de descarga: é aquela por onde as águas emergem do sistema, alimentando rios e jorrando com pressão por poços artesianos.
As maiores taxas de recarga ocorrem nas regiões planas, bem arborizadas, e nos aqüíferos livres. Nas regiões de relevo acidentado, sem cobertura vegetal, sujeitas a práticas de uso e ocupação que favorecem as enxurradas, a recarga ocorre mais lentamente e de maneira limitada (REBOUÇAS et al., 2002).
Sob condições naturais, apenas uma parcela dessas reservas reguladoras é passível de exploração, constituindo o potencial ou reserva explotáveL Em geral, esta parcela é calculada entre 25% e 50% das reservas reguladoras (REBOUÇAS, 1992 citado em ANA, 2001). Esse volume de explotação pode aumentar em função das condições de ocorrência e recarga, bem como dos meios técnicos e financeiros disponíveis, considerando que a soma das extrações com as descargas naturais do aqüífero para rios e oceano, não pode ser superior à recarga natural do aqüífero.
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2.3 Funções dos Aqüíferos
Além de suprir água suficiente para manter os cursos de águas superficiais estáveis (função de produção), os aqüíferos também ajudam a evitar seu transbordamento, absorvendo o excesso da água da chuva intensa (função de regularização). Na Ásia tropical, onde a estação quente pode durar até 9 meses e onde as chuvas de monção podem ser bastante intensas, esse duplo serviço hidrológico é crucial (SAMPAT,2001).
Segundo o mesmo autor, os aqüíferos também proporcionam uma forma de armazenar água doce sem muita perda pela evaporação - outro serviço particularmente valioso em regiões quentes, propensas à seca, onde essas perdas podem ser extremamente altas. Na África, por exemplo, em média, um terço da água extraída de reservatórios todo ano perde-se pela evaporação. Os pântanos, habitats importantes para as aves, peixes e outras formas de vida silvestre, nutrem-se, normalmente, de água subterrânea, onde o lençol freático aflora à superfície em ritmo constante. Onde há muita exaustão de água subterrânea, o resultado é, freqüentemente, leitos secos de rios e pântanos ressecados.
Portanto, os aqüíferos podem cumprir as seguintes funções (REBOUÇAS et al., 2002):
- Função de produção: corresponde à sua função mais tradicional de produção de água para o consumo humano, industrial ou irrigação.- Função de estocagem e regularização: utilização do aqüífero para estocar excedentes de água que ocorrem durante as enchentes dos rios, correspondentes à capacidade máxima das estações de tratamento durante os períodos de demanda baixa, ou referentes ao reuso de efluentes domésticos e/ ou industriais.- Função de filtro: corresponde à utilização da capacidade filtrante e de depuração bio-geoquímica do maciço natural permeável. Para isso, são implantados poços a distâncias adequadas de rios perenes, lagoas, lagos ou reservatórios, para extrair água naturalmente clarificada e purificada, reduzindo substancialmente os custos dos processos convencionais de tratamento.- Função ambiental: a hidrogeologia evoluiu de enfoque naturalista tradicional (década de 40) para hidráulico quantitativo até a década de 60. A partir daí, desenvolveu-­se a hidroquímica, em razão da utilização intensa de insumos químicos nas áreas urbanas, indústrias e nas atividades agrícolas. Na década de 80 surgiu a necessidade de uma abordagem multidisciplinar integrada da geohidrologia ambiental.- Função transporte: o aqüífero é utilizado como um sistema de transporte de água entre zonas de recarga artificial ou natural e áreas de extração excessiva.- Função estratégica: a água contida em um aqüífero foi acumulada durante muitos anos ou até séculos e é uma reserva estratégica para épocas de pouca ou nenhuma chuva. O gerenciamento integrado das águas superficiais e subterrâneas de áreas metropolitanas, inclusive mediante práticas de recarga artificial com excedentes da capacidade das estações de tratamento, os quais ocorrem durante os períodos de menor consumo, com infiltração de águas pluviais e esgotos tratados, originam grandes volumes hídricos. Esses poderão ser bombeados para atender o consumo essencial nos picos sazonais de demanda, nos períodos de escassez relativa e em situações de emergência resultantes de acidentes naturais, como avalanches, enchentes e outros tipos de acidentes que reduzem a capacidade do sistema básico de água da metrópole em questão.- Função energética: utilização de água subterrânea aqueci da pelo gradiente geotermal como fonte de energia elétrica ou termal.- Função mantenedora: mantém o fluxo de base dos rios (WREGE,1997).
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2.4 Ocorrências no Brasil
A combinação das estruturas geológicas com fatores geomorfológicos e climáticos do Brasil resultou na configuração de 10 províncias hidrogeológicas (mapa 2.1), que são regiões com sistemas aqüíferos com condições semelhantes de armazenamento, circulação e qualidade de água (MMA, 2003). Essas províncias podem estar divididas em subprovíncias.
FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004), adaptado de MMA(2003)MAPA 2.1 - REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DAS PROVÍNCIAS HIDROGEOLÓGICAS DO BRASILFONTE: Adaptado de ONPMICPRM (1983), citado em MMA (2003)
Sendo assim, as águas subterrâneas no Brasil ocupam diferentes tipos de reservatórios, desde as zonas fraturadas do embasamento cristalino (escudo) até os depósitos sedimentares cenozóicos (bacias sedimentares), reunindo-se em três sistemas aqüíferos: porosos, fissurados e cársticos de acordo com a tabela 2.1 (LEAL, 1999). Os escudos são formados por rochas magmáticas e metamórficas e correspondem aos primeiros núcleos de rochas emersas que afloraram desde o início da formação da crosta terrestre. As bacias sedimentares são depressões preenchidas, ao longo do tempo, por detritos ou sedimentos provenientes de áreas próximas ou distantes que normalmente estão dispostas de forma horizontal (COELHO, 1996).
TABELA 2.1 - PROVÍNCIAS HIDROGEOLÓGICAS E SEUS RESPECTIVOS SISTEMAS AOÚÍFEROSTABELA 2.1FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004), adaptado de MMA, 2003FONTE: Adapatado de Rebouças (1996) e de Zoby e Matos (2002) citado em MMA (2003)
Os sistemas aqüíferos brasileiros (mapa 2.2) armazenam os importantes excedentes hídricos, que alimentam uma das mais extensas redes de rios perenes do mundo, com exceção dos rios temporários, que nascem nos domínios das rochas do embasamento geológico subaflorante do semi-árido da região Nordeste (REBOUÇAS et al., 2002), e desempenham, ainda, importante papel socioeconômico, devido à sua potencialidade hídrica (MMA,2003).
Sistemas porosos: formados por rochas sedimentares que ocupam 42% (3,6 milhões de km2) da área total do país e compreendem cinco províncias hidrogeológicas (bacias sedimentares): Amazonas, Paraná, Parnaíba-Maranhão, Centro-Oeste e Costeira. A estruturação geológica, com alternância de camadas permeáveis e impermeáveis, assegura lhes condição de artesianismo. As Bacias do Paraná, Amazonas, Parnaíba e a Subprovíncia Potiguar-Recife destacam-se pela extensão e potencialidade (ABAS, 2003).
MAPA 2.2FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004), adaptado de MMA(2003)MAPA 2.2 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DOS PRINCIPAIS AQÜÍFEROS BRASILEIROSFonte: Adaptado de MMA (2003)
- As Províncias Amazonas e Parnaíba posicionam-se como a segunda e terceira do Brasil, respectivamente, em volume de água armazenado. A pouca evaporação da Província Amazonas, motivada pela elevada umidade do ar e a cobertura florestal, contribui também para uma maior absorção das águas superficiais pelas suas rochas.- A Província Centro-Oeste compreende as Subprovíncias Ilha do Bananal, Alto Xingu, Chapada dos Parecis e Alto Paraguai, localizadas na região Centro-Oeste do país, cujos principais aqüíferos são o Aquidauana, Parecis e Botucatu.- A Província Costeira abrange praticamente toda zona costeira do Brasil, excetuando­se as porções dos Estados do Paraná, São Paulo, sul do Rio de Janeiro, norte do Pará, Ilha de Marajó e sudeste do Amapá. Essa província apresenta-se bastante diversifica da, por abranger várias bacias sedimentares costeiras, de diferentes constituições e idades geológicas. As suas subprovíncias são: Alagoas/Sergipe; Amapá; Barreirinhas; Ceará/Piauí; Pernambuco; Potiguar; Recôncavo; Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul. Os aqüíferos mais importantes são os arenitos cretáceos e terciários nas Bacias Potiguar, Alagoas e Sergipe. Os sistemas aqüíferos Dunas e Barreiras são utilizados para abastecimento humano nos Estados do Ceará, Piauí e Rio Grande do Norte. O Aqüífero Açu é intensamente explotado para atender ao abastecimento público, industrial e em projetos de irrigação (fruticultura), na região de Mossoró (RN). O Aqüífero Beberibe é explotado na Região Metropolitana do Recife, por meio de 2.000 poços que atendem condomínios residenciais, hospitais e escolas.- A Província São Francisco participa desse sistema com a parte granular-arenítica das Formações Urucuia-Areado.- A Bacia Sedimentar do Paraná [1] constitui, sem dúvida, a mais importante província hidrogeológica do Brasil, com cerca de 45% das reservas de água subterrânea do território nacional, em função da sua aptidão em armazenar e liberar grandes quantidades de água e pelo fato de se encontrar nas proximidades das regiões relativamente mais povoadas e economicamente mais desenvolvidas do país, além de possuir o maior volume de água doce em sub-superfície, com reserva estimada de 50.400 km3 de água (mapa 2.3).- Localizada no centro-leste da América do Sul, com uma superfície total de aproximadamente 1.600.000 km2 é considerada também a segunda bacia mais importante da América do Sul, constituindo-se em uma fossa muito profunda, que alcança de 6.000 a 7.000 m, ao longo do seu eixo central que se encontra abaixo do Rio Paraná. Está composta por uma impressionante seqüência de rochas sedimentares, que vão desde o Paleozóico até o Cenozóico (triássicas­-jurássicas-cretáceas) (DELGADO e ANTÓN, 2002). A porção que se encontra em território brasileiro perfaz 1.000.000 km2 e tem uma espessura máxima de 6.000 m. As formações paleozóicas apresentam baixa permeabilidade e representam sistemas aqüíferos pouco produtivos, não sendo muito satisfatórios com respeito à qualidade de suas águas. Entre os aqüíferos paleozóicos mais importantes encontram-se os arenitos Furnas, Aquiduana, Itararé e Rio Bonito. Muito mais importantes são as formações triássicas-jurássicas que se encontram separadas por um pacote basáltico de grande extensão lateral, formando um aqüífero de dimensões continentais, o Guarani, composto pelas Formações Botucatu e Pirambóia, e que constitui um dos principais sistemas aqüíferos da mesma.- A cobertura de basaltos constitui-se num aqüífero fraturado - Formação Serra Geral (com mais de 1.500 m de espessura) - que cobre o Aqüífero Guarani, de forma a reduzir sua área de exposição a apenas 10% da área total de distribuição geográfica sub-superficial. A sua extensão original estimada em 4.000.000 km2 acha-se reduzida a 1.000.000 km2, aflorando de forma praticamente contínua, sobre cerca de 56% dessa área, e, no restante, sendo recoberta pelos sedimentos dos Grupos Bauru/Caiuá (o primeiro localizado no Estado de São Paulo e o segundo, no Estado do Paraná). A grande importância econômica dos basaltos advém da reconhecida fertilidade dos solos, base de intensa exploração agropecuária característica da região e dos condicionamentos favoráveis (topográficos e geotécnicos) a implantação de hidrelétricas. A sua importância hidrogeológica decorre da relativa explorabilidade das suas zonas aqüíferas pelos meios técnicos e financeiros disponíveis. Em termos de potabilidade, as águas dos basaltos revelam uma forte tendência alcalina (pH = 5.5 e 6.5) e mineralização total inferior a 300 mg/L.- Os Grupos Bauru/ Caiuá, arenitos que cobrem cerca de 315.000 km2 da Formação Serra Geral, apresentam uma espessura média de 100 m, que contêm água geralmente de boa qualidade. Devido ao baixo custo de captação, esses dois aqüíferos são intensamente explorados. Em 1999 já existiam mais de 16.000 poços tubulares, 2/3 dos quais captando o Aqüífero Bauru (LEAL, 1999), de modo a garantir o abastecimento doméstico e parte das demandas de pequenas indústrias da região. Essa condição advém do fato de ser um sistema livre, local e ocasionalmente freático e é submetido a uma abundante recarga. Contudo, essa condição faz com que esse manancial seja potencialmente muito vulnerável aos agentes polui dores provenientes das atividades agro­industriais, principalmente. As seqüências arenosas e argilosas alternadas do Grupo Bauru no Brasil, depositadas sobre o pacote de rochas vulcânicas (basaltos) durante o cretáceo superior correspondem às Formações Quebrada Monardes na Argentina; Acaray no Paraguai e Mercedes-Ascencio no Uruguai, (ARAÚJO et aI., 1999 citado por REBOUÇAS et al., 2002a).- Outros importantes aqüíferos da Província do Paraná são: Marizal, São Sebastião (com espessura de mais de 3.000 m) e Ilhas (2.500 m).
Sistemas fraturados ou fissurados: ocupam uma área de cerca de 4,6 milhões de km2, correspondente a 53,8% do território nacional. Compreendem as Províncias Hidrogeológicas dos Escudos Setentrional, Central, Oriental e Meridional. As duas primeiras províncias com rochas fraturadas do embasamento apresentam razoáveis possibilidades hídricas, devido aos altos índices pluviométricos da área. A Província Oriental está dividida em duas sub-províncias (Nordeste e Sudeste). A Província Meridional, em Santa Catarina e no Rio Grande do Sul é de substrato alterado. Os altos índices pluviométricos da região asseguram a perenização dos rios e contribuem para a recarga dos aqüíferos, cujas reservas são, em parte, restituídas à rede hidrográfica (MMA,2003).
Esse sistema apresenta reservas de águas subterrâneas da ordem de 10.080 km3 (REBOUÇAS, 1988 citado por LEAL, 1999). As águas são de boa qualidade química, podendo ocorrer localmente teores de ferro acima do permitido. No domínio do embasamento cristalino subaflorante, como na Província Hidrogeológica Escudo Oriental do Nordeste onde está localizada a região semi-árida - há pequena disponibilidade hídrica, devido à formação de rochas cristalinas. É freqüente observar teor elevado de sais nas águas dessa região, o que restringe ou impossibilita seu uso (MMA, 2003). Nesse domínio subaflorante é que nascem os rios temporários.
Sistemas cársticos: formados pelo sistema cárstico-fissural da Província Hidrogeológica do São Francisco, e pela Formação Jandaíra (subprovíncia Potiguar). Inclui os domínios do calcário do Grupo Bambuí com mais de 350.000 km2 nos Estados da Bahia, Goiás e Minas Gerais e a Formação Caatinga. As profundidades do desenvolvimento cárstico são muito variáveis, com média em torno de 150 m. Enquanto o Bambuí pode fornecer vazões superiores a 200 m3jh, o Jandaíra, apresenta vazões muito baixas (geralmente inferiores a 3,5 m3jh). Outro importante aqüífero cárstico é o Pirabas com profundidade média de 220 m e vazão de 135 m3jh (MMA, 2003) e a Formação Capiru do Grupo Açungui, com vazão média 180 m3jh e profundidade média de 60 m.
MAPA 2.3FONTE: BOSCARDIN BORGHETTI et al. (2004), adaptado de Paulipetro(1981)MAPA 2.3 – MAPA GEOLÓGICO SIMPLIFICADO DA BACIA DO PARANÁFonte: Modificado de Paulipetro (1981)
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2.5 Impactos Ambientais sobre os Aqüíferos
O manancial subterrâneo acha-se relativamente melhor protegido dos agentes de contaminação que afetam rapidamente a qualidade das águas dos rios, na medida em que ocorre sob uma zona não saturada (aqüífero livre), ou está protegido por uma camada relativamente pouco permeável (aqüífero confinado) (REBOUÇAS, 1996). Mesmo assim, está sujeito a impactos ambientais (CPRM, 2002), tais como:
- Contaminação: a vulnerabilidade de um aqüífero refere-se ao seu grau de proteção natural às possíveis ameaças de contaminação potencial, e depende das características litológicas e hidrogeológicas dos estratos que o separam da fonte de contaminação (geralmente superficial), e dos gradientes hidráulicos que determinam os fluxos e o transporte das substâncias contaminantes através dos sucessivos estratos e dentro do aqüífero (CALCAGNO, 2001). A contaminação ocorre pela ocupação inadequada de uma área que não considera a sua vulnerabilidade, ou seja, a capacidade do solo em degradar as substâncias tóxicas introduzidas no ambiente, principalmente na zona de recarga dos aqüíferos. A contaminação pode se dar por fossas sépticas e negras; infiltração de efluentes industriais; fugas da rede de esgoto e galerias de águas pluviais; vazamentos de postos de serviços; por aterros sanitários e lixões; uso indevido de fertilizantes nitrogenados; depósitos de lixo próximos dos poços mal construídos ou abandonados. Entretanto, a mais perigosa, é a contaminação provoca da por produtos químicos, que acarretam danos muitas vezes irreversíveis, causando enormes prejuízos, à medida que impossibilita o uso das águas subterrâneas em grandes áreas (MUSEU DO UNA, 2003).- Superexplotação ou superexploração (sobreexplotação ou sobreexploração) de aqüíferos: é a extração de água subterrânea que ultrapassa os limites de produção das reservas reguladoras ou ativas do aqüífero, iniciando um processo de rebaixamento do nível potenciométrico que irá provocar danos ao meio ambiente ou para o próprio recurso. Portanto, a água subterrânea pode ser retirada de forma permanente e em volumes constantes, por muitos anos, desde que esteja condicionada a estudos prévios do volume armazenado no subsolo e das condições climáticas e geológicas de reposição (DRM, 2003).
Além da exaustão do aqüífero, a superexplotação pode provocar:
- indução de água contaminada causada pelo deslocamento da pluma de poluição para locais do aqüífero;- subsidência de solos, definida como "movimento para baixo ou afundamento do solo causado pela perda de suporte subjacente", provocando uma compactação diferenciada do terreno que leva ao colapso das construções civis;- avanço da cunha salina definida como o avanço da água do mar em subsuperfície sobre a água doce, salinizando o aqüífero, em áreas litorâneas (MELO et aL, 1996, citado em CPRM, 2002). Sem dúvida, a maioria dos aqüíferos costeiros são suscetíveis à intrusão salina, que geralmente resulta da sobreexplotação em poços muito próximos do mar. Algumas das cidades que tiveram problemas de salinização de seus poços são, entre outras: Lima (Peru); Santa Marta (Colombia); Coro (Venezuela); Rio Grande e Natal (Brasil) e Mar deI Plata (Argentina). No caso de Buenos Aires-La Plata, o problema de salinização se deve ao conteúdo de sais de uma formação costeira (DELGADO e ANTÓN, 2002). O crescimento desordenado do número de poços tem provocado significativos rebaixamentos do nível de água e problemas de intrusão salina em Boa Viagem, no Recife (MMA,2003).
O desenvolvimento de poderosas bombas elétricas e a diesel permitiu a capacidade de extrair água dos aqüíferos com maior rapidez do que é substituída pela chuva, sem considerar, ainda, que os aqüíferos têm diferentes taxas de recarga, alguns com recuperação mais lenta que outros (CEPIS, 2000).
Calcula-se que a extração anual dos aqüíferos é de 160 bilhões de metros cúbicos (160 trilhões de litros) no mundo (POSTEL, 1999 citado por BROWN, 2003).
Em quase todos os continentes, muitos dos principais aqüíferos estão sendo exauridos com uma rapidez maior do que sua taxa natural de recarga. A mais severa exaustão de água subterrânea ocorre na Índia, China, Estados Unidos, Norte da África e Oriente Médio, causando um déficit hídrico mundial de cerca de 200 bilhões de metros cúbicos por ano (SAMPAT,2001).
Existem diversos exemplos no mundo de esgotamento de aqüíferos por superexplotação para uso em irrigação. O esgotamento das águas subterrâneas já provocou o afundamento dos solos situados sobre os aqüíferos na cidade do México e na Califórnia, Estados Unidos, assim como em outros países (CEPIS, 2000).
No Brasil, como não há legislação específica que discipline o uso das águas subterrâneas e coíba a abertura de novos poços, essa franquia de ordem legal tem contribuído para problemas de superexplotação (BROWN, 2003). Outro fator que está provocando o comprometimento da qualidade e disponibilidade hídrica dos aqüíferos reside na ocupação inadequada de suas áreas de recarga (CAVALCANTE e SABADIA, 1992, citado em CPRM, 2002).
Nos Estados Unidos, segundo um estudo da BBC Mundo (2003), verificou-se que o maior aqüífero desse país, o Ogallala, está empobrecendo a uma taxa de 12 bilhões de m3 ao ano. A redução total chega a uns 325 bilhões de m3, um volume que iguala o fluxo anual dos 18 rios do estado do Colorado. O Ogallala se estende do Texas a Dakota do Sul e suas águas alimentam um quinto das terras irrigadas dos Estados Unidos. Muitos fazendeiros nas pradarias altas estão abandonando a agricultura irrigada ao se conscientizarem das conseqüências de um bombeamento excessivo e de que a água não é um recurso inesgotável.
A utilização de poços, fontes e vertentes deve ter a orientação de um profissional habilitado nessa área, de modo que o seu uso não comprometa o uso futuro desses recursos (seja por uma possível contaminação ou a exploração de uma vazão superior à admissível), e nem exponha a saúde da população abastecida a possíveis doenças de origem ou veiculação hídrica, devido à utilização de mananciais inadequados ou contaminados. Em suma, a compatibilização do uso dessa importante alternativa estratégica de abastecimento com as leis naturais que governam a sua ocorrência e reposição, além de proteger as áreas de recarga de possíveis contaminações poderá garantir a sua preservação e uso potencial pelas gerações futuras (SILVA, 2003). Além disso, conhecer a disponibilidade dos sistemas aqüíferos e a qualidade de suas águas é primordial ao estabelecimento de política de gestão das águas subterrâneas (LEAL, 1999).
[1] 1 A Bacia Sedimentar do Paraná ocorre nos quatro países da área de abrangência do Aqüífero Guarani e é exatamente onde se localiza este aqüífero.
Fonte: Livro "O Aqüífero Guarani" de autoria de Nádia Rita Boscardin Borguetti, José Roberto Borghetti e Ernani Francisco da Rosa Filho - website: www.oaquiferoguarani.com.br
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