MAPEAMENTO DA VUNERABILIDADE DO AQUIFERO DO PARQUE ESTADUAL DO BACANGA: COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DRASTIC, GOD E SINTACS

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1 MAPEAMENTO DA VUNERABILIDADE DO AQUIFERO DO PARQUE ESTADUAL DO BACANGA: COMPARAÇÃO ENTRE OS MÉTODOS DRASTIC, GOD E SINTACS Karina Suzana Feitosa Pinheiro 1 & Matheus Moura Garcês 2 Resumo Este estudo tem por objetivo mapear a vulnerabilidade do aquífero no Parque Estadual do Bacanga - PEB, na Ilha do Maranhão, através da comparação entre os métodos DRASTIC, GOD e SINTACS. A área do PEB abriga uma bateria de 14 poços tubulares, e juntamente com os reservatórios do Batatã e Prata em seu interior, fornecem água doce potável para 20 bairros do centro histórico e adjacência no município de São Luís. Nos últimos anos o parque vem sofrendo uma pressão em seu entorno pela urbanização. O mapeamento foi realizado considerando os dados de 14 poços contidos no interior do PEB e 25 no entorno deste. A partir dos métodos propostos os índices de vulnerabilidades foram espacializados por meio do software Surfer, 7.0. Após analise dos resultados, e comparação entre os métodos, verificou-se que os métodos GOD e o DRASTIC demonstram quais as áreas mais sensíveis à contaminação, indicando assim zonas como mais ou menos capazes reter a chegada de poluentes. Palavras-Chave Vulnerabilidade, água subterrânea, aquifero MAPPING OF VULNERABILITIES OF THE BACANCA STATE PARK AQUIFERO: COMPARISON BETWEEN THE DRASTIC METHODS, GOD AND SINTACS Abstract This study aims to map the vulnerability of the aquifer in the State Park of the Bacanga - PEB, on the island of Maranhão, through the comparison between the methods, GOD and DRASTIC SINTACS. The area houses a 14 battery PEB tube wells, and along with the tanks of Batatã and Prata inside, provide clean fresh water for 20 neighborhoods of the historic centre and neighbourhood in the city of São Luís. In recent years the Park has been suffering some pressure on their environment by urbanization. The mapping was performed considering the data of 14 wells contained inside the PEB and 25 in this environment. From the proposed methods vulnerability indices were spacialization through the software Surfer, 7.0. After review of the results and comparison between the methods, it was found that the methods GOD and the DRASTIC demonstrate what areas more sensitive to contamination, indicating areas as more or less able to retain the arrival of pollutants. Keywords Vunerability, groundwater, aquifer INTRODUÇÃO No Estado do Maranhão, das águas doces, mais de 97% ocorrem em mananciais subterrâneos. O Estado possui um potencial hídrico superficial de 84,7 Km³/ano, ou seja, corresponde a 45,49% do Potencial Hídrico Superficial (PHS) do nordeste brasileiro, significa que 2,8% do PHS do MA equivale a 45,49% do PHS da região nordeste. Do abastecimento de água no interior do Estado, 1 Professora Assistente do Curso de Geografia da Universidade Estadual do Maranhão, karina@cecen.uema.br. 2 Aluno bolsista BIC/FAPEMA do Curso de Geografia da Universidade Estadual do Maranhão, matheus_moura025@hotmail.com XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 75% deste, são através dos mananciais subterrâneos e 25% são através de mananciais superficiais. Na capital do Estado, São Luís, localizada na ilha do Maranhão, 57% do abastecimento de água é através de mananciais superficiais e 43%, mananciais subterrâneos. Cerca de 75% da população maranhense residente nos municípios continentais e estes são abastecidas por água subterrânea. Na capital (São Luís), o percentual de água subterrânea atinge 43% para o uso humano e próximo de 100% para o uso industrial. A ilha do Maranhão situada no arquipélago de ilhas do Golfão Maranhense com mais de 1000 km² é composta pelos municípios de São José de Ribamar, Raposa, Paço do Lumiar e São Luís. Juntos, estes municípios perfazem uma população em torno de habitantes (IBGE, 2014), e seus espaços vêm sendo ocupados sem prévio conhecimento das vulnerabilidades e potencialidades do seu meio físico. O Sistema de Abastecimento de Água de São Luís é composto de 02 (duas) Estações de Tratamento de Água Convencional (Italuís e Sacavém), 02 (duas) Estações de Tratamento de Água com Fluxo Ascendente (Olho D Água e Cururuca) e 312 (trezentos e doze) poços tubulares profundos (CAEMA, 2008). O sistema Italuís capta água do Rio Itapecuru e está localizado no Km 56 da BR 135. Já o sistema Sacavém é abastecido pela Barragem do Batatã, Rio da Prata e Mãe Isabel. O Rio Jaguarema abastece o sistema Olho D Água. Enquanto o Rio Antônio Esteves abastece o sistema Cururuca. E o sistema Paciência é abastecido por duas baterias de poços designados Paciência I e II (CAEMA, 2008). Neste contexto de abastecimento, o Parque Estadual do Bacanga PEB, com uma área de hectares, abriga mananciais superficiais de agua doce, e é uma área de recarga, subterrânea. O parque, localizado na região norte do Estado, cujo clima segundo Thorntwaite (1948), caracteriza-se como Úmido do tipo (B1), com moderada deficiência de água no inverno, entre os meses de junho a setembro, possui em sua área uma cobertura vegetal caracterizada por: capoeira, floresta, com portes arbóreos de médio a alto, e floresta de mangue (DRUMMONDE; MALHEIROS, 2008). Na área do PEB, a litologia é essencialmente sedimentar e em geral estratificada, inconsolidada, bastante porosa, permeável e de baixa resistência à erosão, sendo a superfície representada por arenitos muito friáveis. As características geológica geotécnica são composta pelas fácies arenosa, argilo-arenosa e argilosa com relevos formados por tabuleiro, colinas, planícies fluviais e fluvio-marinhas por onde ocorre a infiltração das águas pluviais. (PEREIRA et al, 2011). O sistema aquífero na área do parque é constituído basicamente pela formação Barreiras. É um aquífero descontínuo muito heterogêneo, com locais de alto e de baixo potencial explorável. A vazão especifica média dos poços tubulares na área é de l/h/m. (CAEMA, 2009). O aquífero Barreiras é considerado livre a semi confinado e se acha influenciado pelas feições topográficas do terreno, drenando suas águas para os locais de menores altitudes. Nestes locais, em geral, o lençol subterrâneo aflora, dando origem as fontes de contato ou surgentes. Em regras gerais, correspondem às nascentes de pequenos córregos. Por sua vez, outras fontes, surgem ao longo do percurso aumentando seu volume e, por fim, constituindo os rios perenes da área, mais ou menos, caudalosos, que constituem, portanto, os principais exutórios do aquífero (SOUSA, 1997). Na área do parque a litologia deste aquífero é constituída, a partir da base, por arenitos inconsolidados, vermelhos e amarelados, siltitos amarelados a ocre e argilitos caulínicos. Nos clásticos há ocorrências de conglomerados de matacões e blocos de arenito médio a grosso, quartzoso com ocorrência de ferruginação. A área do PEB abriga uma bateria de 14 poços tubulares, e juntamente com os reservatórios do Batatã e do Prata em seu interior, fornecem água doce potável para 20 bairros do centro histórico e adjacência. O aquífero nesta área é de grande importância para o abastecimento público, e nos XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 últimos anos vem sofrendo uma pressão em seu entorno pela urbanização, que cresce de forma periférica ao parque (Figura 1). Neste sentindo, este trabalho tem por objetivo mapear a vulnerabilidade do aquífero no Parque Estadual do Bacanga, através da comparação entre os métodos DRASTIC, GOD e SINTACS. METODOLOGIA Figura 1 Localização do Parque Estadual do Bacanga, São Luís MA Fonte: Pereira, 2010 A partir do acervo da Companhia de Água e Esgoto do Maranhão CAEMA, da SUDENE (1972), da Secretaria de Meio Ambiente SEMA (2012) e da Prefeitura de São Luís (2012) organizou-se em planilhas no Excel, um banco com dados de 39 poços, sendo 14 destes do interior do PEB, e 25 do seu entorno. Os dados foram: coordenadas geográficas, profundidade, nível estático (NE), nível dinâmico (ND) e vazão (Q). Além dessas informações, considerou-se para este estudo: a infiltração anual do PEB (157,86 mm) calculado por Pereira et. al (2011), assim como o perfil construtivo dos poços do acervo da CAEMA (1992), o mapa de declividade do PEB elaborado por Bezerra (2011), e o valor médio da condutividade hidráulica (1,7 km/dia) dos poços estudados na área do parque pela SUDENE (1992). A determinação dos parâmetros dos métodos de vulnerabilidade foi de acordo com o proposto Aller et al. (1987) para o método DRASTIC, Foster e Hirata (1988) para o método GOD e Civita et. al. (2000) para o método SINTACS. Os mapas de vulnerabilidade do aquífero do PEB foram elaborados após o calculo dos índices em planilha no Excel. Os mapas foram gerados no Programa SURFER 7.0 considerando-se o método estatístico de Krigagem para espacialização dos dados dos 39 poços estudados. Após a elaboração dos mapas de vulnerabilidade, estes foram comparados e fez-se uma análise verificando XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 a sensibilidade dos métodos, de forma a traduzir o comportamento natural do aquífero a poluição de contaminantes. MÉTODO GOD O método GOD foi desenvolvido por Foster e Hirata (1988) com o objetivo de avaliar a vulnerabilidade natural do aquífero à carga poluidora proveniente de atividades antrópicas de superfície, constituindo uma importante ferramenta para o planejamento urbano e ordenamento territorial. Esta metodologia considera os seguintes parâmetros: O primeiro parâmetro (G) grau de confinamento do aquífero: está relacionado à pressão exercida no aquífero, ou seja, o grau de confinamento hidráulico, podendo ser atribuída notas que variam de 0 a 1,0 de acordo com a classificação do aquífero em: não confinado (livre); não confinado coberto (livre coberto); semiconfinado (confinado drenante); confinado artesiano (confinado não drenante surgente) ou nenhum no caso de não existir aqüífero. O segundo parâmetro (O) grau de consolidação da zona não saturada: relaciona as características litológicas e o grau de consolidação da zona não saturada ou camadas confinantes, atribuindo valores que variam de 0,4 a 1,0. O parâmetro (D) profundidade do nível estático: atribui valores que variam de 0,6 a 1,0 de acordo com a profundidade do nível freático (não confinado) ou a profundidade do topo do aqüífero (confinado). Os três valores atribuídos na classificação são multiplicados entre si e o valor final integrado indica o índice de vulnerabilidade que deve ser atribuído à área estudada. A classificação do índice de vulnerabilidade varia de 0,0 (desprezível) até 1,0 (extrema). MÉTODO DRASTIC Apoiado pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, Aller et al., desenvolveu em 1987 o método DRASTIC (BRACHO et al., 2004). A principal finalidade deste método é estimar a vulnerabilidade intrínseca da água subterrânea. O DRASTIC permite encontrar um valor numérico para cada ponto da área de trabalho de acordo com a seguinte equação: DRASTIC = (Di x Dp)+ (Ri x Rp) + (Ai x Ap) + (Si x Sp) + (Ti x Tp) + (Ii x Ip) +(Ci x Cp) 1 Onde i é valor atribuído ao parâmetro e p o seu peso. A cada um dos parâmetros atribui-se valores i que variam de 1 a 10 cujo valor se relaciona diretamente com o potencial de poluição e um peso p que varia de 1 a 5 refletindo a importância relativa. Neste estudo foi utilizado peso normal. A vulnerabilidade à poluição de águas subterrâneas é tanto maior quanto maior for o índice DRASTIC. A Figura 2 mostra a relação entre o valor do índice e a vulnerabilidade. Figura 2 Escala de vulnerabilidade intrínseca com seus respectivos intervalos propostos para usuários do método DRASTIC, com base nas cargas variáveis determinadas por Aller et al. (1987). XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 MÉTODO SINTACS O método SINTACS, desenvolvido por Civita et. al. (2000), baseou-se no método DRASTIC e utiliza os mesmos parâmetros. Ele foi adequado as características hidrogeológicas da Itália, e ao requerimento de um mapeamento de maior detalhe. Os parâmetros desse método são os seguintes: S: Profundidade do aquífero. Equivalente a D no DRASTIC. I: Infiltração. Equivalente a R no DRASTIC. N: Impacto da zona vadosa. Equivalente a I no DRASTIC. T: Tipo de solo. Equivalente a S no DRASTIC. A: Litologia do aquífero. Equivalente a A no DRASTIC. C: Condutividade hidráulica. Equivalente a C no DRASTIC. S: Declive. Equivalente a T no DRASTIC. O método SINTACS atribui a cada parâmetro um índice de 1 a 10. O resultado final é um cálculo do índice de vulnerabilidade, que resulta do somatório dos sete parâmetros, cada um multiplicado por um peso respectivo, resultará em uma das seis classes de vulnerabilidade (Tabela 1). Tabela 1. Classes de vulnerabilidade do índice SINTACS RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir da análise do mapa de vulnerabilidade pelo Método GOD observa-se que o Parque Estadual do Bacanga apresentou três classes de vulnerabilidade: baixa, média e alta com índices variando de (0,28 a 0,70). O setor dentro do PEB que apresentou maior vulnerabilidade foi a NE, onde os poços existentes sofrem maior pressão devido a ocupação urbana em seu entorno, além de apresentarem uma baixa profundidade e um Nível Estático (NE) mais próximo da superfície, colaborando, assim, com a susceptibilidade a contaminação. Média vulnerabilidade encontra-se a L e SO na área, enquanto que na parte central do parque a mais baixa vulnerabilidade (Figura 3). Analisando, os dados para calculo do índice GOD, verifica-se que os valores do NE condicionou a variabilidade do índice, de baixo a alto, uma vez que o aquífero Barreira presente na área é predominantemente livre e o tipo de material litológico que constitui a zona vadosa, é essencialmente arenito, não tendo muita variação. O uso do método DRASTIC apresentou duas classes de vulnerabilidade para a área do parque: média e alta, sendo o setor de alta vulnerabilidade a NE da área, igualmente ao índice GOD (Figura 4). Neste índice a profundidade do nível estático também influenciou a variabilidade, devido o nível estático estar mais próximo a superfície, menor a barreira à penetração de contaminantes. Essa condição ocorre nos poços a nordeste da área, indicando maior vulnerabilidade do aquífero neste setor do parque. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Índice GOD ÍNDICE DRASTIC MÁX MÁX MÍN. MÍN. Projeção Universal Transversa de Mercato Meridiano de Origem: 45oW Gr. Zona:23 SAD Projeção Universal Transversa de Mercato Meridiano de Origem: 45oW Gr. Zona:23 SAD Figura 3 Mapa de Vulnerabilidade das águas subterrâneas do PEB (Índice GOD) Figura 4 Mapa de Vulnerabilidade das águas subterrâneas do PEB (Índice DRASTIC). O uso do método SINTACS apresentou apenas uma classe de vulnerabilidade: alta com valores do índice > 210, para todos os 39 poços estudados, variando de 660 a 880. Contrário aos métodos anteriores, espacialmente, a maior vulnerabilidade não se encontra a NW na área, e sim mais na parte centro-norte do parque. A parte nordeste do parque, em cor azul no mapa (Figura 5), apresentou para este índice, o lugar com valores variando de 660 a 680, ainda assim, alta vulnerabilidade (Figura 5) Índice SINTACS MÁX MÍN. Projeção Universal Transversa de Mercato Meridiano de Origem: 45oW Gr. Zona:23 SAD Figura 5 Mapa de Vulnerabilidade das águas subterrâneas do Parque Estadual do Bacanga. Comparando os mapas finais GOD, DRASTIC e SINTACS verifica-se que através do método GOD, a área da bacia apresenta na sua maioria média vulnerabilidade, além do comportamento de vulnerabilidade baixa; e que, a maior vulnerabilidade no parque encontra-se a NE da área, e que esta relaciona-se a profundidade da agua nos poços, menos profunda. Através do método DRASTIC a maioria do parque igualmente ao GOD apresenta vulnerabilidade média, e ainda apresenta vulnerabilidade alta localizada, também a NE. Ambos os métodos GOD e XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 DRASTIC apresentaram um comportamento semelhante, com vulnerabilidade média predominantemente no parque, e de forma setorizada, a NE (alta vulnerabilidade) e a L e SO (média vulnerabilidade). No entanto, o método SINTACS, apesar de apresentar um resultado mais restritivo para a área do parque como um todo, com alta vulnerabilidade, nos chama atenção um resultado a NE na área não condizente com os métodos anteriores, indicando que este setor no parque é ainda mais rigoroso com relação a vulnerabilidade, conforme resultados dos métodos anteriores, e que esta diretamente relacionado a profundidade do nível estático. Acredita-se, que esta diferença esteja relacionada a multiplicação da infiltração média anual no parque de 157,88 mm pelo peso neste índice, não favorecendo um melhor resultado. CONCLUSÃO O uso dos métodos mostrou-se satisfatório para analise da vulnerabilidade, no entanto, o método SINTACS apesar de mais rigoroso, com alta vulnerabilidade para a área como um todo, de forma setorizada não se apresentou como o melhor método a ser considerado. Os métodos GOD e DRASTIC, apresentaram melhor resultado, assemelhando-se, inclusive, em comportamento na área, contribuindo assim para ações de preservação das águas subterrâneas e no gerenciamento ambiental da área por zonas ou setores no parque. Após a comparação dos métodos GOD e DRASTIC, constata-se que os mapas de vulnerabilidade sugerem, que o setor a nordeste do parque aquífero é mais vulnerável à contaminação do que o interior do parque, e que necessita de especial atenção, principalmente porque está mais próximo da urbanização. Os métodos GOD e o DRASTIC demonstram quais as áreas mais sensíveis à contaminação, indicando assim zonas como mais ou menos capazes reter a chegada de poluentes. Esse é um estudo preliminar, que devidamente interpretado poderá ser utilizado pela sociedade e órgãos competentes como uma ferramenta do planejamento do uso e ocupação do solo, na bacia do rio Bacanga, onde o parque esta inserido, e especificamente para o Parque Estadual do Bacanga, que vem sofrendo pressão constante pela urbanização em seu entorno. Para continuidade da pesquisa, ou trabalhos futuros, sugere-se que as variáveis sejam determinadas em condições climáticas distintas, ou seja, considerando os períodos chuvoso e seco na região, assim como determinar a infiltração, em vários setores no parque, ao invés de trabalhar com um valor médio, dentre outras variáveis. Além de que, se possível, trabalhar com um número maior de poços, e que seja ponderando a bacia hidrográfica do rio Bacanga. REFERENCIAS ALLER, L.; BENNETT, T.; LEHR, J. H.; PETTY, R.J., e HACKETT G. DRASTIC: "A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeologic settings."nwwa/epa Series, EPA-600/ , p , CAEMA. Áreas abastecidas pelos sistemas da CAEMA. Disponível em: < Acesso em 18 mar CIVITA, M.; DE MAIO, M.. "Valutazione e cartografia automatica della vulnerabilità degliacquiferi all inquinamento con il sistema parametrico. SINTACS R5 a new parametric system XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

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