ANÁLISE HIDROGEOLÓGICA E HIDROQUÍMICA DO AQUÍFERO CÁRSTICO NO MUNICÍPIO DE LARANJEIRAS, SERGIPE.

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1 ANÁLISE HIDROGEOLÓGICA E HIDROQUÍMICA DO AQUÍFERO CÁRSTICO NO MUNICÍPIO DE LARANJEIRAS, SERGIPE. Samiramisthaís Souza Linhares 1 ; José Walter de Aragão Meneses 2 ; José Antônio Pacheco de Almeida 3 ; José Albuquerque Cunha 4 & Rosa Helena Leite Santos 5 RESUMO A demanda de água de boa qualidade vem aumentando à medida que o crescimento populacional chega a números surpreendentes. Este trabalho foi desenvolvido no município de Laranjeiras, tendo como foco à busca de alternativas futuras para o atendimento da demanda do abastecimento de água, e conhecimento das particularidades hidrológicas dos aquíferos cársticos desta região. Na área de estudo pode se distinguir dois domínios hidrogeológicos: o aquífero granular formado pelos sedimentos finos a grossos com níveis argilosos e conglomeráticos do Grupo Barreiras e Formações Superficiais Cenozoicas e o das rochas carbonáticas do Grupo Sergipe, Formações Cotinguiba e Riachuelo. A metodologia aplicada neste trabalho se baseou através de dados de poços da Companhia de Saneamento de Sergipe DESO, que gerou um banco de dados com informações referentes ao perfil do poço, dados de vazão e análises químicas. A partir dessas informações foram gerados diagramas de Piper que classificaram as análises como águas bicarbonatadas cálcicas ou magnesianas, correspondendo a um total de 67,6% e as demais amostras foram classificadas como aguas sulfatadas ou cloretadas cálcicas ou magnesianas, representando 32,4%. São águas duras, em sua totalidade, entretanto são consideradas de qualidade, ser utilizada para diversos fins, necessitando apenas um tratamento simplificado. PALAVRAS-CHAVE: Hidrogeologia, Hidroquímica, Cárstico. ABSTRACT The demand for good quality water is increasing as the population growth reaches staggering numbers. This work was conducted in the city of Laranjeiras, focusing on the search for alternatives to meet future demand for water supplies, and knowledge of the hydrological 1 Mestranda em Recursos Hídricos na Universidade Federal de Sergipe; Avenida Adélia Franco, 3720, Nápoles, 301 Inácio Barbosa, CEP: , Aracaju - SE; ; samiraslinhares@yahoo.com.br. 2 Geólogo na Companhia de Saneamento de Sergipe; Rua Campo do Brito; 331 Treze de Julho, CEP: , Aracaju SE ; jwameneses@yahoo.com.br 3 Docente de Geologia na Universidade Federal de Sergipe; Avenida Marechal Rondon, S/N Jardim Rosa Elze, CEP: , São Cristóvão SE; ; 4 Geólogo na Companhia de Desenvolvimento de Recursos Hídricos e Irrigação de Sergipe; Rua T nº103 Conj. Lourival Batista América, CEP: , Aracaju SE; ; jalbuquerquec@yahoo.com.br 5 Geóloga; Avenida Adélia Franco, 3720, Nápoles, 301, CEP: , Aracaju - SE, ; rosahelena_geo@yahoo.com.br 1

2 characteristics of karst aquifers in this region. In the study area can distinguish two hydrogeological domains: the granular aquifer formed by fine to coarse sediments with clayey levels and the conglomeratic formations Surface Barriers and Cenozoic carbonate rocks of the Group and the Group of Sergipe, and Formations Riachuelo Cotinguiba. The methodology applied in this work was based well data through the Sanitation Company of Sergipe - DESO, which generated a database with information pertaining to well logs, flow data and chemical analysis. From this information diagrams Piper who rated the analyzes as calcic or magnesian bicarbonate waters, with a total of 67.6 % and the remaining samples were generated were classified as sulfated or chlorinated waters calcic or magnesian, representing 32.4 %. Are hard water, in its entirety, however, are considered quality to be used for various purposes, requiring only a simplified treatment. KEYWORDS : Hydrogeology, Hydrochemistry, karst 1. INTRODUÇÃO A crise ambiental revela - se através da escassez crescente e degradação dos recursos naturais comprometendo a qualidade dos mesmos. Nas últimas décadas, a disponibilidade hídrica para atender o abastecimento público tem se tornado insuficiente, devido ao rápido crescimento populacional, associado à aceleração da economia e o desenvolvimento cultural, fazendo com que outras necessidades sejam incorporadas resultando em impactos diversificados e de maior amplitude. De todos os recursos naturais, a água é o principal elemento da vida, sendo assim é o recurso que mais recebe pressão, seja pelo comprometimento da qualidade ou pela demanda crescente por parte da humanidade. Dentre as reservas de disponibilidade hídrica para consumo humano, destacam-se as águas subterrâneas, além da abundância, essa reserva possui vantagens em relação a águas superficiais, tais como: apresenta uma relativa estabilidade físico-química e biológica, não sofre influência climática e sua exploração não necessita de grandes investimentos, Feitosa (2000). Segundo o Brasil das Águas (2012), o Brasil possui 12% da água potável do planeta, possuindo assim a maior reserva de água doce do mundo. Além disso, o país possui dois terços do território formado por rochas que apresentam boas condições para infiltração da água e formação de aquíferos. O Estado de Sergipe apresenta um enorme campo para o crescimento do uso da água subterrânea, entretanto a falta de estudos mais avançados dificulta o seu potencial. Segundo o Atlas 2

3 de Recursos Hídricos de Sergipe (2011), atualmente no estado encontra-se aproximadamente 4000 poços cadastrados para exploração, entre desativados e em fase de operação. Este trabalho tem como finalidade a análise do potencial hidrogeológico nas áreas da Grande Aracaju, no município de Laranjeiras, tendo como foco à busca de alternativas futuras para o atendimento da demanda do abastecimento de água, e conhecimento das particularidades hidrológicas dos aquíferos cársticos, além promover a integração de técnicas de análise baseadas em imagens de satélite e fotos aéreas, para o mapeamento de aquíferos no terreno cárstico, aplicando e desenvolvendo novas técnicas geológicas que possam ser úteis na melhor caracterização de aquíferos na locação de poços mais produtivos nesses terrenos e avaliação hidroquímica e potencialidade dos aquíferos presentes na região. 2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 2.1. Localização e Geologia da área A área de estudo compreende ao município de Laranjeiras, que se encontra localizado na região leste do Estado de Sergipe, entre as latitudes e Sul e as longitudes e Oeste, ocupando uma área aproximada de 163,4 km 2 (vide mapa de situação, figura 1). Limita-se a norte com os municípios de Maruim e Riachuelo, a sul com Nossa Senhora do Socorro, a oeste com Areia Branca e Itaporanga d Ajuda e a leste com Santo Amaro das Brotas. WGS

4 Figura 1. Mapa de Localização O município está inserido na bacia hidrográfica do rio Sergipe que possui uma área segundo o Atlas de Recursos Hídricos (2011) de 3672,62 Km², mais especificamente na sub-bacia do rio Cotinguiba, sendo o seu curso d água principal o rio homônimo ao nome da Sub-bacia o que atravessa todo o município de Laranjeiras, como pode ser observado na figura 2. WGS - 84 Figura 2. Mapa das Bacias Hidrográficas de Sergipe e das Drenagens da região estudada. Segundo CPRM (2002), cerca de 65% da área do município é ocupada por sedimentos mesozóicos da Bacia de Sergipe, relacionados à Formação Cotinguiba e à Formação Riachuelo. A área restante é dominada pelos sedimentos do Grupo Barreiras, e por depósitos de pântanos e mangues atuais como pode ser observada na figura 3. 4

5 WGS - 84 Figura 3. Mapa geológico da região estudada Os depósitos de pântanos e mangues são depósitos atuais, constituídos predominantemente de sedimentos argilo-siltosos, ricos em material orgânico. Estes ocupam as partes inferiores dos vales entalhados no Grupo Barreiras, e em algumas regiões baixas entre os terraços marinhos pleistocênicos e holocênicos, respectivamente. O Grupo Barreiras é constituído por sedimentos terrígenos (cascalhos, conglomerados, areias finas e grossas e níveis de argila), pouco ou não consolidados, de estratificação irregular, normalmente indistinta. No interior do estado, essa unidade apresenta relevo cuestiforme, com drenagem superposta formando vales abruptos, enquanto que em direção à costa ocorrem formando planaltos ligeiramente inclinados. O Grupo Sergipe engloba duas formações presentes no município de Laranjeiras, a Formação Cotinguiba e a Formação Riachuelo. A Formação Cotinguiba está dividida nos membros Sapucari e Aracaju, esses são caracterizados como calcilutitos maciços ou estratificados, por vezes com presença de brechas e bancos de coquina, e argilitos ou siltitos cinza a verde, com intercalações de folhelhos castanhos betuminosos e margas amareladas, respectivamente. Segundo Campos Neto, et al.(2007), do neocenomaniano ao coniaciano ocorreu um grande evento transgressivo, possuindo ápice no eoturoniano, proporcionou a deposição dos sedimentos da rampa carbonática desta formação. Na parte proximal da rampa depositaram-se os calcilutitos maciços e brechóides do membro Sapucari, enquanto no talude e na bacia ocorreram a sedimentação dos folhelhos, margas e calcilutitos do membro Aracaju. 5

6 A Formação Riachuelo é caracterizada com um intervalo basal argiloso, com altos teores de carbono orgânico e padrão de empilhamento de perfis retrogradacionais, sendo interpretada como um trato de sistema transgressivo. Esta formação subdivide-se em três membros interdigitados entre si. O Membro Angico é composto por arenitos brancos, finos a conglomeráticos, com intercalações de siltito, folhelho e calcário, o Membro Taquari é constituído por calcilutito e folhelho cinzentos, interacamadados, e o Membro Maruim por calcarenitos e calcilutitos oncolíticos e oolíticos, além de níveis subordinados de arenito, siltito e folhelho. 3. METODOLOGIA No decorrer deste trabalho foram utilizadas técnicas geológicas correspondentes diversas áreas das Geociências, como geoprocessamento, geomorfologia, hidrogeologia e estatística. O presente trabalho foi dividido em quatro etapas descritas abaixo: 3.1. Levantamento de dados e de poços da região A primeira fase compreendeu na busca por informações existentes sobre a área em estudo. Realizou-se uma ampla revisão bibliográfica, coletando dados desde artigos científicos a teses de pós-graduação. Paralelamente foram buscados registros de poços tubulares de água subterrânea constantes na Companhia de Saneamento de Sergipe DESO, mesmo aqueles que não estão em atividade, com ênfase no que possuíam informações consistentes, particularmente, localização, perfis, ensaio de bombeamento e análises hidroquímicas. Os dados foram organizados em um banco de dados tomando-se como critério básico a necessidade de localização precisa em coordenadas UTM, o registro de análises químicas e valores técnicos do poço, restaram 44 registros de poços, que são aqueles finalmente usados nas interpretações deste trabalho entre poços produtores e secos, sendo utilizados 37 para análises hidroquímicas 3.2. Tratamento de dados e elaboração de mapas Nesta fase utilizaram-se imagens de Radar, denominado SRTM (Shuttler Radar Topography Mission) que foram previamente tratadas para a delimitação de lineamentos manuais com o uso do software Arcgis 9.3. Estes lineamentos posteriormente foram comparados com os dados dos poços, podendo ser comparado a relação de fraturas com altas vazões da região. 6

7 3.3. Trabalhos de campo Na terceira etapa foram realizadas viagens de campo, onde foram visitados poços em diversas localidades pertencentes à área de estudo. Foram tomadas, quando possível, leituras de nível estático, profundidade do poço, etc. Esses dados coletados serviram como base para comparação dos dados contidos nos relatórios da empresa. Além disso, foram realizados levantamento de campo dos poços existentes e coleta de amostras de água da região para análises químicas Integração e interpretação de dados Nessa fase realizou-se a análise e interpretação dos dados coletados em campo e das análises já existentes na DESO, além da inclusão e interpretação de duas análises químicas realizadas nos poços que abastecem a sede do município, e que foram coletadas no decorrer deste trabalho. Os valores advindos das análises químicas laboratoriais estão, geralmente, em miligrama por litro (mg/l), sendo imprescindível a conversão dessa unidade de concentração em miliequivalente por litro (meq/l). O software utilizado neste trabalho realiza a conversão automática das unidades. Os dados das análises químicas totais foram lançadas uma a uma no software QualiGraf (2009), onde foram gerados o gráfico de Sólidos Totais Dissolvidos(STD) e os Diagramas de Piper, sendo estes fundamentais para a determinação da classificação das águas dos poços de Laranjeiras. Os diagramas de Piper, também chamados de diagramas trilineares, são extraídos plotando as proporções em miliequivalente por litro (meq/l) dos cátions principais (Na +, K +, Ca +2 e Mg +2 ) e dos ânions principais (HCO - 3, SO -2 4 e Cl - ) em dois diagramas triangulares respectivos, e combinando as informações dos dois triângulos em um losango situado entre os mesmos. As proporções são traçadas nos gráficos triangulares e suas escalas, para a proporção das variáveis, correspondem a 100%. 4. RESULTADOS OBTIDOS 4.1. Hidrogeologia do município Na área de estudo pode se distinguir dois domínios hidrogeológicos: o aquífero granular formado pelos sedimentos finos a grossos com níveis argilosos e conglomeráticos do Grupo Barreiras e Formações Superficiais Cenozoicas e o das rochas carbonáticas do Grupo Sergipe, Formações Cotinguiba e Riachuelo (mapas de distribuição de poços sobre os domínios hidrogeológicos, figuras. 4). 7

8 Figura 4. Mapa hidrogeológico da região estudada. As formações superficiais Cenozoicas do grupo Barreiras são representadas litologicamente por sedimentos terrígenos. Segundo Radam (1983), esses sedimentos apresentam uma vocação hidrogeológica média a boa, tendo como fatores principais a permoporosidade, as condições morfológicas e a litologia. A realimentação destes sedimentos se faz diretamente pelas chuvas e indiretamente por filtração ascendente das formações sotopostas e descendentes dos aluviões. Segundo DESO (2008), em termos hidrogeológicos, esse grupo tem comportamento de aquífero granular, caracterizado por possuir porosidade primaria, e nos níveis arenosos boa permeabilidade, o que lhe confere, no geral, excelentes condições de armazenamento e fornecimento d água. A depender da espessura e da razão areia/argila das suas litologias, pode produzir vazões significativas. O potencial hidrogeológico dos aquíferos cársticos das Formações Riachuelo e Cotinguiba são representados litologicamente por calcários dolomitizados com intercalações de arenitos finos a conglomeráticos, folhelhos em cores variadas, e calcários não dolomitizado, estes constituem um 8

9 aquífero confinado e semiconfinado de importância relativa, tendo em vista que a água captada é quimicamente dura (RADAM, 1983). A caracterização hidráulica dos aquíferos cársticos através de parâmetros hidrodinâmicos é muito difícil em vista de suas peculiaridades, onde o armazenamento e a circulação das águas subterrâneas estão condicionados à dissolução, a malha e a intensidade do fissuramento das rochas. Estes parâmetros hidrodinâmicos dos aquíferos são válidos apenas para as condições de regime laminar de fluxo subterrâneo e em meio poroso, condições estas que na maioria das vezes não são atendidas pelos aquíferos cársticos. A grande heterogeneidade e anisotropia dos sistemas aquíferos em meio cárstico, que é o resultado dos fenômenos de deformação diferenciada das rochas e dos processos de carstificação, conferem a este tipo de aquífero uma grande variabilidade nos valores dos seus parâmetros hidrodinâmicos ANÁLISE E TRATAMENTO DOS DADOS DO AQUÍFERO Foram utilizados como base de dados para a caracterização hidrogeológica do aquífero cárstico de Laranjeiras 44 poços tubulares cadastrados no banco de dados da Companhia de Saneamento de Sergipe DESO. Entretanto desses 44 poços, 32 foram perfurados em uma parceria Deso e Petrobras, sendo alguns, ainda utilizados para o abastecimento dos municípios de Laranjeiras, Nossa Senhora do Socorro e Aracaju. A partir das filtragens em Sistema de Informações Geográficas (SIG), foram tracejados manualmente os lineamentos com o auxilio do Arcgis 9.3, onde se pode analisar o comportamento estrutural dos aquíferos (figura 5). Além de integrar dados físicos e químicos do aquífero, que incluem informações como medidas de profundidade, níveis estático e dinâmico, ensaios de vazão e dados químicos. Com relação ao potencial hídrico, os poços que possuem vazões mais elevadas encontram-se perfurados em locais onde tem a intersecção de fraturas, nessas áreas as vazões variam em torno de 120m³/h. Já nas áreas que tendem a apresentar uma menor distensão ou dispersão das fraturas, as vazões variam de seco a 15m³/h. 9

10 Figura 5. Mapa de com os lineamentos estruturais traçados a partir de imagens SRTM 4.3. QUALIDADE DAS ÁGUAS Para discussão sobre a qualidade das águas subterrâneas no aquífero cárstico, contou-se com dados de 37 (trinta e sete) poços produtores coletados no cadastro de poços da DESO. Utilizou-se o diagrama de Piper, que é frequentemente utilizado para a classificação e comparação de distintos grupos de águas quanto aos cátions e ânions dominantes. Após a inserção dos dados hidroquímico dos poços no software, observou-se que as águas subterrâneas do domínio cárstico do município de Laranjeiras são classificadas no diagrama geral como bicarbonatadas cálcicas ou magnesianas, correspondendo a um total de 67,6% das análises como pode ser observada na figura 6. As demais amostras foram classificadas como aguas sulfatadas ou cloretadas cálcicas ou magnesianas, representando 32,4% das análises. 10

11 Figura 6. Diagrama de classificação de Piper para as águas subterrâneas do aquífero cárstico do município de Laranjeiras. Os resultados de estudos em diversos aquíferos cársticos demonstram que a concentração de cloreto, sódio, potássio e condutividade elétrica estão ligadas diretamente à pluviosidade da região. Nos períodos de chuvas as águas infiltram, carreando o excedente de sais nele contidos e aumentando a concentração de cloreto, nas áreas agrícolas provavelmente acrescidas com fertilizantes utilizados no cultivo. O íon de potássio proveniente do KCI (cloreto de potássio), utilizado como fertilizante, é facilmente assimilado pelo sistema do solo (planta), enquanto o cloreto que é conservativo acaba indo parar no aquífero, tomando-se fonte de salinização das águas. Percebe-se com os dados acima, que não há diferenças significativas na distribuição dos íons, o que sugere que suas composições são fortemente influenciadas, devido à pluviosidade da região e pela composição das rochas dos aquíferos. A dureza da água está ligada ao ph ácido das águas pluviais que infiltram nos aquíferos e reagem com o carbonato de cálcio e magnésio. Além disso, pode-se observar através dos mapas que existe uma maior dureza nos aquíferos cársticos que no granular (Figura 7), devido a sua litologia com elevada concentração de cálcio e magnésio. 11

12 Figura 7. Mapa de dureza Os sólidos totais dissolvidos (STD) variam nas análises de 454 a 1405 mg/l, destes 51,4% dos poços apresentaram água doce, e 48,6% apresentaram águas salobras, sendo estas aceitáveis para o padrão de consumo humano de acordo com o Ministério da Saúde, artigo 16, portaria 518, cujo valor máximo é 1000 mg/l. A figura 8 e 9 apresenta o gráfico onde é possível observar a variação dos STD nos poços da região. Figura 8. Gráficos dos sólidos Totais Dissolvidos. 12

13 Figura 9. Mapa de variação dos sólidos totais dissolvidos 5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Este trabalho levantou questões discutidas da geologia local no tocante ao entendimento do aquífero cárstico no município de Laranjeiras. O aquífero cárstico normalmente apresenta boas vazões dos poços, com média de 27,79 m³/h. No geral as águas classificadas em sua maioria como bicarbonatadas cálcicas ou magnesianas, ou águas sulfatadas ou cloretadas cálcicas ou magnesianas. São águas duras, em sua totalidade, entretanto são consideradas de qualidade, ser utilizada para diversos fins, necessitando apenas um tratamento simplificado. Para um melhor conhecimento hidrogeológico do aquífero cárstico de Laranjeiras é necessário realizar estudos de detalhes em áreas de interesse aplicando-se técnicas geomorfológicas com a utilização de imagens de satélite com alta resolução e a aplicação de métodos indiretos como Geofísica de eletro resistividade e de radar (GPR) em áreas representativas. 13

14 Recomenda-se a elaboração de um Banco de Dados hidrogeológico georreferenciado exclusivo para aquíferos cársticos. Este acervo deverá dispor prioritariamente dos dados de poços tubulares existentes na região, análises químicas de águas subterrâneas, para que sejam monitoradas as diferentes variáveis existentes na área. REFERÊNCIAS ÁVILA, D. A. F. Qualidades das águas subterrâneas por domínio hidrogeológico no estado de Sergipe f. Monografia (em Geologia) Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, Brasil. Ministério das Minas e Energia. Secretaria- Geral. Projeto RADAM BRASIL Folhas SC.24/25 Aracaju/Recife; geologia, geomorfologia, pedologia, vegetação e uso potencial da terra. Rio de Janeiro, Brasil das Águas. Projeto Brasil das Águas Revelando o Azul do Verde e Amarelo Disponivel em < Acesso em 10 de janeiro de CLEARY, R. W. Águas Subterrâneas. Princeton Groundwater.112 p. Tampa, Fl, 2007 FEIJÓ, F. J. Bacia de Sergipe e Alagoas. Boletim de Geociências da PETROBRAS, Rio de Janeiro, FEITOSA, F. A. C. & MANUEL FILHO, J. Hidrogeologia - Conceitos e Aplicações. Fortaleza: CPRM/REFO, LABHID-UFPE, LIMA, S. S. Técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento aplicadas ao mapeamento geológico do município de Tomar do Geru f. Monografia (em Geologia) Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2013 MATOS, C. F. Estudo das variações dos sais totais dissolvidos das águas subterrâneas na região de Cícero Dantas por meio de perfis geofísicos f. Monografia (em Geologia) Universidade Federal da Bahia, Salvador, BA

15 SEMARH Secretaria de Estado do Meio Ambiente e dos Recursos Hídricos. Atlas Digital sobre Recursos Hídricos de Sergipe CD-ROM 15