IV INDICADORES HIDROQUÍMICOS OBTIDOS A PARTIR DA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA EM ALGUNS POÇOS DO CEARÁ

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1 IV 34 - INDICADORES HIDROQUÍMICOS OBTIDOS A PARTIR DA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA EM ALGUNS POÇOS DO CEARÁ Fernando José Araújo da Silva (1) Engenheiro Civil, Universidade de Fortaleza UNIFOR. Mestre em Engenharia Civil, FOTO Universidade Federal da Paraíba. Professor Assistente do Centro de Ciências Tecnológicas da UNIFOR. NÃO Magda Maria Marinho Almeida DISPONÍVEL Química Industrial, Mestre em Tecnologia de Alimentos Universidade Federal do Ceará UFC. Técnica da Superintendência Estadual de Meio Ambiente - SEMACE Lúcia de Fátima Pereira Araújo Engenheira Química, Mestre em Engenharia Civil, área de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Universidade Federal do Ceará UFC. Técnica da Superintendência Estadual de Meio Ambiente - SEMACE (1) Endereço: Rua João Luis Santiago, 93 J. das Oliveiras, Fortaleza CE. Brasil. Fone: Camila@feq.Unifor.br RESUMO Foram analisadas as águas de 39 (trinta e nove) poços localizados nas bacias do médio e baixo Jaguaribe, Estado do Ceará, abrangendo 1 (dez) municípios. Observou-se que a condutividade elétrica das amostras de água dos poços (expressa em µs/cm) pode servir para estimar concentrações de Ca 2+, Na +, Dureza (como CaCO 3 ) e Cl -. As concentrações de cloretos das amostras, por sua vez, também podem ser empregadas para estimar as concentrações de Ca 2+, Na + e Dureza (como CaCO 3 ). As concentrações de Mg 2+ orientam estimativas das concentrações de sulfato. Isto sugeriu ainda a predominância de solos calcáreo-magnesianos na região. Os resultados apresentados são aplicáveis a águas com condutividade elétrica variando entre 35 e 59µS/cm. Fazendo uma abordagem mais simplificada, concentrações de Ca e Na representam numericamente 5,3 e 7,9% do valor de CE. Dureza e cloretos representam numericamente 29% do valor de CE. A partir do conteúdo de cloretos, Ca e Na representam numericamente 17,5 e 3%, respectivamente. PALAVRAS-CHAVE: Águas Subterrâneas, Indicadores Hidroquímicos, Condutividade Elétrica. INTRODUÇÃO A exploração de águas subterrâneas no Ceará vem crescendo significativamente, apesar deste ser o Estado Nordestino que conta com maior número de reservatórios artificiais (açudes). Isto se dá em razão das pressões de demanda humana e agronômica não serem atendidas, principalmente nos períodos de estiagem prolongada. Outro fator que contribui para a diminuição de água nos reservatórios são as altas taxas de evaporação observadas na região. Uma das principais vantagens da utilização de águas subterrâneas é que estas exigem pouco ou nenhum tratamento para consumo humano. Por outro lado, a composição química da água subterrânea é uma matriz complexa e é necessário que se conheça as características destas águas, para que se possa planejar um melhor aproveitamento. O uso de águas subterrâneas para fins potáveis e não potáveis considera, de uma maneira geral, apenas valores limites de orientação. Índices analíticos (e.g. Langelier e razão de adsorção de sódio) também sugerem informações sobre a viabilidade de uso da água (Hounslow, 1995). OBJETIVOS E JUSTIFICATIVA Usos cada vez mais competitivos da água exigem a definição de um perfil de qualidade em concordância com seu fim de aplicação. No Ceará, quando da perfuração de poços, em geral, os únicos parâmetros analíticos que podem ser obtidos em campo são condutividade elétrica, ph e temperatura. Muitas vezes, no ABES Trabalhos Técnicos 1

2 laboratório de análises de água, há necessidade de um excessivo número de replicatas, com diferentes diluições. Isto encarece o custo das análises, sendo algumas vezes, demandadas novas amostras de um mesmo poço. O presente trabalho tenta verificar a correlação entre parâmetros simples, notadamente condutividade elétrica em relação aos determinados no laboratório. Isto reduz custos, permitindo maior rapidez e precisão na emissão de laudos técnicos, bem como agiliza os processos de decisão na aplicação e tratamento da água. MATERIAIS E MÉTODOS Amostras de águas de 39 (trinta e nove) poços localizados em 1 (dez) municípios nas regiões do médio e baixo Jaguaribe, foram coletadas e analisadas entre Fevereiro de 1997 e Outubro de Foram determinados os seguintes parâmetros físico-químicos para caracterização das amostras: ph, nitrato, cloretos, dureza, cálcio, magnésio, alcalinidade total, sódio, potássio, sulfato, sílica e condutividade elétrica. Os procedimentos analíticos seguiram os métodos descritos em APHA (1992). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados dos parâmetros analisados tiveram grande variação (Tabela 1), sugerindo grande diversidade de formações de solo que influenciaram a qualidade das águas. Os valores de cálcio, alcalinidade total e sílica apresentaram os menores coeficientes de variação (52, 76 e 71%, respectivamente). Os demais parâmetros encontraram-se numa amplitude bastante elevada, e foram observados coeficientes de variação com valores tão altos quanto 32% (como no caso do sulfato). No caso do ph, os resultados obtidos foram em sua maioria, próximo do neutro, sugerindo a predominância do íon bicarbonato. Desta forma, pode-se considerar toda a alcalinidade proveniente do HCO 3 -, conforme orienta Hounslow (1995). Tabela 1 Resultado da análise das águas dos poços localizados no médio e baixo Jaguaribe. Parâmetro Média Desvio padrão Mínimo Máximo ph (unidades) 7,1,7 5,4 8,4 Sódio (mg Na + /L) 311,3 247,9 36, 9962, Potássio (mg K + /L) 29, 28,9 1,7 339,7 Cálcio (mg Ca 2+ /L) 181,9 177,1 13,3 1418,1 Magnésio (mg Mg 2+ /L) 14,7 138, 4, 645, Dureza (mg CaCO 3 /L) 123,3 143,9 7,4 7764,1 Alcalinidade (mg CaCO 3 /L) 217,9 16,3 2,5 67,1 Sulfato (mg SO 2-4 /L) 154,2 466,6,2 265, Cloretos (mg Cl - /L) 1414,3 289,8 32, ,8 Sílica (mg SiO 2 /L) 32,3 23,1,2 145, Nitrato (mg N/L) 14,6 29,6 1,1 77,1 Condutividade elétrica (µs/cm) O erro médio do balanço iônico das análises foi de 8%. Algumas vezes os erros chegaram a valores superiores a 15% (máximo de 37%). Isto ocorreu em amostras com alta e baixa salinidades (CE > 59 µs/cm e CE < 35 µs/cm). Desta forma, optou-se pela construção de uma matriz de correlação com as águas que apresentaram condutividade no intervalo acima citado (um total de 3 poços). Os parâmetros não presentes na matriz, foram aqueles que mostraram coeficiente de correlação desprezível (i.e. sem correlação ao nível de,5). Dentre as equações selecionadas, optou-se também pelo emprego do maior número de pares possível, pois em alguns casos as amostras não foram analisadas em todos os parâmetros 2 ABES Trabalhos Técnicos

3 aqui apresentados. A Tabela 2 apresenta os coeficientes de correlação significativos para o nível de confiança de 95%. Tabela 2 Matriz de Pearson com resultados mais representativos em negrito (p<,5). Parâmetro Na + K + Ca 2+ Mg 2+ Dureza 2- SO 4 Cl - CE Na + 1 K +,46 1 Ca 2+,59,38 1 Mg 2+,68,29,23 1 Dureza,63,97,91, SO 4,52,8 -,2,71 -,1 1 Cl -,82,56,85,52,94,21 1 CE,78,49,86,48,88,2,92 1 A matriz de correlação sugeriu a aplicação da condutividade elétrica como parâmetro orientador. As concentrações de cloretos também poderiam orientar outros resultados. No caso do sulfato, houve forte correlação com as concentrações de magnésio (para α =,5), indicando que na maioria dos poços predominavam rochas de origem calcário-magnesiana (e.g. diopsita CaMgSi 2 O 6 e dolomita CaMg(CO 3 ) 2 ). Tabela 3 Principais equações geradas a partir da matriz de Pearson (p <,5) para condutividades entre 35 e 59 ms/cm. Coeficiente de Coeficiente de Equação Equação correlação correlação Ca 2+ =,55CE 8,4 R 2 =,7469 Na + =,22 Cl R 2 =,6766 Na + =,68CE + 71 R 2 =,612 Drz =,93 Cl R 2 =,892 Drz =,31CE 74 R 2 =,7816 Ca 2+ =,16 Cl R 2 =,738 Cl - =,32 CE 98 R 2 =,8381 SO 4 2- = 1,76 Mg R 2 =,595 O desenvolvimento de um modelo linear sem termo independente, também pode ser empregado para estimar alguns elementos químicos nas águas subterrâneas do médio e baixo Jaguaribe. Como os coeficientes de correlação foram baixos quando se agrupou os dados brutos, optou-se pela representação gráfica de modelos a partir das equações mostradas na Tabela 3. Logicamente, isto constitui um refinamento pouco representativo do ponto de vista estatístico, mas ainda assim, os coeficientes de correlação foram satisfatórios (i.e. R 2,64). Outro aspecto importante, é que nestas representações, desprezou-se a validade do valor crítico de f para aceitação dos modelos. As Figuras 1 a 3 mostram os modelos gráficos selecionados. Nestes, Ca e Na podem representar numericamente 5,3 e 7,9% do valor obtido com a medida de CE. Dureza e cloretos presentes na amostra de água podem representar numericamente 29%. Tomando-se como referência a concentração de cloretos presente na amostra de água, Ca e Na representam numericamente 17,5 e 3%, respectivamente. ABES Trabalhos Técnicos 3

4 Figura 1 Estimativa gráfica de Ca e Na a partir da condutividade elétrica da amostra Ca 3 Na CE (micros/cm) Figura 2 Estimativa gráfica de Cl e Drz a partir da condutividade elétrica da amostra Cl e Drz CE (micros/cm) 4 ABES Trabalhos Técnicos

5 Figura 3 Estimativa gráfica de Na e Ca a parti da concentração de cloretos na amostra Ca Na Cl (mg/l) CONCLUSÕES A condutividade elétrica pode ser aplicada na determinação indireta de outros constituintes da água tais como: sódio, dureza, cálcio e cloretos. Este último parâmetro também pode ser empregado na determinação de sódio, dureza e cálcio. Isto não substitui o procedimento analítico convencional, mas é útil para se obter um perfil da qualidade da água de um poço em localidades desprovidas de infra-estrutura laboratorial. Também, no laboratório de análise de águas, os modelos poderão nortear as a escolhas de diluições corretas, minimizando a ocorrência de erros. Isto possibilita a redução dos custos de análises e tempo requerido para replicagem das amostras. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA (1992). Standard methods for the examination of water and wastewater. 18 th edition. American Public Health Association. Washington, DC. 2. HOUNSLOW, A. W. (1995). Water quality data analysis and interpretation. CRC Lewis Publishers. Boca Raton. ABES Trabalhos Técnicos 5