Relatório hidroquímico

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RELATÓRIO HIDROQUÍMICO
AVALIAÇÃO HIDROGEOLÓGICA E HIDROQUÍMICA NA REGIÃO DO MUNICÍPIO DE OSÓRIO-RS
 
	
TRABALHO AVALIATIVO PARA CURSO DE GRADUAÇÃO:
Relatório hidroquímico
DISCIPLINA:
IPH 01021 - Hidrogeologia Geral
PROFESSOR ORIENTADOR: 
Pedro Antonio Roehe Reginato
Prof. Dr. Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental
ESTUDO E RELATÓRIO TÉCNICO REALIZADOS POR:
Jefferson Niewierowski Martins
Graduando em Engenharia Ambiental, UFRGS, id: 00219060
JEFFERSON NIEWIEROWSKI MARTINS UFRGS IPH 01021
1. AVALIAÇÃO HIDROGEOLÓGICA PRELIMINAR DA REGIÃO
Versão 1.0
Porto Alegre, 19 de Novembro de 2021
Numa análise preliminar, os poços de estudo captam água de três sistemas aquíferos diferentes: Quaternário Costeiro, Serra Geral, e Guarani (confinado). Poços situados na região azul do mapa - isto é, poços 1, 2, 5, 6 e 7 - têm características litológicas (areia) condizentes ao Sistema Aquífero Quaternário Costeiro. Já poços que estão na região verde apresentam duas características litológicas distintas: poços 9 e 10 estão em aquífero fraturado, formado por basaltos, condizente com o Sistema Serra Geral; poço 4 por outro lado capta água de aquífero granular formado por arenito, condizente com o Sistema Aquífero Guarani, confinado na região.
	TABELA 1 - CARACTERÍSTICAS LITOLÓGICAS DOS POÇOS DE ESTUDO
	Poço
	Aquífero
	Litologia
	PT1
	Granular
	Areia
	PT2
	Granular
	Areia
	PT4
	Granular
	Arenito
	PT5
	Granular
	Areia
	PT6
	Granular
	Areia
	PT7
	Granular
	Areia
	PT9
	Fraturado
	Basaltos
	PT10
	Fraturado
	Basaltos
	
As localizações dos poços no mapa foram aproximadas visualmente, visto que tal informação não foi disponibilizada.
	FIGURA 1 - LOCALIZAÇÃO APROXIMADA DOS POÇOS NO MUNICÍPIO DE OSÓRIO EM MAPA HIDROGEOLÓGICO DO RIO GRANDE DO SUL ADAPTADO (CPRM, 2005)
	
	FONTE: SIAGAS
1.1. CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOLÓGICA CARTOGRÁFICA
1.1.1. SISTEMA AQUÍFERO SERRA GERAL: FORMAÇÃO SG2
Conforme, pode-se perceber na Figura 1, os poços PT9 e 10 encontram-se na unidade Serra Geral II (sg2): suas litologias são predominantemente riolitos, riodacitos e, em menor proporção, basaltos fraturados. A capacidade específica esperada é inferior a 0,5 m³/h/m, entretanto, excepcionalmente em áreas mais fraturadas ou com arenitos na base do sistema, podem ser encontrados valores superiores a 2 m³/h/m. É, portanto, um aquífero com possibilidade média a baixa para águas subterrâneas: não tão bom como a unidade Serra Geral I (sg1) nem tão escasso quanto na Serra Geral III (sg3). As salinidades apresentam valores baixos, geralmente inferiores a 250 mg/L. Valores maiores de pH, salinidade e teores de sódio podem ser encontrados nas áreas influenciadas por descargas ascendentes do sistema Aquífero Guarani.
1.1.2. SISTEMA AQUÍFERO GUARANI: FORMAÇÃO BOTUCATU
No aquífero Botucatu as vazões são superiores a 500 m³/h, e na região de interesse a capacidade específica é baixa, variando entre 0,5 e 2 m³/h/m. A qualidade das águas varia com o grau de confinamento da unidade hidroestratigráfica, sendo que o sistema aquífero Botucatu, onde está o poço PT4, contém águas de baixa salinidade, geralmente inferiores a 250 mg/L.
1.1.3. SIST. AQUÍF. QUATERNÁRIO COSTEIRO: FORMAÇÕES QC1 E QC2
Os poços PT5, 6 e 7 situam-se no Sistema Aquífero Quaternário Costeiro I, a compor uma sucessão de camadas arenosas inconsolidadas de granulometria fina a média, esbranquiçadas, intercaladas com camadas sílticos-arenosas e argilosas. As capacidades específicas em geral são altas, acima de 4 m³/h/m e as salinidades são inferiores a 400 mg/L, ocorrendo águas cloretadas com maior teor salino. Já os poços PT1 e 2 situam-se no Sistema Aquífero Quaternário Costeiro II, caracterizado por uma sucessão de areias finas inconsolidadas, esbranquiçadas e argila cinza. As capacidades específicas variam de baixa a média (0,5 a 1,5 m³/h/m), e apresentam conteúdo de sólidos totais dissolvidos entre 600 e 2000 mg/L.
2. CARACTERIZAÇÃO HIDROQUÍMICA
Utilizou-se o software QualiGraf, disponibilizado pela Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME), para caracterizar as águas subterrâneas dos poços de estudo, analisando os resultados de ensaios de parâmetros físico-químicos disponibilizados.
2.1. BALANÇO IÔNICO E CÁLCULO DO ERRO COMETIDO NAS ANÁLISES
	O QualiGraf utiliza as fórmulas de Custódio e Llamas (1983) e de Logan (1965) para calcular o balanço iônico das amostras analisadas e verificar se todas elas foram medidas adequadamente, dentro do esperado, ou se aconteceu alguma anomalia. Amostras com coeficientes de erro acima do permitido devem ser desconsideradas. Entretanto, por mais que as amostras PT4 (erro BI1=19,3%) e PT6 (erros BI1=144% e BI2=71,8%) não estejam dentro dos parâmetros adequados, pela pequena quantidade de amostras, entendeu-se melhor não desconsiderar os poços.
	TABELA 1 - BALANÇOS IÔNICOS E CÁLCULO DE ERRO DAS AMOSTRAS SEPARADAS NOS SISTEMAS AQUÍFEROS QUATERNÁRIO COSTEIRO (QC), SERRA GERAL (SG) E GUARANI (G)
	
Amostra
	Na+K (meq/L)
	Ca (meq/L)
	Mg (meq/L)
	Cl (meq/L)
	CO3+HCO3 (meq/L)
	SO4 (meq/L)
	CE (meq/L)
	BI 1 (%)
	BI 2 (%)
	
QC
	PT1
	7,456
	5,399
	2,220
	11,42
	3,770
	0,022
	1580
	0,93
	0,46
	
	PT2
	0,936
	0,870
	0,730
	0,423
	1,639
	0,086
	220,0
	16,5
	8,27
	
	PT5
	0,369
	0,054
	0,118
	0,282
	0,164
	0,021
	60,3
	14,9
	7,44
	
	PT6
	2,662
	0,720
	0,023
	0,381
	0,082
	0,097
	74,7
	144
	71,8
	
	PT7
	0,401
	0,084
	0,115
	0,353
	0,410
	0,036
	118,6
	28,4
	14,2
	
SG
	PT9
	0,398
	0,499
	0,397
	0,240
	0,983
	0,021
	116,0
	4,05
	2,02
	
	PT10
	0,530
	0,535
	0,474
	0,212
	1,114
	0,021
	145,8
	13,3
	6,66
	G
	PT4
	4,907
	0,990
	0,243
	1,481
	2,458
	1,118
	530,0
	19,3
	9,67
	FONTE: QUALIGRAF
2.2. POTENCIAL HIDROGENIÔNICO E CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
Para o Sistema Aquífero Quaternário Costeiro, considerando as amostras PT1, 2, 5, 6 e 7, encontrou-se um valor médio de pH=6,4 e de condutividade elétrica de 411 µS/cm (vide Tabela 2). Para o Sistema Aquífero Serra Geral, considerando as amostras PT9 e 10, encontrou-se um valor médio de pH=6,9 e de condutividade elétrica de 131 µS/cm (vide Tabela 3).
Há apenas uma amostra para o Sistema Aquífero Guarani, então não foi feita análise estatística dos valores característicos. Em vez disso, foram considerados os valores da amostra PT4; tem-se pH=7,83 e condutividade CE=530 µS/cm.
	TABELA 2 - LEVANTAMENTO ESTATÍSTICO DE VALORES CARACTERÍSTICOS DE PH E CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DO SISTEMA AQUÍFERO QUATERNÁRIO COSTEIRO EM OSÓRIO
	
Parâmetro
	Média aritmética
	Média geométrica
	
Variância
	Desvio
padrão
	pH
	6,4
	6,4
	0,6
	0,8
	CE (µS/cm)
	411
	179
	431
	657
	FONTE: QUALIGRAF
	TABELA 3 - LEVANTAMENTO ESTATÍSTICO DE VALORES CARACTERÍSTICOS DE PH E CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DO SISTEMA AQUÍFERO SERRA GERAL EM OSÓRIO
	
Parâmetro
	Média aritmética
	Média geométrica
	
Variância
	Desvio
padrão
	pH
	6,9
	6,9
	0,04
	0,2
	CE (µS/cm)
	131
	130
	444
	21,1
	FONTE: QUALIGRAF
2.3. DIAGRAMA STD
Conforme a resolução CONAMA 357/2005, a concentração máxima de sólidos dissolvidos para águas doces é de 500 mg/L. A resolução não aponta a concentração máxima de sólidos dissolvidos para águas salobras, porém o QualiGraf utiliza o limite de 1500 mg/L. Percebe-se que apenas uma amostra, PT1, ultrapassou o limite de 500 mg/L e foi classificado, portanto, como de águas salobras.
	TABELA 3 - CLASSIFICAÇÃO DA QUALIDADE DAS ÁGUAS COLETADAS NOS POÇOS DE ESTUDO EM FUNÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS, CONFORME PADRÕES DISPOSTOS NA RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005
	
Poço
	STD (mg/L)
	
Classificação
	Quantidade de amostras para cada classificação
	PT1
	1294
	Água salobra
	
	PT2
	222
	Água doce
	
	PT5
	84
	Água doce
	
	PT6
	100
	Água doce
	
	PT7
	60
	Água doce
	
	PT9
	104
	Água doce
	
	PT10
	127
	Água doce
	
	PT4
	364
	Água doce
	
	FONTE: QUALIGRAF
2.4. DIAGRAMA TRIANGULAR DE PIPER
O diagrama triangular de Piper permite visualizar facilmente a presença de cátions e ânions nas águas amostradase classificá-las conforme essas composições. Os poços captadores das águas da Serra Geral, PT9 e 10, apresentaram composições muito próximas, sendo águas bicarbonatadas e mistas (cálcicas e/ou magnesianas), condizente com o esperado para o aquífero. O poço captador das águas do Guarani apresentou composição de águas sódicas e mistas (sulfatadas e/ou cloretadas).
	Os poços captadores das águas do Quaternário Costeiro apresentaram uma distribuição variada no diagrama, com amostras nos quatro quadrantes do mesmo, configuração esperada para o sistema aquífero em questão, devido à grande variação de sedimentos nas camadas estratigráficas.
	FIGURA 2 - DIAGRAMA TRIANGULAR DE PIPER PARA TODAS AS AMOSTRAS
	
	LEGENDA DAS AMOSTRAS: AZUL - QUATERNÁRIO COSTEIRO; VERDE - SERRA GERAL; LILÁS - GUARANI
FONTE: QUALIGRAF
2.5. DIAGRAMAS DE STIFF
	TABELA 4 - DIAGRAMAS STIFF DOS POÇOS NO SISTEMA AQUÍFERO SERRA GERAL
	
	
	FIGURA 3 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT9
FONTE:
	FIGURA 4 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT10
QUALIGRAF
	TABELA 5 - DIAGRAMAS STIFF DOS POÇOS NO SISTEMA AQUÍFERO QUATERNÁRIO COSTEIRO
	
	
	FIGURA 5 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT1
	FIGURA 6 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT2
	
	
	FIGURA 7 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT5
	FIGURA 8 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT6
	
	Percebe-se pelos diagramas Stiff que os poços do Sistema Aquífero Serra Geral apresentaram geometria muito semelhante, demonstrando assim, na composição dos íons, por que os poços PT9 e 10 ficaram tão próximos no diagrama de Piper. Por outro lado, os poços do sistema Quaternário Costeiro apresentaram geometrias bem diversas, o que era de se esperar, considerando o diagrama de Piper. Os poços PT5, 6 e 7 apresentaram maior semelhança. O poço PT2 apresentou geometria semelhante aos poços da Serra Geral; talvez pela proximidade desse poço à formação Serra Geral que suas águas recebem alguma contribuição. PT4 apresentou geometria bem distinta das demais amostras, naturalmente por se tratar de um aquífero diferente dos demais.
	FIGURA 9 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT7
FONTE: QUALIGRAF
	
	TABELA 6 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO NO SISTEMA AQUÍFERO GUARANI
	
	
	
	FIGURA 10 - DIAGRAMA STIFF DO POÇO PT4
FONTE: QUALIGRAF
	
2.6. RISCOS DE SÓDIO E DE SALINIZAÇÃO
As condições de uso das águas na irrigação foram obtidas do diagrama de salinidade do United States Salinity Laboratory, que analisa as probabilidades de alcalinização e salinização do solo.
	FIGURA 11 - GRÁFICO DO RISCO DE SÓDIO EM FUNÇÃO DO RISCO DE SALINIZAÇÃO DE TODAS AS AMOSTRAS
	
	FONTE: QUALIGRAF
	
	TABELA 7 - CLASSIFICAÇÃO DOS RISCOS DE SÓDIO E DE SALINIZAÇÃO CONFORME RAZÃO DE ABSORÇÃO DE SÓDIO (RAS) E CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (CE)
	
Percebe-se pelo gráfico e pela Tabela 7 que todas as amostras apresentam baixo risco de sódio (classe S1, conforme United States Salinity Laboratory).
Com relação ao risco de salinização, há variações. Os poços da Serra Geral possuem baixo risco; o poço do Guarani apresenta risco médio; e no Quaternário Costeiro os riscos são nulo ou baixo para a maioria das amostras, e risco alto para PT1.
	
Amostra
	CE (µS/cm)
	
RAS
	
Classe
	
	PT1
	1580
	3,61
	C3-S1
	
	PT2
	220,0
	1,02
	C1-S1
	
	PT5
	60,3
	1,04
	C0-S1
	
	PT6
	74,7
	4,35
	C0-S1
	
	PT7
	118,6
	1,14
	C1-S1
	
	PT9
	116,0
	0,55
	C1-S1
	
	PT10
	145,8
	0,70
	C1-S1
	
	PT4
	530,0
	6,20
	C2-S1
	 FONTE: QUALIGRAF
3. ANÁLISE DE FINS DE USO
3.1. IRRIGAÇÃO
Para o uso das águas para irrigação, é preciso avaliar os riscos de sódio e de salinização. Águas de muito baixa salinidade (C0), como os PT5 e 6, não têm restrição para uso em irrigação. Águas com baixa salinidade (C1), caso dos poços PT2, 7, 9 e 10, podem ser utilizadas na maioria das culturas e solos, exceto solos com baixa permeabilidade. Já águas com salinidade média (C2), caso do poço PT4, é preciso usar com precaução, de preferência em solos silto-arenosos, siltosos ou areno-argilosos. Por fim, águas de alta salinidade (C3), como o PT1, somente podem ser utilizadas em solos bem drenados. Quanto ao risco de sódio, todas as amostras são de águas fracamente sódicas (S1) e podem ser utilizadas para quase todos os solos, sem muitos riscos.
	TABELA 8 - CLASSIFICAÇÃO DE ADEQUAÇÃO DAS AMOSTRAS AO USO DE IRRIGAÇÃO
	Poço
	Salinidade
	Restrição
	Condição do solo em relação à restrição da salinidade
	Adequado à irrigação
	PT1
	C3
	Mal drenado
	Baixa capacidade específica
	Não
	PT2
	C1
	Pouco permeável
	Baixa permeabilidade
	Não
	PT5
	C0
	Nenhuma
	-
	Sim
	PT6
	C0
	Nenhuma
	-
	Sim
	PT7
	C1
	Pouco permeável
	Boa permeabilidade
	Sim
	PT9
	C1
	Pouco permeável
	Fraturas
	Sim
	PT10
	C1
	Pouco permeável
	Fraturas
	Sim
	PT4
	C2
	Precaução*
	Superfície é rocha fraturada
	Não
	
Conforme as restrições das classificações de salinidade e às características do solo na região, entende-se que os pontos PT5, 6 e 7 (Quaternário Costeiro) e PT9 e 10 (Serra Geral) são adequados à irrigação. Os demais poços não atendem aos requisitos.
3.2. REFRIGERAÇÃO DE CALDEIRAS
O uso industrial de águas subterrâneas, como para refrigeração de caldeiras, está relacionado à capacidade de ataque químico que revela ser caráter de agressividade, neutralidade ou incrustabilidade. A Tabela 9 compara os parâmetros das águas das amostras com os valores máximos permitidos para o uso.
	TABELA 9 - CLASSIFICAÇÃO DE ADEQUAÇÃO DAS AMOSTRAS AO USO INDUSTRIAL DE REFRIGERAÇÃO DE CALDEIRAS
	Poço
	Dureza
(mg/L CaCO3)
	Ferro
(mg/L Fe)
	Manganês
(mg/L Mn)
	Adequado ao uso
	PT1
	410
	0,537
	1,50
	Não
	PT2
	90,0
	0,050
	ND
	Não
	PT5
	15,0
	0,334
	ND
	Sim
	PT6
	20,0
	ND
	ND
	Sim
	PT7
	18,0
	0,051
	ND
	Sim
	PT9
	45,0
	0,043
	ND
	Sim
	PT10
	60,0
	0,077
	ND
	Não
	PT4
	70,0
	ND
	ND
	Não
	LD
	2,00
	0,037
	0,006
	
	VMP
	50,0
	0,5
	0,5
	
	
Metade das amostras não apresentou os padrões adequados de dureza para o uso na refrigeração de caldeiras, e o poço PT1 não atendeu a nenhum dos padrões. Os poços PT5, 6, 7 e 9 atenderam aos padrões de qualidade exigidos.
3.3. CONSUMO HUMANO
O uso da água para abastecimento humano deve atender a uma série de padrões. A Tabela 10 apresenta a relação das concentrações de cada parâmetro de qualidade das amostras com os respectivos valores máximos permitidos para o consumo humano. Apenas os poços PT2, 4, 9 e 10 atendem aos padrões exigidos.
	TABELA 10 - CLASSIFICAÇÃO DE ADEQUAÇÃO DAS AMOSTRAS PARA CONSUMO HUMANO
	Poço
	PT1
	PT2
	PT5
	PT6
	PT7
	PT9
	PT10
	PT4
	LD
	VMP
	Dureza*
	410
	90,0
	15,0
	20,0
	18,0
	45,0
	60,0
	70,0
	2,00
	500
	Turbidez (NTU)
	9,20
	ND
	1,73
	10,3
	5,31
	ND
	ND
	ND
	1,00
	5
	Cor
	50
	15
	15
	75
	30
	10
	10
	10
	0
	15
	Fe*
	0,537
	0,050
	0,334
	ND
	0,051
	0,043
	0,077
	ND
	0,037
	0,3
	Mn*
	1,50
	ND
	ND
	ND
	ND
	ND
	ND
	ND
	0,006
	0,1
	F*
	3,02
	1,21
	0,27
	2,83
	0,10
	0,11
	0,59
	1,50
	0,10
	1,5
	Na*
	162
	21,0
	7,07
	60,9
	8,29
	8,48
	11,5
	112
	0,052
	250
	Cl*
	405
	15,0
	10,0
	13,5
	12,5
	8,50
	7,50
	52,5
	1,00
	250
	Cu**
	5,63
	1,43
	5,72
	ND
	11,1
	ND
	5,7
	ND
	0,681
	2000
	Cr**
	1,11
	6,64
	ND
	ND
	ND
	ND
	0,447
	7,25
	0,428
	50
	Hg**
	0,962
	0,612
	1,29
	ND
	0,253
	ND
	0,310
	ND
	0,184
	1
	Ni**
	ND
	10,4
	ND
	ND
	ND
	ND
	ND
	ND
	0,587
	70
	Adeq
	Não
	Sim
	Não
	Não
	Não
	Sim
	Sim
	Sim
	
	*Concentrações em mg/L; **Concentrações em µg/L