Prévia do material em texto
CURSO DE LICENCIATURA EM ENSINO DE GEOGRAFIA MANUAL DE HIDROLOGIA 2022 ENSINO ONLINE. ENSINO COM FUTURO CURSO DE LICENCIATURA EM ENSINO DE GEOGRAFIA MANUAL DE HIDROLOGIA 2º ANO CÓDIGO TOTAL HORAS/1º SEMESTRE 100 CRÉDITOS (SNATCA) 4 NÚMERO DE TEMAS 6 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 1 Direitos de autor (copyright) Este manual é propriedade da Universidade Aberta ISCED, e contém todos os direitos. É proibida a duplicação ou reprodução parcial ou total deste manual, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (electrónicos, mecânico, gravação, fotocópia ou outros), sem permissão expressa de entidade editora (Universidade Aberta ISCED (UnISCED). A não observância do acima estipulado o infractor é passível a aplicação de processos judiciais em vigor no País. Universidade Aberta ISCED Vice-reitoria Académica Rua Paiva Couceiro, Macuti Beira - Moçambique Telefone: +258 23 323501 Cel: +258 82 3055839 Fax: 23323501 Email: suporte@unisced.edu.mz Website: www.isced.ac.mz mailto:suporte@isced.ac.mz UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 2 Agradecimentos A Universidade Aberta (UnISCED) e o autor do presente manual agradecem a colaboração dos seguintes indivíduos e instituições na elaboração deste manual: Autor: Luís Deixa Joaquim – Mestrado em Ciências e Sistemas de Informação Geográfica, pela Universidade Católica de Moçambique Pela Coordenação Pelo design Vice-Reitor Académica do ISCED Instituto Africano de Promoção da Educação a Distância (IAPED) Financiamento e Logística Pela Revisão Mário Silva Uacane Ano de publicação Ano de actualização Local de Publicação 2018 2022 Beira ISCED UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 3 Índice Visão geral 1 Benvindo à Disciplina/Módulo de Hidrografia ................................................................. 1 Objectivos do Módulo...................................................................................................... 1 Quem deveria estudar este módulo ................................................................................ 1 Como está estruturado este módulo ............................................................................... 2 Ícones de actividade ........................................................................................................ 3 Habilidades de estudo ..................................................................................................... 3 Precisa de apoio? ............................................................................................................. 5 Tarefas (avaliação e auto-avaliação) ................................................................................ 6 Avaliação .......................................................................................................................... 6 TEMA – I: INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA HIDROGRAFIA 9 UNIDADE Temática 1.1. O conceito e perfil histórico da hidrografia ............................... 9 Introdução ....................................................................................................................... 9 Sumário .......................................................................................................................... 11 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 11 UNIDADE Temática 1.1. Objectos aquáticos e noção da hidrosfera ............................... 13 Introução ....................................................................................................................... 13 Sumário .......................................................................................................................... 16 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 16 TEMA – I: CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS NATURAIS 17 UNIDADE Temática 2.1. Características Físicas das Águas: Cor, Turbidez, Sólidos, Temperatura, Sabor e Odor. ........................................................................................... 17 Introdução ..................................................................................................................... 17 Sumário .......................................................................................................................... 30 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 30 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 4 UNIDADE Temática.2.2: Características Químicas das Águas Naturais .......................... 33 Introdução ..................................................................................................................... 33 Sumário .......................................................................................................................... 42 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 42 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO DO TEMA 2 ................................................................. 45 TEMA – III: CICLO HIDROLÓGICO 47 UNIDADE Temática 3.1: Conceito do ciclo hidrológico e as suas diferentes fases ........ 47 Introdução ..................................................................................................................... 47 Sumário .......................................................................................................................... 50 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 51 TEMA IV: ÁGUAS SUPERFICIAIS 53 UNIDADE Temática 1.1.4.1. Hidrografia dos oceanos .................................................... 53 Introdução ..................................................................................................................... 53 Sumário .......................................................................................................................... 67 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 67 UNIDADE Temática. 4.2: Rios ......................................................................................... 69 Introdução ..................................................................................................................... 69 Sumário ......................................................................................................................... 79 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 80 UNIDADE Temática.4.3: Hidrografia dos Lagos e Pântanos ........................................... 82 Introdução ..................................................................................................................... 82 Sumário .......................................................................................................................... 89 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ..................................................................................... 89 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO DO TEMA 4 ................................................................. 91TEMA V: ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E AQUÍFEROS. 92 UNIDADE Temática 5.1. Águas Subterrâneas ................................................................. 92 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 5 Introdução ..................................................................................................................... 92 Sumário ......................................................................................................................... 99 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO .................................................................................... 99 UNIDADE Temática.5.2. Aquíferos ............................................................................... 101 Introdução ................................................................................................................... 101 Sumário ........................................................................................................................ 111 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ................................................................................... 112 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO DO TEMA V ............................................................... 113 TEMA VI: GLACIARES 115 UNIDADE Temática 6.1. Glaciares, sua formação, crescimento e destruição .............. 115 Introdução ................................................................................................................... 115 Sumário ........................................................................................................................ 131 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ................................................................................... 131 TEMA VII: HIDROGRAMA 134 UNIDADE Temática 7.1. Hidrograma ............................................................................ 134 Introdução ................................................................................................................... 134 Sumário ........................................................................................................................ 139 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ................................................................................... 139 TEMA VIII: RECURSOS HÍDRICOS 142 UNIDADE Temática 8.1: Recursos Hídricos, seus impactos e usos ............................... 142 Introdução ................................................................................................................... 142 Sumário ........................................................................................................................ 156 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO ................................................................................... 156 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 1 Visão geral Benvindo à Disciplina/Módulo de Hidrografia Objectivos do Módulo Ao terminar o estudo deste módulo de Hidrologia deverá ser capaz de: conhecer a origem e ocorrência das águas superficiais, subterrâneas e glaciares, identificar as características físicas e químicas das águas naturais, conhecer o ciclo hidrológico e a sua importância na manutenção da vida no planeta. objetivos Específicos jec Descrever os mecanismos de poluição dos oceanos; Caracterizar as águas subterrâneas; Explicar o processo de contaminação das águas subterrâneas; Caracterizar os glaciares; Descrever a importância dos glaciares na manutenção do equilíbrio térmico. ▪ Sobre a circulação da água na natureza; ▪ Caracterizar os oceanos; ▪ Demonstrar a importância económica dos oceanos; Quem deveria estudar este módulo Este Módulo foi concebido para estudantes do 2º ano do curso de licenciatura em Ensino de Geografia e Gestão Ambiental da UnISCED. Poderá ocorrer, contudo, que haja leitores que queiram se actualizar e consolidar seus conhecimentos nessa disciplina, esses serão bem-vindos, não sendo necessário para tal se inscrever. Mas poderá adquirir o manual. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 2 Como está estruturado este módulo Este módulo de Hidrografia, para estudantes do 2º ano do curso de licenciatura em ensino de Geografia e Gestão Ambiental, à semelhança dos restantes da UnISCED, está estruturado como se segue: Páginas introdutórias ▪ Um índice completo. ▪ Uma visão geral detalhada dos conteúdos do módulo, resumindo os aspectos-chave que você precisa conhecer para melhor estudar. Recomendamos vivamente que leia esta secção com atenção antes de começar o seu estudo, como componente de habilidades de estudos. ▪ Conteúdo desta Disciplina / módulo Este módulo está estruturado em Temas. Cada tema, por sua vez comporta certo número de unidades temáticas ou simplesmente unidades. Cada unidade temática se caracteriza por conter uma introdução, objectivos, conteúdos. No final de cada unidade temática, são incorporados antes o sumário, exercícios de auto-avaliação, só depois é que aparecem os exercícios de avaliação. Os exercícios de avaliação têm as seguintes características: exercícios teóricos/Práticos, Problemas não resolvidos e actividades práticas algunas incluindo estudo de caso. Outros recursos A equipa dos académicos e pedagogos da UnISCED, pensando em si, num cantinho, recóndito deste nosso vasto Moçambique e cheio de dúvidas e limitações no seu processo de aprendizagem, apresenta uma lista de recursos didácticos adicionais ao seu módulo para você explorar. Para tal a UnISCED disponibiliza na biblioteca do seu centro de recursos mais material de estudos relacionado com o seu curso como: Livros e/ou módulos, CD, CDROOM, DVD. Para além deste material físico ou electrónico disponível na biblioteca, pode ter acesso a Plataforma digital moodle para alargar mais ainda as possibilidades dos seus estudos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 3 Auto-avaliação e Tarefas de avaliação Tarefas de auto-avaliação para este módulo encontram-se no final de cada unidade temática e de cada tema. As tarefas dos exercícios de auto-avaliação apresentam duas características: a) apresentam exercícios resolvidos com detalhes; b) exercícios que mostram apenas respostas. As tarefas de avaliação são semelhantes às de auto-avaliação mas sem mostrar os passos, devendo obedecer o grau crescente de dificuldades do processo de aprendizagem, umas a seguir a outras. Parte das terefas de avaliação será objecto dos trabalhos de campo a serem entregues aos tutores/doceentes para efeitos de correcção e subsequentemente nota. Também constará do exame do fim do módulo. Pelo que, caro estudante, fazer todos os exercícios de avaliação é uma grande vantagem. Comentários e sugestões Use este espaço para dar sugestões valiosas, sobre determinados aspectos, quer de natureza científica, quer de natureza didáctico pedagógica, etc, sobre como deveriam ser ou estar apresentadas. Pode ser que graças as suas observações que, em de confiança, classificamo-las de úteis, o próximo módulo venha a ser melhorado. Ícones de actividade Ao longo deste manual irá encontrar uma série de ícones nas margens das folhas. Estes ícones servem para identificar diferentes partes do processo de aprendizagem. Podem indicar uma parcela específica de texto, uma nova actividade ou tarefa, uma mudança de actividade, etc. Habilidades de estudo O principal objectivo deste campo é o de ensinar/aprender a aprender.Aprender aprende-se. Durante a formação e desenvolvimento de competências, para facilitar a aprendizagem e alcançar melhores resultados, implicará empenho, dedicação e disciplina no estudo. Isto é, os bons resultados apenas se conseguem com estratégias eficientes e eficazes. Por isso é importante saber como, onde e quando estudar. Apresentamos algumas sugestões com as quais esperamos que caro UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 4 estudante possa rentabilizar o tempo dedicado aos estudos, procedendo como se segue: 1º Praticar a leitura. Aprender a Distância exige alto domínio de leitura. 2º Fazer leitura diagonal aos conteúdos (leitura corrida). 3º Voltar a fazer leitura, desta vez para a compreensão e assimilação crítica dos conteúdos (ESTUDAR). 4º Fazer seminário (debate em grupos), para comprovar se a sua aprendizagem confere ou não com a dos colegas e com o padrão. 5º Fazer TC (Trabalho de Campo), algumas actividades práticas ou as de estudo de caso, se existirem. IMPORTANTE: Em observância ao triângulo modo-espaço-tempo, respectivamente como, onde e quando estudar, como foi referido no início deste item, antes de organizar os seus momentos de estudo reflicta sobre o ambiente de estudo que seria ideal para si. Estudo melhor em casa/biblioteca/café/outro lugar? Estudo melhor à noite/de manhã/de tarde/fins de semana/ao longo da semana? Estudo melhor com música/num sítio sossegado/num sítio barulhento!? Preciso de intervalo em cada 30 minutos, em cada hora, etc. É impossível estudar numa noite tudo o que devia ter sido estudado durante um determinado período de tempo; Deve estudar cada ponto da matéria em profundidade e passar só ao seguinte quando achar que já domina bem o anterior. Privilegia-se saber bem (com profundidade) o pouco que puder ler e estudar, que saber tudo superficialmente! Mas a melhor opção é juntar o útil ao agradável: Saber com profundidade todos conteúdos de cada tema, no módulo. Dica importante: não recomendamos estudar seguidamente por tempo superior a uma hora. Estudar por tempo de uma hora intercalado por 10 (dez) a 15 (quinze) minutos de descanso (chama- se descanso à mudança de actividades). Ou seja, que durante o intervalo não se continuar a tratar dos mesmos assuntos das actividades obrigatórias. Uma longa exposição aos estudos ou ao trabalho intelectual obrigatório, pode conduzir ao efeito contrário: baixar o rendimento da aprendizagem. Por que o estudante acumula um elevado volume de trabalho, em termos de estudos, em pouco tempo, criando UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 5 interferência entre os conhecimentos, perde sequência lógica, por fim ao perceber que estuda tanto, mas não aprende, cai em insegurança, depressão e desespero, por se achar injustamente incapaz! Não estude na última da hora; quando se trate de fazer alguma avaliação. Aprenda a ser estudante de facto (aquele que estuda sistematicamente), não estudar apenas para responder a questões de alguma avaliação, mas sim estude para a vida, sobre tudo, estude pensando na sua utilidade como futuro profissional, na área em que está a se formar. Organize na sua agenda um horário onde define a que horas e que matérias deve estudar durante a semana; Face ao tempo livre que resta, deve decidir como o utilizar produtivamente, decidindo quanto tempo será dedicado ao estudo e a outras actividades. É importante identificar as ideias principais de um texto, pois será uma necessidade para o estudo das diversas matérias que compõem o curso: A colocação de notas nas margens pode ajudar a estruturar a matéria de modo que seja mais fácil identificar as partes que está a estudar e Pode escrever conclusões, exemplos, vantagens, definições, datas, nomes, pode também utilizar a margem para colocar comentários seus relacionados com o que está a ler; a melhor altura para sublinhar é imediatamente a seguir à compreensão do texto e não depois de uma primeira leitura; Utilizar o dicionário sempre que surja um conceito cujo significado não conhece ou não lhe é familiar; Precisa de apoio? Caro estudante, temos a certeza que por uma ou por outra razão, o material de estudos impresso, lhe pode suscitar algumas dúvidas como falta de clareza, alguns erros de concordância, prováveis erros ortográficos, falta de clareza, fraca visibilidade, páginas trocadas ou invertidas, etc). Nestes casos, contacte os serviços de atendimento e apoio ao estudante do seu Centro de Recursos (CR), via telefone, SMS, E-mail, se tiver tempo, escreva mesmo uma carta participando a preocupação. Uma das atribuições dos Gestores dos CR e seus assistentes (Pedagógico e Administrativo), é a de monitorar e garantir a sua aprendizagem com qualidade e sucesso. Dai a relevância da comunicação no Ensino a Distância (EAD), onde o recurso as TIC se torna incontornável: entre estudantes, estudante – Tutor, estudante – CR, etc. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 6 As sessões presenciais são um momento em que você caro estudante, tem a oportunidade de interagir fisicamente com staff do seu CR, com tutores ou com parte da equipa central da UnISCED indigetada para acompanhar as suas sessões presenciais. Neste período pode apresentar dúvidas, tratar assuntos de natureza pedagógica e/ou administrativa. O estudo em grupo, que está estimado para ocupar cerca de 30% do tempo de estudos a distância, é muita importância, na medida em que permite-lhe situar, em termos do grau de aprendizagem com relação aos outros colegas. Desta maneira ficará a saber se precisa de apoio ou precisa de apoiar aos colegas. Desenvolver hábito de debater assuntos relacionados com os conteúdos programáticos, constantes nos diferentes temas e unidade temática, no módulo. Tarefas (avaliação e auto-avaliação) O estudante deve realizar todas as tarefas (exercícios, actividades e auto-avaliação), contudo nem todas deverão ser entregues, mas é importante que sejam realizadas. As tarefas devem ser entregues duas semanas antes das sessões presenciais seguintes. Para cada tarefa serão estabelecidos prazos de entrega, e o não cumprimento dos prazos de entrega, implica a não classificação do estudante. Tenha sempre presente que a nota dos trabalhos de campo conta e é decisiva para ser admitido ao exame final da disciplina/módulo. Os trabalhos devem ser entregues ao Centro de Recursos (CR) e os mesmos devem ser dirigidos ao tutor/docente. Podem ser utilizadas diferentes fontes e materiais de pesquisa, contudo os mesmos devem ser devidamente referenciados, respeitando os direitos do autor. O plágio1 é uma violação do direito intelectual do(s) autor(es). Uma transcrição à letra de mais de 8 (oito) palavras do testo de um autor, sem o citar é considerado plágio. A honestidade, humildade científica e o respeito pelos direitos autorais devem caracterizar a realização dos trabalhos e seu autor (estudante da UnISCED). 1 Plágio - copiar ou assinar parcial ou totalmente uma obra literária, propriedade intelectual de outras pessoas, sem prévia autorização. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 7 Avaliação Muitos perguntam: Como é possível avaliar estudantes à distância, estando eles fisicamente separados e muito distantes do docente/turor!? Nós dissemos: Sim é muito possível, talvez seja uma avaliação mais fiável e concistente. Você será avaliadodurante os estudos à distância que contam com um mínimo de 90% do total de tempo que precisa de estudar os conteúdos do seu módulo. Quando o tempo de contacto presencial conta com um máximo de 10%) do total de tempo do módulo. A avaliação do estudante consta detalhada do regulamentada de avaliação. 1.Avaliação formativa: Serão observados os trabalhos de campo e as participações nos fóruns de discussões. Para cada actividade a média pesa em 40% sobre a avaliação final. 2. Avaliação sumativa: Ao final do semestre haverá uma prova presencial de avaliação e o valor da prova pesa 60% da pontuação total. A nota de 10 (dez) valores é a nota mínima de conclusão da cadeira. Nesta cadeira o estudante deverá realizar pelo menos 3 (três) avaliações e 1 (um) (exame). Algumas actividades práticas, relatórios e reflexões serão utilizados como ferramentas de avaliação formativa. Durante a realização das avaliações, os estudantes devem ter em consideração a apresentação, a coerência textual, o grau de cientificidade, a forma de conclusão dos assuntos, as recomendações, a identificação das referências bibliográficas utilizadas, o respeito pelos direitos do autor, entre outros. Os objectivos e critérios de avaliação constam do Regulamento de Avaliação. 8 TEMA – I: INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA HIDROGRAFIA UNIDADE Temática 1.1. O conceito e perfil histórico da hidrografia Introdução Caro estudante, nessa primeira unidade temática, terá como enfoque principal, a definição do termo hidrografia, seu objecto de estudo. E também poderá se apresentar o caminho percorrido pela hidrografia desde passado até a actualidade. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Definir os conceitos “Hidrografia e Hidrologia” ▪ Identificar o objecto de estudo da Hidrografia Objectivos ▪ Explicar o percurso histórico da Hidrografia específicos Desenvolvimento De acordo com Húo (2009), o objecto de estudo da hidrografia é a Hidrosfera. A hidrosfera corresponde a parte líquida da geosfera. Vemos então que os fenómenos hidrográficos serão os correspondentes, tanto a águas continentais superficiais ou subterrâneas, como as dos oceanos. Para Lagem (1996), a Hidrografia divide-se em Hidrologia, o estudo das águas superficiais e subterrâneas; e a Oceanografia, o estudo das águas dos mares e oceanos, essas últimas constituem-se por si só um conhecimento específico. Alguns autores colocam a Liminologia (águas lacustres) como uma subdivisão especial da Hidrologia. Assim sendo, Hidrologia é a ciência que estuda a ocorrência, distribuição e movimentação da água no planeta Terra. A definição actual deve ser ampliada para incluir aspectos de qualidade da água, ecologia, poluição e descontaminação “Os mais antigos trabalhos de drenagem e irrigação em larga escala são atribuídos ao Faraó Menés, fundador da primeira dinastia egípcia, que barrou o rio Nilo próximo a Mênphis, com uma barragem de 15m e extensão de aproximadamente 500 metros, para alimentar o canal de irrigação. Também no Egipto encontram-se os primeiros registos sistemáticos de níveis de enchentes. Estes registos datam de 3.500 a.C. e indicavam aos agricultores a época oportuna de romper os diques para inundar e fertilizar as terras agricultáveis. Nota-se que, aos egípcios, pouco importavam o estudo da Hidrologia como ciência, mas sim a sua utilização. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 9 Muitos conceitos erróneos e falhas de compreensão atravessaram o desenvolvimento da engenharia no seu sentido actual. Os gregos foram os primeiros filósofos que estudaram seriamente a Hidrologia, com Aristóteles sugerindo que os rios eram alimentados pelas chuvas. Sua maior dificuldade era explicar a origem da água subterrânea. Somente na época de Leonardo da Vinci (por volta de 1.500 d.C.) a ideia da alimentação dos rios pela precipitação começou a ser aceite. No entanto, foi apenas no ano de 1694 que Perrault, através de medidas pluviométricas na bacia do rio Sena, demonstrou, quantitativamente, que o volume precipitado ao longo do ano era suficiente para manter o volume escoado. O astrónomo inglês Halley, em 1693, provou que a evaporação da água do mar era suficiente para responder por todas as nascentes e fluxos de água. Mariotte, em 1686, mediu a velocidade do rio Sena. Estes primeiros conhecimentos de Hidrologia permitiram inúmeros avanços no Século XVIII, incluindo o teorema de Bernoulli, o Tubo Pitot e a Fórmula de Chèzy, que formam a base da Hidráulica e da Mecânica dos Fluidos. Durante o Século XIX, foram feitos significantes avanços na teoria da água subterrânea, incluindo a Lei de Darcy. No que se refere à Hidrologia de águas superficiais, muitas fórmulas e instrumentos de medição foram criados. Chow (1954) chamou o período compreendido entre 1900 e 1930 como o Período do Empirismo. O período de 1930 a 1950 seria o Período da Racionalização. Datam desta época o Hidrograma Unitário de Sherman (1932) e a Teoria da Infiltração de Horton (1933). Entre 1940 a 1950 foram feitos significantes avanços no entendimento do processo de evaporação. Em 1958, Gumbel lança as bases da moderna hidrologia estocástica. A partir da década de 70, a Hidrologia passa a contar com os avanços computacionais, o que levaram ao desenvolvimento de muitos modelos de simulação” (Húo:2009) Sumário A Hidrografia trata das águas continentais superficiais ou subterrâneas, como as dos oceanos, sua ocorrência em diversos estados (sólido, líquido e gasoso), sua distribuição ao longo do planeta terra. A Hidrologia é a ciência que estuda a ocorrência, distribuição e movimentação da água no planeta Terra. A definição actual deve ser ampliada para incluir aspectos de qualidade da água, ecologia, poluição e descontaminação. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 10 O objecto de estudo da hidrografia é a água da Terra, abrange por isso Oceanos, Mares, gelo, água do subsolo, lagos, água da atmosfera e rios Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1. Qual é o objecto de estudo da hidrogafia a) Oceanografia; b) Hidrologia; c) Liminologia; d) águas continentais superficiais; e) água da Terra, abrangendo oceanos, mares, geleiras, água do subsolo, lagos, água da atmosfera e rios 2. A ciência que se dedica ao estudo dos lagos chama se a) Oceanografia; b) Hidrologia; c)Liminologia; d) águas continentais superficiais 3. A Oceanografia, trata de: a) Águas superficiais continentais; b) águas lacustres; c)águas oceânicas; d) águas dos oceanos e mares 4. Em 1958, são lançadas as bases da moderna hidrologia estocástica, pelo a) Halley; b) Leonardo da Vinci; c) Mariotte; d) Gumbel 5. O astrónomo que em 1693, provou que a evaporação da água do mar era suficiente para responder por todas as nascentes e fluxos de água, foi a) Halley; b) Leonardo da Vinci; c) Mariotte; d) Gumbel 6. Em 1686, foi medida a velocidade do rio Sena pelo a) Halley; b) Leonardo da Vinci; c) Mariotte; d) Gumbel https://pt.wikipedia.org/wiki/Terra UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 11 7. Somente na época de (----------), por volta de 1.500 d.C., a ideia da alimentação dos rios pela precipitação começou a ser aceite. Preencha o espaço vazio, entre parenteses, com a expressão mais certa das indicadas abaixo a) Halley; b) Leonardo da Vinci; c) Mariotte; d) Gumbel Respostas: 1e); 2c); 3d); 4d); 5a); 6c);7b)Exercícios 1. Defina o conceito Hidrografia 2. Qual é objecto de Estudo da Hidrografia 3. Qual é subdivisão da Hidrografia 4. Que relação existe entre a Hidrogafia e a Hidrologia 5. Quais são os momentos mais marcantes no percurso histórico da Hidrografia UNIDADE Temática 1.1. Objectos aquáticos e noção da hidrosfera Introdução Caro estudante, esta unidade temática tratará de objectos aquáticos e a sua ligação com a hidrosfera. E também serão discutidas as várias hipóteses e teorias que sustentam ou explicam o surgimento da hidrosfera. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Identificar os objectos aquáticos; ▪ Diferenciar os objectos aquáticos; Objectivos ▪ Interpretar as leis que sustentam o surgimento da Hidrosfera específicos Desenvolvimento O recurso aquático predominante na hidrosfera é o oceano se seguindo restantes ambientes aquáticos, como rios, lagos, lagoas e mares e todas http://pt.wikipedia.org/wiki/Oceano http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio http://pt.wikipedia.org/wiki/Mar UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 12 as águas subterrâneas, bem como as águas marinhas, águas glaciais e lençóis de gelo, vapor de água. É pertinente que ao falarmos da hidrosfera nos restringíssemos em primeira mão sobre as teorias que explicam a sua origem. O surgimento da Hidrosfera é discutível. Existem várias hipóteses e teorias, de acordo com Húo (2009), que explicam este acontecimento e todas elas estão em conexão com a origem da Terra. A primeira teoria de E. Zuss, a evaporação do magma, defende que a hidrosfera resultou das emanações do magma em fusão, no processo do vulcanismo, tendo alimentado a atmosfera em vapor de água, gases e poeiras. As poeiras teriam contribuído para a formação de núcleos de condensação e consolidado a crusta terrestre, o que poderia ter facilitado a consolidação e a retenção da água; a segunda foi defendida por Vinogradov por volta do ano 1959, onde segundo o autor, a hidrosfera terá resultado da actividade vulcânica através do qual foi emitido o magma e as substâncias voláteis e infusíveis como amoníaco, cloro, oxigénio, hidrogénio, dióxido de carbono que ter-seiam deslocado por convecções à superfície da Terra, local pelo qual processou-se a refrigeração e cristalização da massa fundida. A água ter-se-ia sintetizado a partir do oxigénio e hidrogénio que se deslocavam à atmosfera em forma de vapor de água. Tendo o vapor de água se refrescado e condensado à elevadas altitudes da atmosfera, as gotas de água submetidas à força de gravidade, caiam em direcção à superfície da Terra que de novo evaporavam-se, elevando-se às camadas superiores da atmosfera para transmitir o calor terrestre ao espaço cósmico frio. Como resultado deste mecanismo de troca de energia entre os espaços cósmico frio e terrestre quente, as primeiras gotas de chuva teriam atingido a superfície da Terra; e finalmente tem – se a teoria catastrófica que defende que a hidrosfera ter-se-ia formado a partir dos fragmentos resultantes da colisão de duas estrelas. Os fragmentos dispersos pelo universo foram colidindo durante longo período de tempo. A Terra foi recebendo os meteoritos e planetóides que nela colidia devido a sua maior força de atracção. Estes meteoritos continham muita água. Os meteoritos incandescentes ao colidirem com a Terra, tornaram-se num oceano de magma. A contínua queda dos meteoritos sobre o oceano de magma, fez com que os materiais mais pesados (ferrosos) se afundassem e o vapor de água contido neles se evaporasse para alta atmosfera, tendo-se condensado e criado aí nuvens espessas. http://pt.wikipedia.org/wiki/Gelo http://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 13 À medida que a queda dos planetóides foi diminuindo, a temperatura do oceano do magma foi baixando e consequentemente a temperatura do ar, o que condicionou a descida das espessas nuvens que provocaram chuvas intensas que reduziram cada vez mais a temperatura da terra, o que favoreceu a que a água da chuva atingisse a superfície da Terra e, assim, se formasse a Hidrosfera. Actualmente, tem lugar a transferência de água a partir das rochas em fusão, do manto para os oceanos – água juvenil (que se origina nas altas profundidades e supõe-se estar relacionada com a actividade magmática). Contudo, este acréscimo é compensado pelo equilíbrio mantido através da perda de uma parte de água sob efeito do bombardeamento de raios solares sobre as gotas de água (vapor de água) o que concorre para que uma parte de hidrogénio liberto escape do efeito gravitacional para o espaço cósmico. A hidrosfera será neste caso a esfera que compõe todas as águas do planeta, as quais formam uma camada descontínua sobre a superfície da Terra. O termo hidrosfera vem do grego: hidro + esfera = esfera da água a qual corresponde a 71% de toda a superfície terrestre. Esta esfera compreende todos os rios, lagos, lagoas, as águas subterrâneas e as águas glaciais, bem como as águas marinhas onde esta última perfaz cerca de 97%, ocupando o maior espaço. Para cada um dos componentes da hidrosfera podemos encontrar algumas ciências específicas que se dedicam ao estudo de cada uma delas, nomeadamente, a oceanografia, estuda os oceanos e mares no que respeita as suas propriedades físicas e químicas, bacias oceânicas entre outros aspectos; a potamologia, estuda o comportamento dos cursos de água, tanto superficiais como subterrâneas (rios e águas subterrâneas), a sua localização e utilização relacionado com o resto dos fenómenos físico – geográficos em especial com os climatológicos, geomorfológicos, pedológicos, entre outros; e a limnologia, estuda os lagos e pântanos. Sumário O recurso aquático predominante na hidrosfera é o oceano se seguindo restantes ambientes aquáticos, como rios, lagos, lagoas e mares e todas as águas subterrâneas, águas glaciais e lençóis de gelo, vapor de água. O estudo de cada um dos recursos aquáticos possui um nome específico, como por exemplo a oceanografia que se dedica ao estudo de oceanos e mares. http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua http://pt.wikipedia.org/wiki/Planeta http://pt.wikipedia.org/wiki/Terra http://pt.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A9cia http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio http://pt.wikipedia.org/wiki/Lago http://pt.wikipedia.org/wiki/Lagoa http://pt.wikipedia.org/wiki/Oceano http://pt.wikipedia.org/wiki/Rio http://pt.wikipedia.org/wiki/Mar http://pt.wikipedia.org/wiki/Gelo http://pt.wikipedia.org/wiki/Vapor UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 14 Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.A Hidrosfera teria se formado a partir dos fragmentos resultantes da colisão de duas estrelas. Esta teoria é pertencente: a) Zuss; b) Vinogradov; c) teoria catastrófica; d)Davis 2. A Hidrosfera resultou das emanações do magma em fusão, no processo do vulcanismo, tendo alimentado a atmosfera em vapor de água, gases e poeiras. Esta constitui teoria de: a) Zuss; b) Vinogradov; c) teoria catastrófica; d) Davis 3. A Hidrosfera terá resultado da actividade vulcânica através do qual foi emitido o magma e as substâncias voláteis e infusíveis como amoníaco, cloro, oxigénio, hidrogénio, dióxido de carbono que se teria deslocado por convecções à superfície da Terra, local pelo qual processou-se a refrigeração e cristalização da massa fundida. Essa é a teoria de a) Zuss; b) Vinogradov; c) teoria catastrófica; d) Davis 4. Constituem objectos aquáticos a) Rios,lagoas, oceanos, potamologia. B) Oceanografia, potamologia, limnologia; c) rios, lagoas, oceanos d) Oceanografia, limnologia, potamologia 5. Constituem ciências que estudam os oceanos e mares, rios e águas subterrâneas, lagos e pântanos, respetivamente a) Rios, lagoas, oceanos, potamologia. b) Oceanografia, potamologia, limnologia c) Rios, lagoas, oceanos d) Oceanografia, limnologia, potamologia Respostas: 1c); 2a);3b);4c);5b Exercícios 1.De acordo com Vinogradov, como surgiu a Hidrosfera? 2. Qual o recurso aquático mais predominante na hidrosfera UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 15 3. Como se chama a ciência que se dedica ao estudo do recurso aquático mais predominante na hidrosfera? 4. Faz a subdivisão da hidrosfera 5. Mencione pelo menos quatro recursos aquáticos por si estudados. TEMA – II: CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS NATURAIS UNIDADE Temática 2.1. Características Físicas das Águas: Cor, Turbidez, Sólidos, Temperatura, Sabor e Odor. Introdução Esta unidade temática irá explicar com mais detalhe cada característica física das águas naturais, isto é, a cor, turbidez, sólidos, temperatura, sabor e odor. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Identificar as características físicas das águas naturais; Objectivos ▪ Diferenciar as características físicas das águas naturais; específicos ▪ Esclarecer a importância do estudo das características físicas das águas naturais. Desenvolvimento 2. 1.1. Cor das Águas Definição A cor de uma amostra de água está associada ao grau de redução de intensidade que a luz sofre ao atravessá-la (e esta redução dá-se por absorção de parte da radiação eletromagnética), devido à presença de sólidos dissolvidos, principalmente material em estado coloidal orgânico e inorgânico. Dentre os colóides orgânicos pode-se mencionar os ácidos húmicos e fúlvico, substâncias naturais resultantes da decomposição parcial de compostos orgânicos presentes em folhas, dentre outros substratos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 16 Também os esgotos sanitários se caracterizam por apresentarem predominantemente matéria em estado coloidal, além de diversos efluentes industriais contendo taninos (efluentes de curtumes, por exemplo), anilinas (efluentes de indústrias têxteis, indústrias de pigmentos, etc), lignina e celulose (efluentes de indústrias de celulose e papel, da madeira, etc.). Há também compostos inorgânicos capazes de possuir as propriedades e provocar os efeitos de matéria em estado coloidal. Os principais são os óxidos de ferro e manganês, que são abundantes em diversos tipos de solo. Alguns outros metais presentes em efluentes industriais conferem-lhes cor mas, em geral, íons dissolvidos pouco ou quase nada interferem na passagem da luz. (Piveli:2004) Importância nos estudos de controlo de qualidade de águas Com relação ao abastecimento público de água, a cor, embora seja um atributo estético da água, não se relacionando necessariamente com problemas de contaminação, é padrão de potabilidade (valor máximo permissível 5 uHazen pela portaria n° 36, de 1990, do Ministério da Saúde de Brasil). A presença de cor provoca repulsa psicológica pelo consumidor, pela associação com a descarga de esgotos. Também a Resolução n° 20 do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA, do mesmo país, que dispõe sobre os níveis de qualidade das águas naturais do território brasileiro, inclui a cor como parâmetro de classificação. Esta limitação é importante, pois nas águas naturais associa-se a problemas de estética, às dificuldades na penetração da luz e à presença de compostos recalcitrantes (não biodegradáveis, isto é, de taxas de decomposição muito baixas) que em geral são tóxicos aos organismos aquáticos. Embora existam técnicas mais específicas para a identificação de substâncias tóxicas na água, a presença de cor verdadeira na água pode ser indicadora dessa possibilidade. No entanto, a não inclusão como padrão de emissão (artigo n° 21 da resolução n° 20 do CONAMA/Brasil) permite que determinadas indústrias contem com as diluições sofridas no corpo receptor e não necessitem de tratamento adicional específico para a remoção da cor residual de efluentes tratados por processos biológicos, por exemplo. O tratamento físico-químico em nível terciário, à base do emprego de coagulantes, apresenta custo elevado devido ao grande consumo do produto e à grande produção de lodo a ser desidratado e disposto em aterro. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 17 No controle da qualidade das águas nas estações de tratamento, a cor é um parâmetro fundamental, não só por tratar-se de padrão de potabilidade como também por ser parâmetro operacional de controlo da qualidade da água bruta, da água decantada e da água filtrada, servindo como base para a determinação das dosagens de produtos químicos a serem adicionados, dos graus de mistura, dos tempos de contacto e de sedimentação das partículas floculadas. Por serem parâmetros de rápida determinação, a cor e a turbidez são muito úteis nos ensaios de floculação das águas e nos ensaios de sedimentação em colunas e de filtração em leitos granulares. Para os problemas de lançamento de efluentes industriais, deverá ser levada em consideração a necessidade de atendimento aos padrões de cor do corpo receptor. (Piveli:2004) Determinação da cor A cor das águas tem sido historicamente medida através de comparação visual, empregando-se soluções padrão de cor e fonte de luz. Para estudos envolvendo necessidades de medidas com maior grau de precisão, o método de determinação da cor por espectrofotometria é recomendado. Para os controles rotineiros de estações de tratamento de água e em estudos limnológicos, o uso do comparador visual é bastante razoável. Neste, a amostra é disposta em um tubo de Nessler enquanto no outro adiciona-se água destilada. Ligando-se a lâmpada do aparelho, vai-se observar uma mancha escura no campo referente à amostra, devida à absorção de parte da radiação luminosa, enquanto no campo da água destilada a imagem é bastante clara. Em seguida, deverá ser pesquisada no disco de cor qual a posição que leva à coincidência entre as manchas. O disco de cor contém uma solução sólida de cloroplatinato de potássio (K2PtCl6) em cloreto de cobalto (CoCl2), daí o nome de método platina-cobalto. Esta solução tem uma tonalidade esverdeada, tal como as águas do rio europeu que era estudado quando o parâmetro foi introduzido. Assim, uma água com cor 5, apresentará sombreamento semelhante ao produzido pela água destilada quando se posiciona sobre ela o disco na posição 5, que contém a solução com 5 mg/L de platina. Quando os valores da cor são muito elevados, como é o caso de efluentes industriais, devem ser preparadas diluições prévias da amostra até reduzir a cor abaixo do alcance do disco; mas, para este caso, o método espectrofotométrico é mais recomendado. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 18 Deve ser observado que este método de comparação visual é de certa forma subjectivo, dependendo da sensibilidade do operador. Além disso, as diversas águas apresentam colorações muito diferentes da solução de cloroplatinato, dificultando a comparação. Quanto ao resultado da cor, cinco unidades de cor ou 5 UC representa o mesmo que 5 mg/L Pt, ou 5 uHazen.É importante fornecer o pH da amostra quando se utiliza este método para a avaliação da cor de águas naturais, não sendo apropriado para águas contaminadas por resíduos industriais. A cor pode ser determinada por espectrofotometria visível, quando esta propriedade é expressa pelo comprimento de onda (λ) dominante na transmissão da luz em um equipamento apropriado a tais medidas (espectrofotômetro). Dessa forma, cobre se todo o espectro luminoso e não apenas tons amarelos e marrons. Águas naturais possuem intensidade de cor que varia entre 0 e 200 unidades pois, acima disso, já seriam águas de brejo e pântano com elevada concentração de matéria orgânica dissolvida. Coloração abaixo de 10 unidades quase não é perceptível. No Brasil, aceita-se para água bruta, isto é, antes do seu tratamento e distribuição em sistemas urbanos, valores de até 75 unidades de cor (Resolução CONAMA nº 20, de 18/06/86). (idem) Cor real e cor aparente Na determinação da cor, a turbidez da amostra causa interferência, absorvendo também parte da radiação eletromagnética. Esta coloração é dita aparente pois é como o ser humano a vê, mas é, na verdade, em parte resultado da reflexão e dispersão da luz nas partículas em suspensão. A diferenciação entre a cor verdadeira e a cor aparente, que é incrementada pela turbidez, é dada pelo tamanho das partículas, isto é, pode ser generalizado que partículas com diâmetro superior a 1,2 μm causam turbidez, já que partículas coloidais e dissolvidas causam cor. Para a obtenção da cor real ou verdadeira há a necessidade de se eliminar previamente a turbidez através de centrifugação, filtração ou sedimentação. A centrifugação é o método mais aconselhável porque na filtração ocorre absorção de cor da amostra no papel de filtro e, na sedimentação, existem sólidos em suspensão que se sedimentam muito lentamente e não são removidos. (Piveli:2004) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 19 Remoção de cor Os métodos tradicionais de remoção de cor de águas para abastecimento público e residuárias industriais são à base de coagulação e floculação. Os tipos e as dosagens de coagulantes, bem como os efeitos dos auxiliares de floculação (polieletrólitos), variam de acordo com as características das águas. No tratamento de águas para abastecimento, as dificuldades na floculação ocorrem quando a água apresenta cor elevada e turbidez baixa. Neste caso, a falta de partículas maiores que possibilitem a ocorrência de nucleação, torna-os pequenos e de baixa velocidade de sedimentação. Isto tem sido motivo frequente do uso da pré-cloração das águas para abastecimento público, isto é, a aplicação de cloro na etapa de coagulação e floculação para a oxidação de compostos coloidais e consequente melhora na floculação. Devido à possibilidade de formação de trihalometanos (THMs) durante este processo, outros processos oxidativos têm sido estudados, como por exemplo o emprego da ozonização da água. Neste caso, a formação de aldeídos é que pode ser problemática. Os THMs são compostos orgânicos halogenados, neste caso clorados, associados ao sério problema de saúde pública que é o desenvolvimento do câncer no organismo humano. Estudos de remoção de cor à base de outros agentes oxidantes ou através de radiações, também têm sido desenvolvidos. (Piveli:2004) 2.1.2. Turbidez das águas Definição Turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la (e esta redução se dá por absorção e espalhamento, uma vez que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o comprimento de onda da luz branca), devido à presença de sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e de detritos orgânicos, algas e bactérias, plâncton em geral, etc.. A erosão das margens dos rios em estações chuvosas é um exemplo de fenómeno que resulta em aumento da turbidez das águas e que exige manobras operacionais, como alterações nas dosagens de coagulantes e auxiliares, nas estações de tratamento de águas. A erosão pode decorrer do mau uso do solo, em que se impede a fixação da vegetação. Este exemplo mostra também o carácter sistémico da poluição, ocorrendo interrelações ou transferência de problemas de um ambiente (água, ar ou solo) para outro. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 20 Os esgotos sanitários e diversos efluentes industriais também provocam elevações na turbidez das águas. Um exemplo típico deste facto ocorre em consequência das actividades de mineração, onde os aumentos excessivos de turbidez têm provocado formação de grandes bancos de lodo em rios e alterações no ecossistema aquático. (ENI: 2015) Importância nos estudos de controlo de qualidade das águas A turbidez também é um parâmetro que indica a qualidade estética das águas para abastecimento público. O padrão de potabilidade (portaria n° 36 de Janeiro de 1990) é de 1,0 UNT. Nas estações de tratamento de água, a turbidez, conjuntamente com a cor, é um parâmetro operacional de extrema importância para o controle dos processos de coagulação-floculação, sedimentação e filtração. Há uma preocupação adicional que se refere à presença de turbidez nas águas submetidas à desinfecção pelo cloro. Estas partículas grandes podem abrigar microrganismos, protegendo-os contra a acção deste agente desinfetante. Daí a importância das fases iniciais do tratamento para que a qualidade biológica da água a ser distribuída possa ser garantida. E é por isso também que a cloração de esgotos sanitários tem seus efeitos limitados. Nas águas naturais, a presença da turbidez provoca a redução de intensidade dos raios luminosos que penetram no corpo da água, influindo decisivamente nas características do ecossistema presente. Quando sedimentadas, estas partículas formam bancos de lodo onde a digestão anaeróbia leva à formação de gases metano e gás carbónico, principalmente, além de nitrogénio gasoso e do gás sulfídrico, que é malcheiroso. O movimento ascencional das bolhas de gás ocasiona o arraste de partículas orgânicas não totalmente degradadas, aumentando a demanda de oxigénio na massa líquida (demanda bentônica). Nos problemas relativos às águas residuárias, os parâmetros cor e turbidez não são normalmente utilizados, dando-se preferência às medidas directas dos valores de sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos. Este fato é possível porque as faixas de concentração de sólidos são elevadas, permitindo obter uma precisão significativa na análise gravimétrica. Em águas de abastecimento, por outro lado, o uso da turbidez é muito mais expressivo do que a concentração de sólidos em suspensão medida directamente. Embora não seja muito frequente o emprego da turbidez na caracterização de esgotos, é comum dizer-se, por exemplo, que uma UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 21 água residuária tratada por processo anaeróbio apresenta turbidez mais elevada do que se o fosse por processo aeróbio, devido principalmente ao arraste de sólidos provocado pela subida das bolhas de gases resultantes da fermentação. Também para os processos aeróbios, um aumento na turbidez do esgoto tratado é indicativo de problemas no reactor biológico onde ocorre a floculação. (Piveli:2004). Determinação da turbidez A determinação da turbidez em águas iniciou-se com o turbidímetro de vela de Jackson. Este turbidímetro é constituído de um tubo de vidro graduado sob o qual se posiciona uma velaacesa. À medida que se adiciona amostra ao tubo e se observa pela outra extremidade em relação à vela, a chama reduz de intensidade progressivamente até desaparacer por completo, quando deverá ser efectuada a leitura na escala. Este método obedece ao princípio da “turbidimetria”, ou seja, a fonte de luz e o observador encontram-se em posições opostas (ângulo de 180°) e os resultados são expressos em UJT (Unidade Jackson de Turbidez). Este método, no entanto, apresenta a limitação de não determinar valores baixos de turbidez (abaixo de 25 UNT), como é o caso da água tratada, porque partículas muito pequenas não dispersam a luz na faixa amarelo- vermelho do espectro electromagnético, que corresponde à chama da vela. Assim, foi necessário desenvolver outros métodos, que são chamados de nefelométricos, mais sensíveis, que consistem em um equipamento dotado com uma fonte de luz (filamento de tungsténio), que incide na amostra, e um detector fotoeléctrico capaz de medir a luz que é dispersa em um ângulo de 90o em relação à luz incidente. A turbidez assim medida é fornecida em unidades nefelométricas de turbidez (UNT), comparável à UJT. Antes da determinação do valor da turbidez da amostra, a escala apropriada deverá ser escolhida e calibrada. Para esta calibração, são utilizadas suspensões-padrão de formazina (contém sulfato de hidrazina e hexametilenotetramina) ou de sílica. Desta forma, os resultados de turbidez podem também ser expressos em termos de mg/L de formazina ou sílica, dependendo do padrão utilizado na calibração. Os resultados expressos desta forma são equivalentes àqueles representados por UNT. (Piveli:2004) Remoção da turbidez UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 22 As partículas que provocam turbidez nas águas são as mais fáceis de serem separadas, por tratar-se de sólidos em suspensão sobre os quais, devido às baixas relações área superficial/volume apresentadas, ocorre a predominância de fenómenos gravitacionais. Assim, a turbidez pode ser removida através de sedimentação simples, utilizando-se decantadores, sendo também possível e interessante em alguns casos o emprego da flotação por ar dissolvido. A filtração pode ser entendida como um processo complementar aos anteriores, ou ser empregada directamente em casos de águas de baixa cor e turbidez. Nos projectos dos decantadores, um dos parâmetros mais importantes a ser definido é a taxa de escoamento superficial (vazão aplicada por área em planta do decantador). Para esta finalidade, são conduzidos ensaios em colunas de sedimentação, onde o principal parâmetro de controlo é a turbidez remanescente (residual) em função do tempo. (Piveli:2004) 2.1.3. Sólidos em águas Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas fracções de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis). Os métodos empregados para a determinação de sólidos são gravimétricos (utilizando-se balança analítica ou de precisão), com excepção dos sólidos sedimentáveis, cujo método mais comum é o volumétrico (uso do cone Imhoff). (Piveli:2004) Importância nos estudos de controlo de qualidade das águas Nos estudos de controlo de poluição das águas naturais e principalmente nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais, as determinações dos níveis de concentração das diversas fracções de sólidos resultam em um quadro geral da distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este quadro não é definitivo para se entender o comportamento da água em questão, mas constitui-se em uma informação preliminar importante. Deve ser destacado que, embora a concentração de sólidos voláteis seja associada à presença de compostos orgânicos na água, não propicia qualquer informação sobre a natureza específica das diferentes moléculas orgânicas eventualmente presentes que, inclusive, iniciam o processo de volatilização em temperaturas diferentes, sendo a faixa UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 23 compreendida entre 550-600°C uma faixa de referência. Alguns compostos orgânicos volatilizam-se a partir de 250°C, enquanto que outros exigem, por exemplo, temperaturas superiores a 1000°C. No controle operacional de sistemas de tratamento de esgotos, algumas fracções de sólidos assumem grande importância. Em processos biológicos aeróbios, como os sistemas de lodos activados e de lagoas aeradas mecanicamente, bem como em processos anaeróbios, as concentrações de sólidos em suspensão voláteis nos lodos dos reactores têm sido utilizadas para se estimar a concentração de microrganismos decompositores da matéria orgânica, isto porque as células vivas são, em última análise, compostos orgânicos e estão presentes formando flocos em grandes quantidades relativamente à matéria orgânica “morta” nos tanques de tratamento biológico de esgotos. Embora não representem exactamente a fracção activa da biomassa presente, os sólidos voláteis têm sido utilizados de forma a atender as necessidades práticas do controle de rotina. Imagine-se as dificuldades que se teria, se fosse utilizada, por exemplo, a concentração de DNA para a identificação da biomassa activa nos reactores biológicos! Algumas fracções de sólidos podem ser inter-relacionadas, produzindo informações importantes. É o caso da relação SSV/SST que representa o grau de mineralização de lodos. Por exemplo, determinado lodo biológico pode ter relação SSV/SST = 0,8 e, depois de sofrer processo de digestão bioquímica, ter esse valor reduzido abaixo de 0,4. Os níveis de concentração de sólidos sedimentáveis e de sólidos em suspensão são relacionadas entre si, constituindo-se em outro parâmetro prático de grande importância no controle operacional dos sistemas de tratamento biológico de esgotos, conhecido por índice volumétrico de lodo (IVL). O IVL representa o volume ocupado por unidade de massa de lodo. IVL (ml/g) = ((sólidos sedimentáveis (mlL) /sólidos em suspensão (mg/L)) x1000 Os lodos que se apresentam em boas condições de sedimentabilidade apresentam valores de IVL baixos. Por exemplo, os processos de lodos activados convencionais apresentam IVL em torno de 100 quando em boas condições de funcionamento, sendo este valor ainda menor quando se utiliza oxigénio puro. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 24 Os processos com aeração prolongada apresentam valores de IVL maiores, uma vez que a ocorrência em maior extensão de fase endógena no sistema leva à formação de flocos menores e mais leves. O nível de sólidos sedimentáveis nos efluentes finais descarregados pelas indústrias é também extremamente importante por se tratar de Parâmetro da legislação. As concentrações de sólidos em suspensão são medidas importantes no controle de decantadores e outras unidades de separação de sólidos. Constituem parâmetro utilizado em análises de balanço de massa. Isto vale também para águas de irrigação, uma vez que excesso de sólidos dissolvidos pode levar a graves problemas de salinização do solo. A presença de sólidos dissolvidos relaciona-se também com a condutividade eléctrica da água. Deve-se salientarque a determinação das fracções de sólidos é muito mais recomendada para águas fortemente poluídas e esgotos do que para águas limpas. Pouco são usadas nas estações de tratamento de água para abastecimento público, excepto as mais modernas que recuperam águas de lavagem de filtros e tratam e destinam adequadamente os lodos separados nos decantadores. Nas ETAs, parâmetros indirectos como a cor e a turbidez devem ser preferivelmente usados, uma vez que a análise gravimétrica apresenta baixa precisão para níveis reduzidos de sólidos, além do tempo relativamente longo necessário para a execução da mesma. (Piveli:2004) Remoção de sólidos Embora os sólidos, sob o ponto de vista de tamanho, sejam classificados apenas em sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos, existem três faixas de tamanho com comportamentos distintos sob o ponto de vista do tratamento. Os sólidos em suspensão (partículas com diâmetro médio superior a 1μ), são os mais fáceis de serem separados da água. Prevalecem sobre eles fenómenos de massa (gravitacionais), e geralmente são removidos por sedimentação simples. Intermediariamente, os sólidos presentes no estado coloidal (diâmetro médio na faixa 1mμ - 1μ), já são suficientemente pequenos de forma a apresentar relações área superficial/volume que os tornam estáveis na água devido aos campos eletrostáticos desenvolvidos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 25 Desta forma, são removíveis por sedimentação, desde que precedida de processo de coagulação e floculação. Os flocos que apresentam baixas velocidades de sedimentação nos decantadores podem ser separados em filtros de areia ou filtros de camada dupla de areia e carvão antracito. A dificuldade maior sob o ponto de vista de tratamento consiste na separação de moléculas muito pequenas e íons dissolvidos na água. Nestes casos, apenas processos especiais de tratamento apresentam boa capacidade de remoção. Dentre estes processos, destacam-se aqueles que têm como princípio os fenómenos de adsorção, troca iônica, precipitação química e osmose reversa. Nas estações de tratamento de esgotos sanitários e de efluentes industriais predominantemente orgânicos, ocorrem reduções nas concentrações de sólidos voláteis dos despejos que são tratados por processos biológicos. (Piveli:2004) 2.1.4. Temperatura A temperatura é uma condição ambiental muito importante em diversos estudos relacionados ao monitoramento da qualidade de águas. Sob o aspecto referente à biota aquática, a maior parte dos organismos possui faixas de temperatura "óptimas" para a sua reprodução. Por um lado, o aumento da temperatura provoca o aumento da velocidade das reacções, em particular as de natureza bioquímica de decomposição de compostos orgânicos. Por outro lado, diminui a solubilidade de gases dissolvidos na água, em particular o oxigénio, base para a decomposição aeróbia. Esses dois factores se superpõem, fazendo com que nos meses quentes de verão os níveis de oxigénio dissolvido nas águas poluídas sejam mínimos, frequentemente provocando mortandade de peixes e, em casos extremos, exalação de maus odores devido ao esgotamento total do oxigénio e consequente decomposição anaeróbia dos compostos orgânicos sulfatados, produzindo o gás sulfídrico, H2S. Desta forma, a definição da temperatura de trabalho nos estudos de autodepuração natural faz-se necessária para a correcção das taxas de desoxigenação e de reaeração, normalmente obtidas para a temperatura de referência de 20°C. No campo do tratamento biológico de esgotos, as temperaturas mais elevadas registradas nos países do hemisfério sul levam a UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 26 comportamentos diferentes dos registrados em sistemas existentes no hemisfério norte. Os modernos reactores utilizados no tratamento anaeróbio de efluentes industriais podem, no Brasil, operar à temperatura ambiente, enquanto na Europa necessitam de controle a 35°C. Os sistemas de lagoas de estabilização são também bastante favorecidos por este aspecto. Até mesmo entre as diferentes regiões do território brasileiro, as cargas orgânicas admissíveis nos sistemas de lagoas variam de acordo com as temperaturas médias registradas. Os processos físico-químicos em que ocorre equilíbrio, como por exemplo a dissociação do cloro e os processos de precipitação química, são também dependentes da temperatura, mas o efeito não é tão significativo como nos processos biológicos. A temperatura da água é normalmente superior à temperatura do ar, uma vez que o calor específico da água é bem maior do que o do ar. Devido às importantes influências da temperatura sobre a configuração dos ambientes aquáticos, normalmente este parâmetro é incluído nas legislações referentes ao controle da poluição das águas. No Estado de São Paulo, é imposto como padrão de emissão de efluentes a temperatura máxima de 40oC, lançados tanto na rede pública coletora de esgotos como directamente nas águas naturais. Além disso, nestas últimas não poderá ocorrer variação superior a 3oC com relação à temperatura de equilíbrio. Isto é importante para efluentes industriais produzidos a quente, como os de tinturarias, galvanoplastias, indústrias de celulose, etc. A temperatura das águas é medida de maneira bastante simples através de termómetros de mercúrio. A temperatura do ar, variável controlada em diversos estudos ambientais, pode também ser medida através dos termómetros de máximas e mínimas, que registram as temperaturas limites durante determinado período, por exemplo, 24 horas. A temperatura de efluentes industriais pode ser reduzida através do emprego de torres de resfriamento. Qualquer outro processo que provoque aumento da superfície de contato ar/água pode ser usado, como aspersores, cascateamento, etc.. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 27 Em muitos casos, apenas o tempo de detenção hidráulico dos efluentes em tanques de equalização é suficiente para promover a redução desejada de temperatura. (Piveli:2004) 2.1.5. Sabor e odor A água pura não produz sensação de odor ou sabor nos sentidos humanos. Uma das principais fontes de odor nas águas naturais é a decomposição biológica da matéria orgânica. No meio anaeróbio, isto é, no lodo de fundo de rios e de represas e, em situações críticas, em toda a massa líquida, ocorre a formação do gás sulfídrico, H2S, que apresenta odor típico de ovo podre, de mercaptanas e amônia, esta última ocorrendo também em meio aeróbio. Águas eutrofizadas, isto é, águas em que ocorre a floração excessiva de algas devido à presença de grandes concentrações de nutrientes liberados de compostos orgânicos biodegradados, podem também manifestar sabor e odor. Sabe-se que certos gêneros de algas cianofíceas (algas azuis, resistentes às condições de severa poluição) produzem compostos odoríficos, em alguns casos até mesmo tóxicos. Outra fonte que causa problemas de sabor e odor nas águas para abastecimento público refere-se à presença de fenóis. Esses compostos, mesmo quando presentes em quantidades diminutas reagem com o cloro residual livre formando clorofenóis que apresentam odor característico e intenso. Além destas fontes principais, existe ainda o gosto na água proveniente de metais, acidez ou alcalinidade pronunciadas, cloreto (sabor salgado), etc.. Na legislação brasileira aparece apenas a designação “não objectável” para sabor e odor, o que representacerta subjectividade. A legislação paulista é talvez rigorosa demais, condenando a presença de qualquer tipo de odor senão o de cloro. Nos Estados Unidos é utilizada a técnica do odor limite para quantificar o problema, que consiste em proceder-se a diluições da amostra até que o odor não seja mais detectado. Se, por exemplo, apenas com diluições superiores a 1:5 os odores não podem mais ser percebidos, diz-se que aquela amostra de água apresenta odor limite 5. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 28 É óbvio que é uma técnica que também envolve subjectividade e imprecisões, mas é uma maneira de se aproximar melhor à questão, que pode ser interessante em diversos estudos. Para uma identificação precisa das concentrações dos compostos aromáticos presentes na água, técnicas analíticas sofisticadas como a cromatografia gasosa ou cromatografia/ espectrometria de massa podem ser necessárias. A adsorção em carvão activado granular ou em pó é a técnica mais empregada e eficiente no controle de odor. Em casos particulares, como no importante problema da liberação de H2S de processos anaeróbios, perceptível pelo olfato humano em concentrações da ordem de apenas 1 ppb, técnicas oxidativas empregando-se cloro, peróxido de hidrogénio e ozonização, entre outras, ou técnicas de precipitação química com sais de ferro, podem ser testadas. Essa medida, no entanto, deverá ser bem planeada, devendo ser primeiramente testada em menor escala para a verificação da eficiência real e para a identificação de problemas operacionais como a descarga de oxidante residual que possa resultar em efeito tóxico ao meio. A inibição da proliferação de odores intervindo-se na actividade biológica tem sido aplicada com sucesso. Muitas cidades, principalmente as de clima quente, sofrem com o problema da exalação de maus odores pela rede colectora de esgotos. A origem desse problema é a redução anaeróbia do sulfato para sulfeto, com consequente liberação do H2S. Aplicada continuamente uma solução de nitrato de sódio, ocorre preferencialmente a redução do nitrato em nitrogénio gasoso, inibindo-se o crescimento das bactérias redutoras de sulfato e a exalação do gás sulfídrico. (Piveli:2004) Sumário Os principais parâmetros utilizados para caracterizar fisicamente as águas naturais são a cor, a turbidez, os níveis de sólidos nas suas diversas fracções, a temperatura, o sabor e o odor. Embora tais parâmetros sejam físicos, fornecem indicações preliminares importantes para a caracterização da qualidade química da água como, por exemplo, os níveis de sólidos em suspensão (associados à turbidez) e as concentrações de sólidos dissolvidos (associados à cor), os sólidos orgânicos (voláteis) e os sólidos minerais (fixos), os compostos que produzem odor, etc.. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 29 Para além dos parâmetros utilizados para caracterizar fisicamente a água, também existem outros que são utilizados para caracterizar quimicamente a água que são: dureza, acidez, alcanidade, condutibilidade eléctrica, os seguintes apectos: Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.A cor de uma amostra de água está associada ao grau de redução de intensidade que a luz sofre ao atravessá-la. Esta redução dá se por a) Coagulação b) Absorção de parte da radiação electromagnética c) Cor elevada e turbidez baixa d) Absorção e espalhamento 2. Um dos métodos tradicionais de remoção de cor de águas para abastecimento público e residuárias industriais é a) Coagulação b) Absorção de parte da radiação electromagnética c) Cor elevada e turbidez baixa d) Absorção e espalhamento 3. No tratamento de águas para abastecimento, as dificuldades na floculação ocorrem quando a água apresenta a) Coagulação b) Absorção de parte da radiação electromagnética c) Cor elevada e turbidez baixa d) Absorção e espalhamento 4. Turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la. Esta redução se dá por a) Coagulação b) Absorção de parte da radiação electromagnética c) Cor elevada e turbidez baixa d) Absorção e espalhamento 5. Os decantadores são utilizados para a remoção de a) turbidez; b) cor; c) temperatura; d) sabor 6. A água pura a) produz sensação de odor e sabor nos sentidos humanos b) produz sensação de sabor nos sentidos humanos c) produz sensação de odor nos sentidos humanos d) não produz sensação de odor nem sabor nos sentidos humanos UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 30 7. Em águas superficiais é mais comum a presença de a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio 8. Os sólidos, sob o ponto de vista de tamanho, são classificados apenas em sólidos a) em suspensão e dissolvidos b) em suspensão c) dissolvidos d) nenhuma das anteriores 9) As partículas com diâmetro médio superior a 1μ, são as mais fáceis de serem separadas da água, e essas se designam se de sólidos a) em suspensão e dissolvidos b) em suspensão c) dissolvidos d) nenhuma das anteriores 10. A decomposição biológica da matéria orgânica, faz com que a) a água não tenha odor b) a água tenha odor c) a água tenha temperaturas mais baixas c) a água tenha temperaturas mais altas Respostas: 1b);2a); 3c);4d); 5a); 6d); 7b); 8a); 9b); 10b. Exercícios 1. Como que é feita a determinação da cor das águas? 2. O que entende por turbidez das águas? 3. Sobre a dureza da água, diferencie a dureza temporária da dureza permanente? 4. Água pura não possui odor nem sabor. Comente a afirmação 5. De onde provem o odor que sentimos nas águas que correm em certos recursos aquáticos? UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 31 UNIDADE Temática.2.2: Características Químicas das Águas Naturais Introdução Esta unidade temática vai tratar das características químicas das águas naturais, em que cada característica será detalhada isoladamente. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Distinguir as características químicas das águas naturais; Objectivos ▪ Diferenciar das características químicas das águas naturais; específicos ▪ Explicar a importância do estudo das características químicas das águas naturais Desenvolvimento 2.2.1. Dureza Definição Dureza é um parâmetro característico da qualidade de águas de abastecimento industrial e doméstico sendo que do ponto de vista da potabilização são admitidos valores máximos relativamente altos, típicos de águas duras ou muito duras. Quase toda a dureza da água é provocada pela presença de sais de cálcio e de magnésio (bicarbonatos, sulfatos, cloretos e nitratos) encontrados em solução. Assim, os principais íons causadores de dureza são cálcio e magnésio tendo um papel secundário o zinco e o estrôncio. Algumas vezes, alumínio e ferro férrico são considerados como contribuintes da dureza. (ENI: 2015) Classificação A dureza total da água compõe-se de duas partes: dureza temporária e dureza permanente. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 32 A dureza é dita temporária, quando desaparece com o calor, e permanente, quando não desaparece com o calor, ou seja, a dureza permanenteé aquela que não é removível com a fervura da água. A dureza temporária é a resultante da combinação de íons de cálcio e magnésio que podem se combinar com bicarbonatos e carbonatos presentes. (Idem) Características Normalmente, reconhece-se que uma água é mais dura ou menos dura, pela maior ou menor facilidade que se tem de obter, com ela, espuma de sabão. As águas duras caracterizam-se, pois, por exigirem consideráveis quantidades de sabão para produzir espuma, e esta característica já foi, no passado, um parâmetro de definição, ou seja, a dureza de uma água era considerada como uma medida de sua capacidade de precipitar sabão. O carácter das águas duras foi, por muito tempo, para o cidadão comum o aspecto mais importante por causa das dificuldades de limpeza de roupas e utensílios. Com o surgimento e a determinação dos detergentes sintéticos ocorreu também a diminuição os problemas de limpeza doméstica por causa da dureza. Também durante a fervura da água os carbonatos precipitam-se. Este fenômeno prejudica o cozimento dos alimentos, provoca "encardido" em panelas e é potencialmente perigoso para o funcionamento de caldeiras ou outros equipamentos que trabalhem ou funcionem com vapor de água, podendo provocar explosões desastrosas. Assim pode-se resumir que uma água dura provoca uma série de inconvenientes: • é desagradável ao paladar; • gasta muito sabão para formar espuma; • dá lugar a depósitos perigosos nas caldeiras e aquecedores; deposita sais em equipamentos; mancha louças. (ENI: 2015) Tolerância A despeito do sabor desagradável que referidos níveis podem suscitar elas não causam problemas fisiológicos. No Brasil, o valor máximo UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 33 permissível de dureza total fixado pelo padrão de potabilidade, ora em vigor, é de 500mgCaCO3/L. Teores de dureza inferiores a 50ppm não implicam em que a água seja considerada dura. Teores de 50 a 150 não incomodam para efeitos de ingestão, mas acima de 100ppm provocam prejuízos sensíveis em trabalhos que envolvam o uso da água com sabão e originam precipitações com incrustações anti-estéticas e até potencialmente perigosas em superfícies sujeitas a aquecimentos. Em geral a redução da dureza para concentrações inferiores a 100ppm só é economicamente viável para fins industriais, onde o produto final ou os equipamentos dependem de água de melhor grau de pureza. Correcção Para a remoção de dureza da água, são tradicionais dois processos: o da cal-soda e dos zeólitos. Nas últimas décadas tem ganhado muita divulgação e emprego, o da osmose inversa, principalmente em região, onde há extrema carência de água e as poucas fontes disponíveis são, sejam subterrâneas ou superficiais, na maioria de águas salobras. Os zeólitos têm a propriedade de trocar o sódio, que entra na sua composição, pelo cálcio ou magnésio dos sais presentes na água, acabando, assim com a dureza da mesma. Com a continuação do tratamento, eles se saturam, esgotando sua capacidade de remoção de dureza, porém podem ser recuperados para a função através de um processo utilizando sal de cozinha (cloreto de sódio). A Osmose Inversa é obtida através da aplicação mecânica de uma pressão superior à Pressão Osmótica do lado da solução mais concentrada. Essa tecnologia foi desenvolvida na década de 60, para a produção de água ultrapura, a ser utilizada em processos industriais, a partir de meados da década seguinte, surgindo, assim, comercialmente, a primeira geração de membranas. As suas principais vantagens foram a redução da necessidade de regeneração dos leitos de troca iónica e de consumo de resina, além de significativas reduções de despesas na operação e manutenção destes leitos. OBS: A osmose é um fenómeno natural físico-químico. Quando duas soluções, com diferentes concentrações, são colocadas em um mesmo recipiente separado por uma membrana semi-permeável, onde ocorre UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 34 naturalmente a passagem do solvente da solução mais diluída para a solução mais concentrada, até que se encontre o equilíbrio. Neste ponto a coluna de solução mais concentrada estará acima da coluna da solução mais diluída. A esta diferença entre colunas de solução se denomina Pressão Osmótica. É o fenómeno fatal que ocorre com as bactérias quando usamos cloreto de sódio para conservação de certos produtos de origem animal. (ENI: 2015) 2.2.2. Acidez Quimicamente acidez é a capacidade de neutralização de soluções alcalinas, ou seja, é a capacidade da água em resistir às mudanças de pH em função da introdução de bases. Em geral acidez está associada a presença de CO2 livre. A presença de ácidos orgânicos é mais comum em águas superficiais, enquanto nas águas subterrâneas é menos frequente a ocorrência de ácidos em geral. Em algumas ocasiões as águas subterrâneas poderão conter ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos. Acidez, pH e alcalinidade estão intimamente interrelacionados. De um modo geral o teor acentuado de acidez pode ter origem na decomposição da matéria orgânica, na presença de gás sulfídrico, na introdução de despejos industriais ou passagens da água por áreas de mineração. Do ponto de vista de águas de abastecimento ou mesmo sanitário, a acidez tem pouco importância. No campo do abastecimento de água o pH intervém na coagulação química, controle da corrosão, abrandamento e desinfecção. Águas com baixos valores de pH tendem a ser agressivas para instalações metálicas. O padrão de potabilidade em vigor no Brasil, preconiza uma faixa de pH entre 6,5 e 8,5. Normalmente a água apresenta-se boa para ingestão para pH na faixa de 5,5 a 8,0, sob a análise desta característica. (Húo: 2009) 2.2.3. Alcalinidade Quimicamente definindo alcalinidade é a propriedade inversa da acidez, ou seja, é a capacidade de neutralização de ácidos. Em geral a presença de alcalinidade leva a pH para valores superiores a 7,0, porém pH inferiores (acima de 4) não significa que não hajam substâncias alcalinas dissolvidas no meio aquoso. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 35 Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO3), os carbonatos (CO32- ) e os hidróxidos (OH -), cujas formas são função do pH. Para pH superiores a 9,4 tem-se dureza de carbonatos e predominantemente de hidróxidos. Entre pH de 8,3 e 9,4, predominam os carbonatos e a ausência de hidroxilas. Para pH inferires a 8,3 e acima de 4.4 ocorre apenas dureza de bicarbonato. Abaixo de 4,4 não ocorre alcalinidade. De um modo geral as alterações de alcalinidade têm origem na decomposição de rochas em contacto com a água, reacções envolvendo o CO2 de origem atmosférica e da oxidação de matéria orgânica, além da introdução de despejos industriais. (Húo: 2009) 2.2.4. Sólidos A água com excessivo teor de sólidos em suspensão ou minerais dissolvidos tem sua utilidade limitada. Uma água com presença de 500ppm de sólidos dissolvidos, geralmente, ainda é viável para uso doméstico, mas provavelmente inadequada para utilização em muitos processos industriais. Água com teor de sólidos superiores a 1000ppm torna-se inadequada para consumo humano e possivelmente será corrosiva e até abrasiva. De um modo geral todas as impurezas presentes na água, com excepção dos gases dissolvidos, têm sua origem nos sólidos incorporados ao seu meio. São caracterizadas como sólidos todas as partículas presentes em suspensão ou em solução, sedimentáveis ou não, orgânicas ou minerais. A determinação da quantidadetotal de sólidos presentes em uma amostra é chamada de sólidos totais. A separação dos tipos de sólidos presentes na mistura é feita em laboratório e classificada da seguinte maneira: • Totais - massa sólida obtida com a evaporação da parte líquida da amostra a 103o a 105o C, em mg/l; • Minerais ou Fixos - resíduos sólidos retidos após calcinação dos sólidos totais a 500o C, em mg/l; • Orgânicos ou Voláteis - parcela dos sólidos totais volatilizada no processo de calcinação, em mg/l; • Em Suspensão ou Filtráveis e Não-filtráveis - quantidade de sólidos determinada com a secagem do material retirado por filtração da amostra, através de micromalha, de 0,45 m (mícron ou micrômetro), em mg/l; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 36 • Coloidais - fração dos sólidos, composta de partículas com diâmetros equivalentes da ordem de 10-3 a 0,45 m; • Dissolvidos - fração dos sólidos, composta de partículas com diâmetros equivalentes inferiores a 10-3 m. Para se ter uma idéia destas dimensões, as bactérias têm seu tamanho entre 0,5 e 5,0 m e o olho nu só é capaz de visualizar a partir da dimensão de 100 mícrons ou 0,1 milímetro. (Húo: 2009) 2.2.5. Cloretos A presença de cloretos na água é resultante da dissolução de sais com íons Cl -, por exemplo de cloreto de sódio. É característica da água do mar, cujo teor se aproxima dos 20000ppm, entre eles o mais presente é o cloreto de sódio (ClNa) com cerca de 70% deste teor. A água de chuva, por exemplo, tem presença insignificante de cloretos (menos de 1%), exceto em regiões próximas ao litoral. De um modo geral as presenças de cloretos têm origem na dissolução de minerais, contato com áreas de sal, mistura com a água do mar e introdução de águas residuárias domésticos ou industriais. Em termos de consumo suas limitações estão no sabor e para outros usos domésticos e para processos industriais. Águas com teores menores que 250ppm de cloretos é satisfatória para serviços de abastecimento doméstico (o ideal seria menor que 150ppm). Concentrações superiores a 500 ppm implicam em sabor característico e desagradável. Para consumo de animais esta concentração pode chegar até 4000ppm. (ENI: 2015) 2.2.6. Condutividade eléctrica A água pura é um meio isolante, porém sua capacidade de solvência das substâncias, principalmente de sais, faz com que as águas naturais tenham, em geral, alto poder de condutividade elétrica. Esta condutividade depende do tipo de mineral dissolvido bem como da sua concentração. O aumento da temperatura também eleva a condutividade. (Húo: 2009) 2.2.7. Elementos e compostos químicos especiais Ferro Presente numa grande quantidade de tipos solos, é um dos elementos químicos mais frequentemente encontrado nas águas naturais. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 37 O ferro presente na água pode ser adquirido nas próprias fontes e instalações de captação ou de adução através da corrosão das superfícies metálicas ou mesmo de despejos industriais. Na ausência de oxigénio dissolvido como no caso de águas subterrâneas e de fundos de lagos, seus íons se apresentam na forma solúvel (Fe2+). Exposto ao oxigénio livre sofre oxidação e torna-se insolúvel na forma (Fe3+), o que pode acontecer até na saída da torneira, colorindo a água, manchando superfícies claras e roupas. Uma possível remoção pode ser efectuada através da aeração da massa de água que contém os íons ferrosos, forçando sua precipitação como óxido ou hidróxido férricos (ferrugem). Por ser uma substância que afecta qualitativamente o desempenho de algumas actividades domésticas como também alguns produtos industrializados, é de suma importância que seu teor seja quantificado nas águas de abastecimento público. Concentrações superiores a 0,5ppm provocam manchas em louças e roupas nos processos de lavagens. Actividades que envolvam tingimentos, tais como fábricas de tecidos ou artigos destes, não podem trabalhar com águas com teores superiores a 0,1ppm de ferro insolúvel (Fe3+). (ENI: 2015) Manganês Este cátion oxidado e insolúvel (Mn4+) tem um comportamento semelhante ao do ferro, porém sua presença em águas naturais é sensivelmente menos intensa. Na sua forma solúvel é é Mn2+. Sódio É o elemento característico da água do mar, com uma concentração média de 10000ppm. Sua presença nos mananciais de águas utilizáveis para abastecimento público provoca elevação da alcalinidade. Flúor Teores de flúor entre 0,5 e 1,0ppm são benéficos na formação dos dentes das crianças, sendo por isso, indicado no tratamento preventivo contra o aparecimento de cáries. Concentrações superiores a 1,5ppm provocam manchas permanentes no esmalte dos dentes e além de 4,0ppm possivelmente prejudicam a UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 38 resistência dos mesmos, além de ser perigoso para os ossos em geral, podendo provocar defeitos orgânicos permanentes nos fetos. Este problema é conhecido como fluorose. Nitratos O nitrogénio pode ser encontrado de várias formas e estados de oxidação no meio aquático: molecular (N2), orgânico, amónia (NH4), nitrito (NO2- ) e nitrato (NO3- ). Elemento indispensável ao desenvolvimento das algas, concentrações elevadas de nitrogénio principalmente em águas paradas ou de deslocamento laminar, podem levar ao crescimento excessivo desses organismos, no processo chamado de eutrofização. O excesso de amónia provoca mortandade dos peixes e o processo de oxidação desse composto em nitrito e em seguida em nitrato consome oxigénio livre, afectando assim a vida aquática do manancial. Constituinte de proteínas, clorofila e vários outros compostos orgânicos, a presença de nitratos na água decorre da decomposição de vegetais e de dejectos e corpos de animais mortos, de poluição com fertilizantes e, principalmente da introdução de efluentes de esgotos sanitários no manancial. Águas com concentrações superiores a 45ppm são desaconselhadas para uso doméstico pois a sua ingestão contínua pode provocar a cianose ou doença do bebé azul, ou metahemoglobinemia, principalmente nas crianças. (ENI: 2015) Fósforos O fósforo assim como o nitrogénio, é um nutriente essencial para o crescimento dos microrganismos responsáveis pela biodegradabilidade da matéria orgânica e também para o crescimento de algas, o que pode favorecer o aparecimento da eutrofização nos mananciais. Normalmente sua presença nos mananciais tem origem em despejos domésticos e em certos despejos industriais, embora também possa surgir da dissolução de compostos do solo. O fósforo presente nos esgotos domésticos (5 a 20mg/l) tem procedência, principalmente, da urina dos contribuintes e do emprego de detergentes usualmente utilizados nas tarefas de limpeza. Este fósforo apresenta-se principalmente nas formas de ortofosfato, poli ou pirofosfatos e fósforo orgânico. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 39 Cerca de 80% do total é de fósforo inorgânico, 5 a 15mg/l (poli + orto), enquanto que o orgânico varia de 1 a 5mg/l. Nos esgotos domésticos de formação recente a forma predominante de ortofosfato é HPO42-, originada em sua maior parte da diluição de detergentes e favorecido pela condição de pH em torno da neutralidade. Porém sua predominância tende a ser acentuada a medida que o esgoto vá envelhecendo, uma vez que os polifosfatos (moléculas complexas com mais de um P e que precisam ser hidrolisadas biologicamente) e os fósforos orgânicos (pouco representativos)transformam-se, embora lentamente, em ortofosfato, o que deve acontecer completamente até o final da biodegradação, visto que é nesta forma que ele pode ser assimilado directamente pelos microrganismos. Assim sendo, a sua determinação é um parâmetro fundamental para caracterização de águas residuárias brutas e tratadas, embora por si só sua presença não seja um problema sanitário muito importante no caso de águas de abastecimento. Sulfatos De origem similar a dos fosfatos, é um parâmetro mais importante no estudo de projectos de redes colectoras e tratamentos de esgotos sanitários. Quantidades excessivas de sulfatos dão sabor amargo água e podem ser laxativos, principalmente em novos consumidores. (ENI: 2015) 2.2.8. Gases dissolvidos mais comuns Oxigénio livre Vital para os organismos aeróbios presentes na água, o oxigénio livre presente na água vem do contacto desta com a atmosfera ou produzido por processos fotossintéticos. Em condições normais de temperatura e pressão a água consegue reter de 9 a 10ppm de oxigénio livre. Esta solubilidade decresce a medida que a temperatura aumenta anulando-se na fase de ebulição. A ausência de oxigénio na água fervida e depois resfriada lhe confere um gosto levemente desagradável para a maioria dos paladares. A presença de matéria orgânica em decomposição na água reduz a concentração de O2 na água em repouso por causa do metabolismo bacteriano. Por outro lado, a sua introdução na massa de água favorece a precipitação de elementos químicos indesejáveis como, por exemplo, UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 40 o ferro. O oxigénio dissolvido é corrosivo, principalmente para canalizações de ferro e aço, notadamente para menores faixas de pH ou maiores condutividades eléctricas. Dióxido de carbono O teor de gás carbónico, que geralmente é mais intenso em áreas cobertas com vegetação, é mais significativo em termos químicos na captação de águas subterrâneas com presença de carbonatos e bicarbonatos de cálcio. Gás sulfídrico Gás sulfídrico pode ser encontrado em águas subterrâneas, águas de fundos de lagos ou represas profundas ou em superficiais poluídas com esgoto e com deficiência de oxigénio dissolvido. Nestas condições bactérias anaeróbias ou facultativas redutoras de sulfatos produzem ácido sulfúrico que é corrosivo para uma grande variedade de materiais. É um composto de intenso e desagradável odor (fedor de ovo podre), bastando concentrações em torno de 0,5ppm para ser sentido. (ENI: 2015) Sumário Esta unidade temática tratou das características químicas das águas naturais. Nelas se destacam dureza, acidez, alcanidade, condutibilidade eléctrica, entre outras. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1. Nas águas subterrâneas é menos frequente a ocorrência de ácidos em geral. Em algumas ocasiões as águas subterrâneas poderão conter a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio 2. A capacidade de neutralização de ácidos, denomina se por a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 41 3. De um modo geral todas as impurezas presentes na água, com excepção dos gases dissolvidos, têm sua origem em a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio 4. Quase toda a dureza da água é provocada pela presença de a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanente d) dissolução de sais com íons Cl - 5. Assim, os principais íons causadores de dureza são a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanente d) dissolução de sais com íons Cl 6. quando desaparece com o calor, a dureza tem a designação de a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanente d) dissolução de sais com íons Cl 7. Quando não desaparece com o calor, a dureza toma o nome de a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanente d) dissolução de sais com íons Cl 8. A presença de cloretos na água é resultante da a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanente d) dissolução de sais com íons Cl 9. Água pura a) conduz a corrente eléctrica b) não conduz a corrente eléctrica c) pode conduzir ou não a corrente eléctrica dependendo da temperatura d) pode conduzir ou não a corrente eléctrica dependendo do odor 10. A água não pura, que contém minerais dissolvidos, Respostas: 1a); 2c); 3d; 4a); 5a); 6b); 7c); 8d); 9a); 10b) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 42 Exercícios: 1. Os ácidos orgânicos nunca ocorrem em águas subterrâneas senão em águas superficiais. Concorda com afirmação? Justifique a sua resposta. 2. Defina a Alcanidade? 3. A água pura pode ou não conduzir a corrente eléctrica? Justifique a sua resposta 4. Que diferença existe entre as águas subterrâneas e águas superficiais, no que concerne ao teor de ácidos? 5. Que relação existe entre a condutibilidade eléctrica das águas e a temperatura das águas? Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO DO TEMA 2 1. A água pura a) produz sensação de odor e sabor nos sentidos humanos; b) produz sensação de sabor nos sentidos humanos; c) produz sensação de odor nos sentidos humanos; d) não produz sensação de odor nem sabor nos sentidos humanos. 2. Em águas superficiais é mais comum a presença de a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos; b) ácidos orgânicos; c) alcanidade; d) sólidos incorporados ao seu meio. 3. Os sólidos, sob o ponto de vista de tamanho, são classificados apenas em sólidos a) em suspensão e dissolvidos; b) em suspensão; c) dissolvidos; d) nenhuma das anteriores. 4. As partículas com diâmetro médio superior a 1μ, são as mais fáceis de serem separadas da água, e essas se designam se de sólidos a) em suspensão e dissolvidos; b) em suspensão; c) dissolvidos; d) nenhuma das anteriores. 5. A decomposição biológica da matéria orgânica, faz com que a) a água não tenha odor b) a água tenha odor c) a água tenha temperaturas mais baixas d) a água tenha temperaturas mais altas UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 43 6. Nas águas subterrâneas é menos frequente a ocorrência de ácidos em geral. Em algumas ocasiões as águas subterrâneas poderão conter a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio 7. A capacidade de neutralização de ácidos, denomina se por: a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio 8. De um modo geral todas as impurezas presentes na água, com excepção dos gases dissolvidos, têm sua origem em: a) ácido sulfúrico derivado da presença de sulfetos metálicos b) ácidos orgânicos c) alcanidade d) sólidos incorporados ao seu meio 9. Quase toda a dureza da água é provocada pela presença de a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanente d) dissolução de sais com íons Cl - 10. Assim, os principais íons causadores de dureza são a) sais de cálcio e de magnésio b) dureza temporária c) dureza permanented) dissolução de sais com íons Cl Respostas: 1d); 2b); 3a); 4b); 5b. 6a); 7c); 8d; 9a); 10a) TEMA – III: CICLO HIDROLÓGICO UNIDADE Temática 3.1: Conceito do ciclo hidrológico e as suas diferentes fases Introdução UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 44 Nesta unidade temática vai se tratar do ciclo hidrológico, em que primeiramente será discutido o significado do ciclo hidrológico, e depois serão demostradas as fases que constituem o ciclo hidrológico. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Definir o conceito “ciclo hidrológico” Objectivos ▪ Conhecer as fases do ciclo hidrológico específicos ▪ Conhecer importância do ciclo hidrológico para a manutenção da vida na terra Desenvolvimento Faria (2006), define o ciclo hidrológico como sendo fenómeno global de circulação fechada da água entre a superfície terrestre e a atmosfera, impulsionado fundamentalmente pela energia solar associada à gravidade e à rotação terrestre. Alguns cientistas afirmam que desde que a vida apareceu sobre a terra a quantidade de água existente no planeta é praticamente mesma e que ainda, 2/3 do planeta é coberto por água. Então, por que algumas pessoas afirmam que a água está acabando? A questão é que de facto a quantidade de água no planeta tem permanecido praticamente inalterada desde que o mundo é o mundo como o que se conhece hoje. O que mudou, foi apenas a forma como essa água se encontra disponível e a sua utilização. A água pode ser encontrada no planeta em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Durante o processo que chamamos de “Ciclo da água” ou “Ciclo hidrológico” ela passa pelos estados líquido e gasoso de forma que vai sempre se renovando à cada ciclo completo. Em alguns lugares muito frios do planeta ela pode ser encontrada em estado sólido (ex.: geleiras na Antártida), ou ainda, se solidificar depois de cair na forma de chuva ou neve (pequenos flocos de água solidificada) como, por exemplo, no pico de montanhas que permanecem congelados durante o inverno e derretem parcialmente no verão dando origem a rios como o Rio Tigre na Mesopotâmia que nasce do derretimento de gelo em uma cadeia de montanhas: as montanhas Taurus na Turquia.(Carvalho: 2006) Quando a terra estava se formando a superfície do planeta era muito quente e toda a água existente estava na forma de vapor. Podemos http://www.infoescola.com/quimica/estados-fisicos-da-materia/ http://www.infoescola.com/geologia/geleira/ http://www.infoescola.com/geografia/antartica-antartida/ http://www.infoescola.com/hidrografia/rio-tigre/ http://www.infoescola.com/historia/mesopotamia/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 45 dizer então, que o ciclo da água começou com um processo chamado de condensação: a passagem do estado gasoso para o estado líquido. Nesse caso, a água se condensou devido à diminuição de temperatura ocorrida na superfície do planeta, que possibilitou que o vapor de água passasse para o estado líquido. Hoje em dia, isso acontece quando o vapor de água chega a certa altura. A temperatura cai e a água condensa, passando para o estado líquido em pequenas gotículas que vão se juntando e movimentando por causa da acção dos ventos e das correntes atmosféricas e formando as nuvens. Por fim, elas caem na forma de chuva (precipitação). Ao cair a água escorre para os rios, ou para lençóis subterrâneos e depois para os rios e mares, oceanos e lagos. Então ela fica novamente exposta à acção do sol que a esquenta transformando-a novamente através do processo de evaporação: passagem do estado líquido para o gasoso. (idem) Figura 1: Esquema detalhado mostrando o ciclo da água Fonte: Faria (2006) Figura 2: Esquema simplificado do ciclo hidrológico http://www.infoescola.com/quimica/vapor-dagua/ http://www.infoescola.com/quimica/vapor-dagua/ http://www.infoescola.com/fisico-quimica/evaporacao/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 46 Fonte: Carvalho (2006) Pode acontecer também da água da chuva ser absorvida pelas plantas. Nesse caso ela irá evaporar por um processo conhecido como evapotranspiração: transpiração + evaporação. Todos esses processos ocorrem de forma natural há muitos milhares de anos garantindo a distribuição da água por todo o globo. Mas esse processo vem sendo alterado de forma muito rápida pela acção do homem. A construção de barragens, usinas hidreléctricas e a poluição da água afectam muito o ciclo hidrológico do planeta causando transformações que podem ser prejudiciais. No caso de usinas hidreléctricas muito grandes (como, por exemplo, a Usina de Três Gargantas na China e Itaipu, entre o Brasil e Paraguai) a alteração se dá na quantidade de água que passa a evaporar naquela região onde se encontra o reservatório. O processo de evaporação mais intenso no local pode alterar sua temperatura e humidade, alterando consequentemente as correntes atmosféricas que passam por ele e o microclima da região. Nesse caso, a melhor saída tem sido a construção de PCH’s – Pequenas Centrais Hidrelétricas – que tem um tamanho e um impacto reduzidos. Entretanto, a maior inimiga das águas actualmente é a poluição. Menos de 3% de toda a água presente no planeta é doce e se encontra disponível para consumo humano e é essa parte que o homem está poluindo. Normalmente o ciclo hidrológico conseguiria recuperar a qualidade da água por si só. Mas a quantidade de poluentes que se joga na água é tão grande que isso não é mais possível ocasionando o transporte de poluentes pelas http://www.infoescola.com/biologia/evapotranspiracao/ http://www.infoescola.com/biologia/evapotranspiracao/ http://www.infoescola.com/ecologia/poluicao-da-agua/ http://www.infoescola.com/ecologia/poluicao-da-agua/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 47 chuvas fazendo com que eventos como a chuva ácida se tornem cada vez mais comuns. (Faria: 2006) A expressão abaixo constitui equação hidrológica, de acordo com Carvalho (2006). I - O = ∆S I = (entradas) incluindo todo o escoamento superficial por meio de canais e sobre a superfície do solo, o escoamento subterrâneo, ou seja, a entrada de água através dos limites subterrâneos do volume de controlo, devido ao movimento lateral da água do subsolo, e a precipitação sobre a superfície do solo; O = saídas de água do volume de controlo, devido ao escoamento superficial, ao escoamento subterrâneo, à evaporação e à transpiração das plantas; e ∆S = variação no armazenamento nas várias formas de retenção, no volume de controlo. Sumário O ciclo hidrológico, ou ciclo da água, é o movimento contínuo da água presente nos oceanos, continentes (superfície, solo e rocha) e na atmosfera. Esse movimento é alimentado pela força da gravidade e pela energia do Sol, que provocam a evaporação das águas dos oceanos e dos continentes. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1. A quantidade de água no planeta Terra a) Tem permanecido praticamente inalterada desde passado até aos dias actuais b) Tende a diminuir nos dias actuais c)Tende a aumentar nos dias actuais d) nenhuma das respostas anteriores 2. As águas existentes no estado sólido, como por exemplo geleiras na Antártida (……………), devido as mudanças climáticas. Preencha o espaço em branco, entre parenteses, com expressão correcta das abaixo indicadas. http://www.infoescola.com/geologia/geleira/ http://www.infoescola.com/geografia/antartica-antartida/ http://www.infoescola.com/geografia/antartica-antartida/UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 48 a) Tem permanecido praticamente inalterada desde passado até aos dias actuais b) Tende a diminuir nos dias actuais c)Tende a aumentar nos dias actuais d) nenhuma das respostas anteriores 3. Devido as mudanças climáticas, o nível das águas do mar a) Tem permanecido praticamente inalterada desde passado até aos dias actuais b) Tende a diminuir nos dias actuais c)Tende a aumentar nos dias actuais d) nenhuma das respostas anteriores 4. A força de gravidade faz com que haja a) condensação; b) evaporação; c) evapotranspiração; d)queda de chuva 5. A passagem da água do estado líquido para o gasoso, tem o nome de a) condensação; b) evaporação; c) evapotranspiração; d)queda de chuva 6. A passagem da água do estado gasoso para o estado líquido, chama se a) condensação; b) evaporação; c) evapotranspiração; d)queda de chuva 7. De toda a água doce presente no planeta a que se encontra disponível para consumo humano é: a) menos de 3%; b) 40%; c) 50%; d) acima de 90% 8. Chuvas ácidas, resultam de: a) Poluição excessiva do meio ambiente; b) transpiração das plantas e animais; c) Aquecimento excessivo; d) queda de água no estado sólido. 9. A evaporação é a consequência imediata de a) Poluição excessiva do meio ambiente; b) transpiração das plantas e animais; c) Aquecimento excessivo; d) queda de água no estado sólido. 10. A água existente na atmosfera não provem apenas da evaporação, mas também de: a) Poluição excessiva do meio ambiente; b) transpiração das plantas e animais; c) Aquecimento excessivo; d) queda de água no estado sólido. Respostas: 1a); 2b); 3c); 4d); 5b); 6a); 7a);8a); 9c); 10 b) http://www.infoescola.com/fisico-quimica/evaporacao/ http://www.infoescola.com/biologia/evapotranspiracao/ http://www.infoescola.com/fisico-quimica/evaporacao/ http://www.infoescola.com/biologia/evapotranspiracao/ http://www.infoescola.com/fisico-quimica/evaporacao/ http://www.infoescola.com/biologia/evapotranspiracao/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 49 Exercícios 1. O que entende por ciclo hidrológico? 2. Como surgem as chuvas ácidas? 3. Como que surgiu o rio Tigre na Mesopotâmia 4. O ciclo da água começou com um processo chamado de condensação. Justifique a afirmação. 5. Defina a evapo-transpiração? UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 50 TEMA IV: ÁGUAS SUPERFICIAIS UNIDADE Temática 4.1. Hidrografia dos oceanos UNIDADE Temática 4.2. Hidrografia dos rios UNIDADE Temática 4.3. Hidrografia dos lagos e pântanos UNIDADE Temática 1.1.4.1. Hidrografia dos oceanos Introdução Caro estudante, nessa unidade temática será focalizado o estudo dos oceanos. O estudo das características de cada oceano será feito de uma forma mais detalhada. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Conhecer os oceanos do nosso planeta Objectivos específicos ▪ Conhecer as características de cada oceano; ▪ Distinguir um oceano do outro através das suas características; Desenvolvimento 4.1.1. Oceano Pacífico Origem do nome Pacífico O oceano foi baptizado em 1520 na expedição de Fernão de Magalhães e recebeu o nome de Pacífico por este ser mais calmo, quando comparado com o tempestuoso Oceano Atlântico. Esta comparação foi feita quando Fernão de Magalhães e os seus companheiros de navegação transpuseram o Estreito de Magalhães, uma passagem entre os dois oceanos já citados. O Oceano Pacífico é a maior e mais antiga massa marítima do planeta. Com 180 milhões de km², o Pacífico cobre quase um terço da superfície do globo e corresponde a quase metade da superfície e do volume dos oceanos. O Oceano Pacífico é o oceano com maior profundidade média UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 51 (4.280 m) e onde estão localizadas as maiores fossas submarinas (fossa das Marianas, com aproximadamente 11.500 metros m). O Pacífico está localizado a oeste da América, a leste da Austrália e da Ásia, e ao sul da Antártida. É no Oceano Pacífico que se encontra a região mais afastada da civilização, a Ilha de Páscoa que pertence ao Chile e está a aproximadamente 3.600 km distante do local habitado mais próximo. Uma das principais características do oceano é o seu grande número de ilhas, possui aproximadamente 25.000. O conjunto dessas ilhas recebe o nome de Micronésia (pequenas ilhas) ou Polinésia (muitas ilhas). O Pacífico também é caracterizado pela sua intensa actividade vulcânica. Isso acontece pelo facto do oceano estar totalmente contido em uma placa tectónica, denominada “Placa do Pacífico”. O Pacífico recebe pouca influência de massas de ar continentais. Devido a sua extensão, nele existem cinco zonas ou regiões climáticas diferentes, ocasionando temperaturas bastante diferentes em cada uma dessas regiões. O oceano engloba as regiões marítimas: Oceano Glacial Antártico, Mar de Bering, Mar de Olchotsk, Mar do Japão, Mar da China Oriental, Mar da China Meridional, Mar de Java, Mar de Arafura, Mar de Corais, Mar de Taemfinia, Mar de Sonda e Golfo da Califórnia. (Faria: 2015) Figura1: Oceano Pacífico Escola Britânica (2015) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 52 Características O oceano Pacífico tem a América a leste e a Ásia e a Austrália a oeste, com todas as ilhas da Oceania espalhadas principalmente por toda a parte centro-oeste de sua extensão. No sentido norte-sul, o Pacífico estende-se do oceano Ártico até a ampla costa da Antártica. Sua área é de mais de 165 milhões de quilómetros quadrados. O ponto mais profundo do Pacífico — e de todo o planeta Terra — é a fossa das Marianas, perto das ilhas Marianas. A 11.034 metros, sua profundidade é muito maior do que a altura da montanha mais elevada da Terra, o monte Everest. Sob a maior parte do Oceano Pacífico existe a enorme placa Pacífica. Uma placa é uma parte rígida da crosta da Terra que se move lentamente em direcção a outras placas. Várias outras placas cercam a placa Pacífica. Quando elas se chocam umas com as outras, ocorrem muitos terremotos e vulcões entram em erupção. A cadeia de vulcões em torno das margens do oceano é chamada Anel de Fogo do Pacífico. Muitas ilhas grandes ficam no oeste do Pacífico, a exemplo dos arquipélagos do Japão, das Filipinas, da Indonésia e da Nova Zelândia. Ilhas menores se espalham pela grande área chamada Oceânia, no centro e no oeste do Pacífico. Vulcões formaram algumas dessas ilhas, como o Havaí, um estado americano; outras delas são compostas de corais. Correntes e Clima Os ventos fazem a água perto da superfície do oceano formar padrões chamados correntes. No norte do Pacífico, a corrente principal se move em sentido horário. A principal corrente do sul do Pacífico tem sentido anti-horário. Isso significa que, nos extremos norte e sul, a maioria dos ventos e das correntes são no sentido leste, ao passo que perto do equador eles seguem para o oeste. Ventos e correntes oceânicas afectam o clima da Terra. A Kuroshio, ou corrente do Japão, por exemplo, leva clima quente para o norte até o Japão e depois para o leste, até as costas do Alasca (EUA) e do Canadá. Às vezes, a junção do calor e dovapor (gás) da água cria grandes tempestades circulares, com ventanias destrutivas e temporais que causam inundações. Esse tipo de tempestade é conhecido como tufão. Mais comuns em áreas quentes no oeste do Pacífico, os tufões são semelhantes aos furacões que se formam no oceano Atlântico. http://escola.britannica.com.br/article/480680/Asia http://escola.britannica.com.br/article/480708/Australia http://escola.britannica.com.br/article/482088/Oceania http://escola.britannica.com.br/article/480651/oceano-Artico http://escola.britannica.com.br/article/480619/Antartica http://escola.britannica.com.br/article/483369/ilhas-Marianas-do-Norte http://escola.britannica.com.br/article/481254/monte-Everest http://escola.britannica.com.br/article/481188/terremoto http://escola.britannica.com.br/article/482816/vulcao http://escola.britannica.com.br/article/482371/Anel-de-Fogo-do-Pacifico http://escola.britannica.com.br/article/481607/Japao http://escola.britannica.com.br/article/482202/Filipinas http://escola.britannica.com.br/article/481564/Indonesia http://escola.britannica.com.br/article/482038/Nova-Zelandia http://escola.britannica.com.br/article/481053/coral http://escola.britannica.com.br/article/481053/coral http://escola.britannica.com.br/article/482864/vento http://escola.britannica.com.br/article/480890/Canada http://escola.britannica.com.br/article/482589/tempestade http://escola.britannica.com.br/article/480698/oceano-Atlantico UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 53 Exploração Pessoas vindas do sudeste da Ásia foram se instalando nas ilhas do Pacífico a partir de cerca de 3 mil a 4 mil anos atrás. Ao que consta, os primeiros europeus a ver o oceano Pacífico foram exploradores espanhóis liderados por Vasco Núñez de Balboa. Foi do Panamá que Balboa avistou o oceano em 1513. O navegante português Fernão de Magalhães entrou no Pacífico pelo sul, em 1520. Após os espanhóis e os portugueses, sucederam-se exploradores holandeses, franceses e britânicos. O capitão britânico James Cook explorou as ilhas do sul do Pacífico no século XVIII. Depois que ele morreu, em 1779, restaram poucas ilhas a ser descobertas em volta do mundo. Riquezas e problemas O Oceano Pacífico tem recursos minerais abundantes. Sal, bromo e magnésio são extraídos de suas águas. Areia, pedregulhos e fosfato são retirados do fundo do mar. O oceano também tem uma rica variedade de peixes e outras formas de vida marinha. Os navios que viajam pelo Pacífico transportam mercadorias entre vários países. A forma como as pessoas vêm convivendo com essas riquezas, no entanto, tem provocado problemas ambientais. O óleo que vaza de navios causa grandes problemas em áreas costeiras. Além disso, a pesca excessiva vem reduzindo muito o número de certos tipos de peixes e de outros animais marinhos no Pacífico. Principalmente perto das costas das cidades grandes e dos portos, são despejadas imensas quantidades de resíduos industriais, esgotos, fertilizantes e pesticidas. Eles poluem as águas e matam animais e plantas marinhas, ameaçando a qualidade da vida no planeta. (Faria: 2015). 4.1.2. OCEANO ATLÂNTICO Via natural de contacto entre a Europa, a África e a América desde o século XVI, o Atlântico se estende no sentido norte-sul entre os oceanos Glacial Ártico e Antártico, banhando as costas ocidentais da Europa e da África e orientais da América. O oceano Atlântico é o segundo oceano do mundo em extensão, com uma superfície de 106.460.000km2, o que corresponde à quinta parte da superfície da Terra. Inclui os seguintes mares periféricos: a leste, mar Báltico, mar do Norte e mar Mediterrâneo; a oeste, as baías de Baffin, de Hudson, os golfos do México e de São Lourenço e o mar do Caribe. http://escola.britannica.com.br/article/480725/Vasco-Nunez-de-Balboa http://escola.britannica.com.br/article/482150/Panama http://escola.britannica.com.br/article/481049/James-Cook http://escola.britannica.com.br/article/482247/poluicao UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 54 Esse oceano, cujo nome deriva do gigante Atlas, personagem da mitologia grega, tem o formato de um grande S, com 16.000km de comprimento na direcção norte-sul; profundidade média de 3.330m; e largura que varia de 2.800km, entre o cabo de Palmas, na costa da Libéria, e o de São Roque, no litoral do Brasil, até 8.000km, entre a Flórida, nos Estados Unidos, e o noroeste da África. O Atlântico recebe as águas de vários dos principais rios do mundo: o São Lourenço, o Mississippi, o Orenoco, o Amazonas, o rio da Prata, o Congo, o Níger, o Loire, o Reno e o Elba. Com 35g de sal para cada mil de água, tem salinidade média superior ao dos demais oceanos. Esse índice cai para 31 ou 32g/mil gramas de água na desembocadura dos grandes rios, ao longo das plataformas continentais e nas zonas de contacto com as massas de água polares. No centro do Atlântico, entre os 12 e 28 graus de latitude de ambos os hemisférios, os índices de salinidade alcançam níveis elevados, em torno de 37g/mil gramas de água. Para os brasileiros o Atlântico tem uma importância especial, pois o Brasil possui extensa costa (cerca de 9.000km), por meio da qual tem recebido influências étnicas e culturais e mantém-se em contacto com o resto do mundo, em particular no campo comercial. Morfologia O Atlântico é o mais jovem dos grandes oceanos, uma vez que a comunicação entre as duas regiões polares só se estabeleceu durante o período terciário, como consequência da expansão do leito oceânico e da deriva continental. O fundo do oceano compreende várias unidades morfológicas: Dorsal médio-atlântica. A região central do Atlântico é percorrida de norte a sul por uma linha de cordilheiras, vulcões e planaltos denominada dorsal médio-atlântica ou mediana. A região tem profundidade média de 1.500 a 3.000m e é constituída pela dorsal mediana, que se estende do norte da Islândia até a linha do equador, e pela dorsal do Atlântico Sul, separada da anterior pelo estreito de Romanche e pontilhada de ilhas (Ascensão, Santa Helena e Tristão da Cunha, entre outras). Bacias. A dorsal médio-atlântica divide o oceano em várias regiões de grande profundidade (3.660 a 5.500m), denominadas bacias ou depressões, limitadas pelas chamadas soleiras ou elevações alongadas. Algumas dessas bacias, sobretudo as orientais, são montanhosas UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 55 (européia ocidental, Cabo Verde e Guiné), enquanto as situadas no Atlântico ocidental são planas e recobertas com uma fina capa sedimentar, que descansa sobre o sima (camada interior da crosta terrestre). Regiões atlânticas. A divisão regional do oceano Atlântico é feita a partir da linha média do equador e das zonas de comunicação com os oceanos Ártico, Antártico e mares periféricos. Atlântico norte. O Atlântico setentrional se estende entre 10o de latitude norte e o oceano Ártico. Do ponto de vista topográfico, uma cordilheira dorsal em forma de crista separa longitudinalmente duas depressões, acidentadas por platôs e fossas. Na região ocidental situa-se a fossa de Porto Rico, com 8.381m de profundidade, e o planalto das Bermudas; na região oriental destacam- se a bacia e o planalto de Cabo Verde. Ao norte do paralelo 50o, a dorsal médio-atlântica dá lugar a uma ampla plataforma continental que serve de base a vários mares secundários (mar da Terra Nova, mar do Norte, mar da Irlanda e o canal da Mancha). Nas costas mais setentrionais se prolongam mar adentro os vales fluviais (vale do Hudson), cujos sedimentos constituemo solo da plataforma continental. A circulação atmosférica do Atlântico Norte é regida essencialmente por dois centros de altas pressões: o anticiclone subtropical e o anticiclone continental americano. Entre os ventos dominantes destacam-se os alísios no sector meridional, os ciclones sazonais do Caribe, os tornados africanos e, na zona setentrional, os ventos do Oeste que varrem as costas europeias. As diferenças climáticas dessas regiões se devem não somente à latitude, mas também à orientação das massas de ar. Os ventos húmidos do Oeste são responsáveis pelas temperaturas moderadas e precipitações abundantes na vertente europeia; já na costa africana a predominância dos alísios, ventos muito secos, causa maior escassez de chuvas. Na parte ocidental, a corrente fria do Labrador provoca quedas nas temperaturas até zonas de latitudes médias. As precipitações pluviais são inferiores a 500mm ao norte do paralelo 62o. Outras características da região ocidental são a abundância de nevoeiros na Terra Nova e os ciclones tropicais de Setembro, de raio curto e muito violentos; os fortes ventos e as chuvas, que podem UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 56 alcançar 500mm em 24 horas, produzindo efeitos catastróficos nas zonas setentrionais do mar do Caribe. A temperatura da água é mais elevada no sector oriental, devido à influência da corrente marinha do golfo do México, que constitui o fluxo de água mais importante do Atlântico Norte. Essa corrente tem origem no mar do Caribe e no golfo do México e segue para o norte pelo estreito da Flórida até o paralelo 30o N e depois muda de direção, seguindo os ventos do Oeste até alcançar as costas européias. A essa corrente quente unem-se outras duas correntes frias procedentes do Norte, a do Labrador e a da Groenlândia. As águas dessas correntes se misturam ao sul da Terra Nova, onde surge uma grande quantidade de plâncton, que serve de alimento para as espécies que habitam os riquíssimos pesqueiros da zona (arenque, bacalhau, cavala, Sávio). Além dessa região, são também zonas pesqueiras importantes as da costa européia: Irlanda, Bretanha, golfo de Biscaia, Galícia e Portugal (merluza, atum, sardinha, linguado, mariscos). Atlântico central ou equatorial. Zona de ligação e divisão entre as duas grandes massas oceânicas do norte e do sul, o Atlântico equatorial caracteriza-se morfologicamente pelo afundamento da dorsal médio atlântica e pela presença de um fundo muito irregular, onde se combinam cristas situadas a menos de três mil metros de profundidade e fossas com mais de sete mil metros (fossa de Romanche, 7.758 m). Essa topografia complexa expressa a ação de forças eruptivas e sísmicas que intervieram em sua formação. É muito conhecida a região sísmica denominada zona Daussy, que se estende para ambos os lados da linha do equador, entre 15o e 35o de longitude oeste. Sobre o Atlântico equatorial se encontra um núcleo de baixas pressões permanentes, que produz elevado nível de precipitação, com mais de 2.000mm anuais; a intensa e contínua insolação determina a isotermalidade do clima dessa região, com temperaturas médias constantes de 25o C. A temperatura da água, muito elevada, passa de 24o C, chegando a superar 28o C, próximo ao golfo da Guiné. Atlântico sul. Entre o equador e 35o de latitude sul, o Atlântico meridional caracteriza-se por não possuir em suas margens nenhum mar secundário, devido ao recorte modesto das costas da África e da América do Sul. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 57 O relevo submarino apresenta uma plataforma litoral muito estreita, com exceção da zona situada ao Sul do estuário do Prata, de onde se estende a vasta planície da Patagônia. O talude da plataforma apresenta escarpas abruptas, de modo que as grandes profundidades não se localizam no centro do oceano, e sim a pouca distância da costa. A oeste da Dorsal do Atlântico Sul encontram-se as bacias do Brasil e da Argentina, com profundidades superiores a cinco mil metros, separadas pelo planalto do Rio Grande; a leste situam-se as bacias da Guiné, de Angola e do Cabo. A circulação atmosférica nessa região apresenta dois centros de ação: o das baixas pressões equatoriais, até 7o de latitude sul, e o anticiclone subtropical do hemisfério sul, até 36o sul, região dominada pelos ventos alísios. No entanto, existem grandes diferenças entre a costa ocidental africana, cujo clima tropical desértico se deve à presença de uma corrente marinha fria (corrente de Bengala), e o sector americano, correspondente às costas dos pampas argentinos e do Uruguai, que possuem clima temperado, com verões quentes e húmidos. A temperatura da água reflecte a da atmosfera: na vertente oriental oscila entre 20o C no verão e 12o C no inverno, enquanto na costa americana varia entre 22o C no verão e 20o C no inverno. As diferenças térmicas e os ventos dão origem a numerosas correntes marinhas. As mais importantes são a corrente quente sul-equatorial, ao longo da costa do Brasil e da Argentina, e a corrente fria de Bengala, que percorre a costa africana desde o Cabo até Moçâmedes. Os recursos marinhos são abundantes, tanto nessas correntes quanto na Patagônia (dourado, lagostas, arraias e atum). História da navegação atlântica. Os fenícios foram os primeiros marinheiros a atravessar o Atlântico, por volta do ano 500 a.C., deixando o Mediterrâneo e alcançando as ilhas Canárias, ao sul, e as ilhas britânicas ao norte. No século XI, os viquingues navegaram pelo Atlântico setentrional até a Islândia e a Groenlândia, alcançando a Terra Nova e a península do Labrador. Entretanto, essa descoberta não teve maiores desdobramentos, pois os navegantes nórdicos não tiveram consciência dela e a seus núcleos de colonização faltou continuidade. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 58 A história da navegação atlântica teve um impulso decisivo durante o século XV, quando os turcos e mongóis interromperam o caminho terrestre até as Índias (Ásia). Os portugueses procuraram chegar até elas margeando o Atlântico, e, em 1487, Bartolomeu Dias alcançou o cabo da Boa Esperança, no sul da África. Cinco anos depois, Cristóvão Colombo atravessou o Atlântico e chegou à América Central, de que tomou posse em nome dos reis da Espanha. A partir do século XVI multiplicaram-se as viagens de exploração e o Atlântico finalmente substituiu o Mediterrâneo como principal via marítima de comércio. Nas costas do Atlântico e de seus mares periféricos encontram-se alguns dos mais poderosos países do mundo: Estados Unidos, Canadá e os países da Europa ocidental. A importância económica desse oceano se deve à riqueza de suas zonas pesqueiras e ao volume da navegação comercial: grande parte do tráfico marítimo mundial se realiza pela rota atlântica, sobretudo no Atlântico Norte, entre a Europa e a costa leste americana. Além disso, trinta dos cinquenta portos mais importantes do mundo encontram-se no Atlântico. Entre eles destacam-se, na Europa, os de Londres, Liverpool, Havre, Rotterdam, Bremen e Lisboa; na África, Dacar e Cidade do Cabo; na América, Nova York, Boston, Baltimore, Filadélfia, Vera Cruz, La Guaíra, Santos, Rio de Janeiro, Salvador, Montevidéu e Buenos Aires. (Faria: 2015) Figura: Oceano Atlântico. Fonte: Faria (2015) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 594.1.3. Oceano Índico O nome Índico vem do nome "Indiano", pois na época das grandes navegações (séculos XV e XVI) foi a principal rota marítima em direcção as Índias. O Oceano Índico é aquele que banha a Ásia, a África e a Oceânia e é o terceiro maior oceano do mundo com uma extensão de 73.440.000 km². Com uma profundidade média de 3.890m, o Oceano Índico se formou na Era Mesozóica como resultado da divisão do super continente Gondwana, tendo sido o último oceano a se formar. Fazem parte dele o Mar Vermelho, o Golfo Pérsico, o Golfo de Áden, o Golfo de Omã, a Baía de Bengala, o Mar de Andaman, o Estreito de Malacca, Estreito de Ormuz, o Canal de Moçambique e o Mar da Arábia, entre outros. A formação do Oceano Índico se deu a mais ou menos 90 milhões de anos, quando este adquiriu suas características actuais através da acção das correntes de convecção (fluxo do magma na astenosfera – camada logo abaixo da crosta terrestre) que formaram a orokgenia submarina (processo de formação de montanhas) da cadeia meso-oceânica do índico. A cadeia meso-oceânica do índico possui o formato de um “y” ao contrário que se liga à esquerda à cadeia meso-oceânica do Atlântico, e à direita, à cadeia meso-oceânica do Pacífico, delimitando as placas Indiana e Africana com a Placa Antártica ao sul. Ao norte, ela divide a África da Península Arábica fazendo com que as duas porções de terra se afastem uma da outra. Isto faz com que a reposição do assoalho oceânico naquele local vá aumentando o Mar Vermelho, que um dia, daqui alguns milhares de anos, pode alcançar o tamanho do Oceano Atlântico. Devido à sua proximidade com o Oceano Antártico, o Oceano Índico apresenta temperaturas mais frias em sua parte sul, já a parte norte é bem mais quente devido às influências do continente. Essa diferença de temperatura entre o oceano e o continente origina as chamadas “monções”, que são ventos que mudam de direcção anualmente de acordo com a variação da temperatura entre oceanos e continentes. Quando é verão no hemisfério norte, o continente se aquece mais que o oceano fazendo com que as correntes de ar mais frias, vindas do Índico, soprem em direcção ao continente originando a “Monção de http://www.infoescola.com/geografia/asia/ http://www.infoescola.com/geografia/africa/ http://www.infoescola.com/geografia/oceania/ http://www.infoescola.com/geografia/era-mesozoica/ http://www.infoescola.com/geografia/era-mesozoica/ http://www.infoescola.com/continentes/gondwana/ http://www.infoescola.com/continentes/gondwana/ http://www.infoescola.com/hidrografia/golfo-persico/ http://www.infoescola.com/oriente-medio/oma/ http://www.infoescola.com/hidrografia/estreito-de-ormuz/ http://www.infoescola.com/hidrografia/estreito-de-ormuz/ http://www.infoescola.com/geologia/orogenese/ http://www.infoescola.com/geografia/oceano-atlantico/ http://www.infoescola.com/geografia/oceano-atlantico/ http://www.infoescola.com/geografia/oceano-glacial-artico-e-antartico/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 60 Verão” ou de Sudoeste. Já, quando é inverno no hemisfério norte ocorre o contrário, as correntes de ar mais frias do continente fluem em direcção ao oceano originando a “Monção de Inverno” ou de Nordeste. As monções modificam também, as correntes oceânicas que, durante a Monção de Nordeste (oceano mais quente que o continente) move-se até a costa africana onde vira para o sul e retorna como a Contra Corrente Equatorial e durante a Monção de Sudeste forma a “Corrente de Monção” que se move em direcção ao continente africano, também, mas, vira em sentido horário, em direcção ao continente. As águas quentes do Oceano Índico Tropical (norte) abrigam uma infinidade de espécies. Em 1900 foram descobertos alguns animais de águas profundas, nas costas da Indonésia, que não se encaixavam em nenhum outro filo, os pogonóforos. Mais tarde, em 1938, foi pescado acidentalmente na costa oriental africana, um exemplar de Celacanto, que se pensava extinto desde a época dos dinossauros. Entretanto, os animais marinhos que mais se destacam no Oceano Índico são os corais: a Grande Barreira de Corais da Austrália, por exemplo, alcança cerca de 2.200km e só não forma uma linha contínua por causa dos inúmeros rios e lagos que desaguam por lá alterando a salinidade e o pH da água. Em alguns lugares os corais formam verdadeiras ilhas em meio ao oceano, como por exemplo, as Ilhas Seychelles. O Oceano Índico é o receptor de alguns dos rios mais importantes da história da civilização: o Ganges da Índia e que desagua na Baía de Bengala, os Rios Tigre e Eufrates da Mesopotâmia e que desaguam no Golfo Pérsico. Figura3: mapa de localização do oceano Índico http://www.infoescola.com/repteis/dinossauros/ http://www.infoescola.com/hidrografia/rio-tigre/ http://www.infoescola.com/hidrografia/rio-eufrates/ http://www.infoescola.com/historia/mesopotamia/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 61 Fonte: Escola Britânica (2015). Problemas ambientais Por ser um oceano muito usado como rota de comércio é comum ocorrerem vazamentos de produtos químicos, petróleo e seus derivados, transportados por navios. Estes acidentes ambientais poluem as águas, afectando a biodiversidade do oceano. Outro problema ambiental são os poluentes residenciais (esgotos) e industriais (resíduos químicos) jogados nas águas do oceano a partir de diversas cidades banhadas por suas águas. 4.1.4. Oceano Árctico O Oceano Árctico é constituído pelo Mar do Norte, o Mar do Pólo Norte, o Mar da Noruega e o Mar de Barents. Com uma superfície de 14 milhões de km², ele banha a Europa, Ásia e América do Norte se misturando ao Oceano Pacífico através do Estreito de Bering e, com Oceano Atlântico desde a costa da escócia até a Groenlândia. O Mar do Norte e o Mar de Barents são regiões de elevada importância comercial por causa da pesca realizada em grandes quantidades nessa região. No entanto, os mares da região permanecem praticamente impossíveis de navegar durante uma parte do ano quando a superfície do oceano congela. O Oceano Árctico está localizado na região polar onde as temperaturas podem chegar a -50ºC. Mesmo assim, a temperatura da superfície do oceano é praticamente a mesma durante todo o ano, apenas um pouco superior ao 0ºC no verão e um pouco abaixo no inverno quando o Oceano Árctico fica coberto pela banquisa, uma camada de gelo que http://www.infoescola.com/geografia/europa/ http://www.infoescola.com/geografia/asia/ http://www.infoescola.com/geografia/america-do-norte/ http://www.infoescola.com/hidrografia/estreito-de-bering/ http://www.infoescola.com/geografia/groenlandia/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 62 pode chegar a 4 km de profundidade e 13 milhões de km². Isto porque o Árctico não apresenta tantas variações de temperatura quanto o oceano Antárctico ao sul. Muito comuns nessa região são os icebergs. Montanhas de gelo que se desprendem da banquisa e ficam flutuando pelo oceano, o que torna a navegação nessa região um pouco perigosa. (à título de curiosidade: foi um iceberg que causou o naufrágio do suntuoso navio Titanic, no início do século XX) A maioria dos animais que vivem no Árctico costuma se alimentar nas águas geladas do oceano, como o urso-polar, a foca, os leões marinhos e as baleias. (Escola Britânica: 2015). Figura4: Oceano ârctico Fonte: Faria (2015) 4.1.5. Oceano Antárctico Oceano Antárctico também conhecido como Oceano Austral é o nome dado ao conjunto das águas que banham o Continente Antárctico. Fazem parte deste conjunto o marde Amundsen, o mar de Bellingshausen, parte da passagem de Drake, o mar de Ross e o mar de Weddell. Muitos especialistas, oceanógrafos e geógrafos, não reconhecem a existência do Oceano Antárctico, considerando-o apenas como um prolongamento das águas dos oceanos Pacífico, Atlântico e Índico. O oceano Antárctico é o único que circunda o globo terrestre de forma completa. Possui uma superfície de 20.327.000 km². Seu tamanho foi calculado, tendo como base os limites constituídos pelo “Tratado da http://www.infoescola.com/geografia/artico-polo-norte/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 63 Antárctida” (Tratado firmado por diversos países no ano de 1956 onde estabelece a Antárctida como território internacional para fins pacíficos e de pesquisa). Os recursos naturais do Oceano Antárctico ainda não têm sido explorados, entretanto sabe-se da existência de grandes jazidas de petróleo e gás natural nas proximidades do continente antárctico e de depósitos de manganês. O gelo que cobre a Antárctida é a maior reserva de água doce do mundo: representando aproximadamente 81% do total. O oceano Antárctico possui grande biodiversidade. Sua fauna possui pinípedes (pinguins, focas, leões-marinhos e morsas), cetáceos, cianobactérias, fitoplâncton e krill, que servem de alimento para os animais maiores. A Antárctida não possui flora terrestre, sendo a sua única composição vegetal feita por algas marinhas e outros organismos autótrofos. (Faria:2015) Figura5: Oceano Antártico Fonte: Escola Britânica (2015) Sumário Embora sejam interligados, os oceanos não realizam grande troca de água entre eles, isso porque as águas que formam cada um dos oceanos possuem características próprias como temperatura, UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 64 insolação, salinidade (quantidade de sais dissolvidos) e movimentos (ondas, marés, correntes marítimas). Dessa forma, os oceanos, ou seja, a imensa massa de água salgada que cobre a Terra, foram divididos em cinco porções: oceano Ártico, oceano Antártico, oceano Atlântico, oceano Pacífico e oceano Índico. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1. O oceano atlântico devido ao movimento das suas águas é conhecido por a) Calmo; b) Tempestuoso; c) Ganges; d) Y 2. A cadeia meso-oceânica do índico possui o formato de um a) Calmo; b) Tempestuoso; c) Ganges; d) Y 3. O oceano Índico é o receptor de alguns dos rios mais importantes da história da civilização, é o caso do rio a) Calmo; b) Tempestuoso; c) Ganges; d) Y 4. O oceano mais extenso do planeta é Pacífico. O nome do pacífico tem sua origem na expressão a) Calmo; b) Tempestuoso; c) Ganges; d) Y 5. Muito comuns nessa região são os icebergs. Trata- se de oceano a) Indico; b) Atlântico; c) Pacifico; d) Ártico 6. A costa moçambicana é banhada pelo oceano a) Indico; b) Atlântico; c) Pacifico; d) Ártico 7. A sua superfície corresponde à quinta parte da superfície da Terra. Trata – se de: a). Indico; b) Atlântico; c) Pacifico; d) Árctico 8. O oceano com maior profundidade média (4.280 m) e onde estão localizadas as maiores fossas submarinas, chama-se: a). Indico; b) Atlântico; c) Pacifico; d) Árctico 9. O oceano que fica coberto pela banquisa e que possui animais como o urso-polar, a foca, os leões marinhos e as baleias, chama – se a). Indico; b) Atlântico; c) Pacifico; d) Árctico 10.O ponto mais profundo de todo o planeta Terra — é a fossa das Marianas, perto das ilhas Marianas e se encontra localizado no http://escola.britannica.com.br/article/483369/ilhas-Marianas-do-Norte UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 65 a). Indico; b) Atlântico; c) Pacifico; d) Árctico Respostas: 1b); 2 d); 3c); 4a); 5d); 6a); 7b); 8c); 9d); 10c) Exercícios 1. Qual é a importância económica dos oceanos? 2. Que diferença existe entre os oceanos árctico e indico no que concerne ao estado físico das suas águas? 3. Qual é o oceano que possui a maior profundidade média? 4. Qual é o oceano que possui maior índice de salinidade? Justifique 5. Quais as fontes de poluição dos oceanos? UNIDADE Temática. 4.2: Rios Introdução Caro estudante, nesta unidade temática, será tratado o estudo da hidrografia dos rios. Neste estudo, serão focalizados os principais elementos que compõem um rio, a localização geográfica dos principais rios do mundo. Também serão abordados assuntos como importância dos rios e a poluição dos mesmos. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Conhecer os principais elementos de um rio; Objectivos ▪ Classificar os rios usando vários critérios ▪ Conhecer a importância dos rios; específicos ▪ Identificar as formas de protecção e conservação dos rios Desenvolvimento Conceito de Rio UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 66 Os rios são correntes de águas superficiais que a escoam até um outro rio, lago ou mar. Pela acção da gravidade, as águas se concentram nas porções mais baixas, como os vales. Os rios são costumeiramente definidos como cursos de água ou redes de drenagem compostos por correntes de água doce formadas a partir da obtenção de recursos hídricos das chuvas, do derretimento da neve ou, principalmente, das nascentes onde a água brota do subsolo. Geralmente, um rio é abastecido por uma bacia hidrográfica, ou seja, a área geográfica que capta toda a água da superfície ou do subsolo e direcciona-a para um leito principal e seus afluentes. (Neto e António: 2014) Os regimes dos rios Os regimes dos rios, segundo Neto e António (2014), podem ser tanto fluviais ou nivais. A diferença entre os dois é que o primeiro é alimentado por águas das chuvas, enquanto que os nivais são oriundos do derretimento de neves que estão localizadas na maioria das vezes no alto de montanhas. Alguns rios podem ser alimentados pelos dois regimes, como é o caso dos rios que compõe a bacia do rio Amazonas. As porções da bacia que estão localizadas mais próximas dos divisores, e que se encontram as nascentes do rio principal, denominam-se de curso superior. Já as partes mais baixas da bacia, próximas da foz, chamamos de curso inferior. As porções intermediárias são as consideradas como curso médio. Quando se desloca no sentido das nascentes, isto é, contra a corrente do rio, diz se que está se ir à Montante. Quando se segue o curso do rio em direcção a foz, está se ir à Jusante. Figura6: As diversas partes dos rios http://www.mundoeducacao.com/geografia/rios.htm http://www.mundoeducacao.com/geografia/rios.htm http://www.mundoeducacao.com/geografia/rios.htm http://www.mundoeducacao.com/geografia/bacia-hidrografica.htm UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 67 Fonte: http://alexandrerjesus03.blogspot.com/2010/07/partes-deum-rio.html Classificação dos Rios Com o objectivo de compreender melhor a dinâmica de funcionamento e evolução dos cursos de águas em áreas continentais, foi elaborada a classificação dos rios, segundo Mauro (2014), designando-os aos mais diferentes tipos. Desse modo, assim como ocorre em qualquer outra tipologia, a definição dos tipos de rios depende do critério utilizado para classificá-los. Tipos de rios quanto à forma de escoamento da água Rios intermitentes ou temporários – são aqueles que correm em apenas um período do ano,ou seja, secam nas épocas de estiagem. Existem casos em que essa dinâmica é natural, sobretudo em regiões de grande variação climática anual. Todavia, há outros casos em que a manifestação desse tipo de rio é fruto da acção humana. Vale lembrar que os rios que congelam durante uma parte do ano e, por isso, deixam de apresentar os movimentos de suas águas também são classificados como intermitentes. Rios perenes – são aqueles que correm o ano inteiro, ou seja, não apresentam interrupção no fluxo de suas águas sobre nenhum período, seja ele de seca, seja de cheia. Esses rios são alimentados por uma fonte contínua que faz com que o nível de suas águas nunca fique abaixo da superfície terrestre. Rios efémeros – são aqueles que se manifestam apenas em ocasiões de grandes chuvas, sendo do tipo pouco comum e de previsão pouco efectiva. Em alguns casos, eles levam décadas para manifestar-se e UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 68 podem acarretar enchentes, principalmente quando há ocupação humana das áreas de ocorrência desses rios em seu período de seca. Tipos de rios quanto à forma de relevo Quanto à forma de relevo, existem dois tipos de rios: os de planalto e os de planície. Rios de planalto – são rios que costumam apresentar-se em áreas de relevo mais acentuado, possuindo um fluxo mais forte em razão dos muitos acidentes geográficos ao longo de seu percurso. Por apresentarem uma grande diferença de nível altimétrico entre sua nascente e a sua foz, esses rios são considerados ideais para a geração de electricidade, porém pouco recomendados para a navegação na maior parte de suas áreas. Rios de planície – são rios que apresentam um curso mais regular, haja vista o relevo menos acentuado. Por isso, o fluxo de suas áreas não é rápido e a instalação de hidroeléctricas, embora seja possível, é pouco recomendada, pois demanda a construção de barragens muito grandes para um baixo aproveitamento energético, o que gera duros impactos ambientais. Os rios de planície mais antigos costumam apresentar canais cheios de meandros, ou seja, com “curvas” muito frequentes e acentuadas, a exemplo do Rio Amazonas. Tipos de rio quanto à água Em relação à composição da água – geralmente observada pela sua coloração –, há três principais tipos de rios. Rios de águas claras – são o tipo considerado mais “puro” e com um maior potencial turístico. São também chamados de “rios azuis” e possuem pouca quantidade de sedimentos e outros sólidos em suspensão. Rios de águas brancas – são aqueles que apresentam uma grande quantidade de sedimentos, estes oriundos de rochas como o calcário, além de apresentar minerais, como o magnésio, em abundância, o que confere um tom natural esbranquiçado às suas águas. Rios de águas pretas – tendo como exemplo mais comum o Rio Negro, na região amazónica, são rios que apresentam sedimentos mais antigos ou pigmentações oriundas de reacções químicas e influência da vegetação. São rios de águas um pouco mais ácidas e com uma maior presença de material orgânico. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 69 Figura7: Rio Yangtzé, na China. Perene, de planalto e de águas claras Fonte: Mauro (2014) Tabela1: Os 10 maiores rios do mundo Fonte: Neto e António (2014) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 70 Os rios têm também um potencial erosivo, que chamamos de erosão fluvial. Este é um tipo de erosão que desgasta as margens dos rios. Contudo também devemos destacar o potencial de carregar os sedimentos que estão no fundo dos rios, conforme é apresentado na figura abaixo. Figura 8: uma corrente fluindo sobre um leito de areia, silte e argila Fonte: Pena (2015) Uma corrente fluindo sobre um leito de areia, silte e argila transporta partículas de duas maneiras: como carga de fundo, com o material deslizando e rolando sobre o leito como carga de suspensão, com o material sendo suspenso no próprio fluxo de forma temporária ou permanente. A saltação é um movimento de saltos intermitentes dos grãos. Em geral, quanto menor a partícula, maior o salto e mais longa a trajetória de deslocamento. Importância dos rios Os rios são fontes de um dos recursos naturais indispensáveis aos seres vivos: a água. Além disso, têm grande importância cultural, social, económica, histórica… A vazão do rio, em termos de representatividade na renovação dos recursos hídricos, “é o componente mais importante do ciclo hidrológico. Exerce um efeito pronunciado sobre a ecologia da superfície da terra e sobre o desenvolvimento económico humano. É a vazão do rio que é mais amplamente distribuída sobre a superfície da terra e fornece o maior volume de água para consumo no mundo.”. Neto e António (2014) Sustentabilidade da vida UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 71 Milhares de espécies da flora e fauna, inclusive a espécie humana, consomem água de rios, que precisam ter uma qualidade adequada para os diversos usos. Dos rios provem grande parte da água consumida pela humanidade para beber, cozinhar, lavar, conservar alimentos, cultivar plantas, criar animais, navegação, dentre outros usos. A água corresponde a 70% da composição do corpo humano, sendo o principal componente da saliva, do suor, das lágrimas, do sangue. Ela é parte essencial dos fluidos dos sistemas digestivo, respiratório, circulatório, nervoso, muscular, urinário, reprodutor e ósseo. Auxilia, por exemplo: o transporte de oxigénio e alimentos, o controle da pressão sanguínea e da temperatura do corpo, a eliminação de substâncias tóxicas, a lubrificação dos olhos, das narinas, das juntas e da pele, além de ajudar a absorver impactos e proteger os órgãos, dentre outras funções. “A disponibilidade e uso de água potável, assim como a conservação de recursos hídricos, são chave para o bem-estar humano.”. Aproximadamente 97,5% da água da Terra é salgada, e apenas 2,5% é doce. E a água dos rios e lagos correspondem a cerca de 0,3% do volume total de água doce do planeta. “A água de rio é de grande importância no ciclo hidrológico global e para o suprimento de água para a humanidade. Isto porque o comportamento de componentes individuais no retorno da água na Terra depende tanto do tamanho do reservatório quanto da dinâmica do movimento da água. As diferentes formas de água na hidrosfera são inteiramente reabastecidas durante o ciclo hidrológico, mas com taxas muito diferentes.” A quantidade de água efectivamente disponível para uso humano corresponde a aproximadamente 0,007%, uma parcela relativamente pequena. Embora aproximadamente 70% do planeta Terra seja composto de água, há no mundo, actualmente, mais de 780 milhões de pessoas sem acesso à água potável. Fenómenos como a migração da população de áreas rurais para urbanas, o crescimento demográfico e o processo de industrialização, dentre outros, têm, por um lado, ampliado a demanda de recursos hídricos. E, por outro lado: “Os decréscimos nos suprimentos de água UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 72 potável estão comprometendo a saúde humana e a actividade económica.”. Os rios também fornecem alimentos aos seres humanos, com especial destaque aos peixes, de variadas espécies e valores nutricionais. No entanto, “reduções drásticas nos estoques de peixes estãocriando tanto perdas económicas quanto uma perda de suprimento de comida”, sendo a poluição das águas uma das principais causas da contaminação e morte de seres aquáticos, o que tem acarretado também a redução de estoques de peixes para o consumo humano. Salienta-se, assim, a importância dos rios para a sustentabilidade da vida e a necessidade de um conjunto de acções para a sua conservação, melhoria e recuperação, nos casos em que se encontram degradados. (Neto e António: 2014) Irrigação Os rios são muito importantes para a irrigação de terras em actividades agrícolas e para que a sustentabilidade da vegetação natural. Um exemplo na história é o rio Nilo. Localizado em uma região desértica do continente africano, foi graças a ele que se pôde irrigar as terras para a agricultura no Egipto Antigo. Após as cheias do rio, as terras das margens ficavam forradas de húmus, um lodo fértil. O consumo médio de água no mundo pelo sector agrícola corresponde a cerca de 70%, sendo o restante consumido pelo sector industrial (20%) e pelo abastecimento (10%). (Mauro: 2014) Consumo pelo sector industrial Estima-se que, actualmente, “a quantidade total de água, demandada pelo sector industrial, é de 139 m3/s, o que corresponde a um volume de aproximadamente 4,4 km3/ano” (), o que corresponde a 9,5% da captação total de água doce no Brasil. De acordo com a UNESCO (2012, p. 4, tradução nossa), “a operação efectiva de uma indústria requer um fornecimento sustentável de água na quantidade certa, com a qualidade certa, no lugar certo, no tempo certo e com um preço correto”. (Idem). Cultura e Identidade UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 73 Os rios trazem referências culturais muito importantes sobre a sociedade humana, expressando modos de vida e implicações no cuidado e/ou falta de cuidado com o meio ambiente do qual fazem parte, os recursos tecnológicos e tipos de usos de suas águas, significados, dentre outras. Energia “Energia e água estão intrinsecamente conectadas.” Há diversos tipos de fontes de energia que necessitam da água em processos produtivos. “Por outro lado, a energia é requerida para tornar disponíveis recursos de água para uso e consumo humanos, por meio de bombeamento transporte, tratamento, dessalinização e irrigação.” (Mauro: 2014) Os rios são importante fonte de energia eléctrica. A bacia do rio Paraná, por exemplo, possui um grande potencial de geração de energia eléctrica. Nela encontra-se a maior usina do Brasil, a de Itaipú, além da usina Porto Primavera. E no rio Tocantins, um outro exemplo, localiza- se a usina de Tucuruí. Cabe salientar a importância da abordagem sistémica na instalação de usinas hidreléctricas, na medida em que estas trazem uma série de implicações ao meio ambiente, em termos de ecossistema e dimensões socioculturais e económicas. História Os rios têm sido marcantes na história da humanidade. Exemplo disto é o rio Nilo, segundo rio do mundo em extensão, que foi determinante para o desenvolvimento do Egipto antigo. Localizado numa região desértica do continente africano, foi graças ao rio Nilo (denominado de Iteru, “o grande rio”, na época do Egipto Antigo) que a sociedade egípcia teve acesso à água para beber, irrigar as terras para a agricultura (após as cheias do rio, as terras das margens ficavam forradas de húmus, um lodo fértil), pescar, cultivar peixes (Sarotherodon niloticus, popularmente conhecida como “tilápia-do- nilo”) e transportar mercadorias e pessoas (navegação fluvial). Ao longo da história, registaram-se alterações nas características e na qualidade das águas dos rios, do ecossistema e, em certos casos, de sua configuração e percurso, alguns sendo, inclusive, parcialmente rectificados e escondidos pela sua canalização. Os rios compõem espaços de cidades, que, por sua vez, formam-se “por processos urbanos que tanto se sucedem na história quanto se inter- relacionam em uma mesma época e, com princípios diversos, forjam a cidade múltipla. (Neto e António: 2014) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 74 Lazer Os rios têm-se prestado também ao lazer de muitas pessoas, possibilitando actividades como: nadar, pescar, velejar, dentre outras. Estas actividades também dependem da qualidade das águas dos rios. (Idem) Paisagem rural e urbana Os rios compõem paisagens rurais e urbanas, com seus leitos de largur extensões, volumes, movimentos e águas de cores diversas, refletindo e refratando a luz, que varia ao longo dos dias e das noites, e conforme as condições climáticas e outros fatores como tipos de solo, vegetação, dentre outras, as quais influenciam também o movimento de suas águas, sendo umas mais ligeiras e turbulentas, enquanto que outras mais lentas, calmas. As configurações e movimentos dos rios, fauna e flora que compõem o ecossistema, auxiliam a suavizar a composição geométrica e predominantemente estática das construções humanas, principalmente de contextos urbanos. (Idem) Piscicultura A piscicultura, ou seja, o cultivo de peixes, é uma das actividades económicas propiciadas pelos rios. No rio Parnaíba, por exemplo, que se localiza na região Nordeste do Brasil, entre os estados do Ceará, Maranhão e Piauí, a principal actividade económica desenvolvida é a piscicultura. Um dos factores fundamentais para a piscicultura é a qualidade das águas, que necessita estar em uma condição adequada para a manutenção da vida saudável dos peixes e em equilíbrio dinâmico com o ecossistema. Transporte hidroviário Os rios foram e têm sido bastante utilizados para a o transporte hidroviário, tanto de mercadoria quanto de pessoas. Em termos de custo e de capacidade de carga, o transporte hidroviário é cerca de oito vezes mais barato que o rodoviário e três vezes menor que o ferroviário. Poluição dos rios Um dos principais problemas ambientais da actualidade, segundo António e Neto (2014) é a poluição dos rios. Enquanto alguns países da Europa desenvolveram planos eficientes de despoluição dos rios, o Brasil continua com uma grande quantidade de rios poluídos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 75 Causas e Consequências São vários os elementos que os homens despejam nos rios, causando com isso diversos problemas ambientais. Em muitas cidades, o sistema sanitário é precário (falta adequada de planeamento urbano) e o esgoto doméstico é jogado directamente nos rios sem receber o devido tratamento. Este esgoto é um dos principais causadores da morte de peixes nos rios. Este tipo de poluição também causa o mau cheiro e o desenvolvimento de microrganismos nos rios, facilitando a proliferação de doenças em casos de enchentes. Os produtos químicos que muitas indústrias despejam na rede de esgoto e nos rios também provocam a morte de peixes e de outros tipos de vida que costumam habitar as águas dos rios. Embora esta prática seja crime ambiental no Brasil, ainda é muito comum, principalmente, em locais onde a fiscalização do poder público não existe ou é ineficiente. A poluição dos rios também é provocada pelo lixo sólido, principalmente doméstico, que é descartado dentro dos rios. Com o tempo este lixo vai se acumulando, provocando o assoreamento do rio. Quando ocorrem chuvas de grande intensidade, a vasão do rio diminui e provoca alagamento nas margens, causando enchentes e graves prejuízos para as pessoas que moram nas proximidades. Soluções para não provocar a poluição dos rios: - Pessoas e empresas não devem jogar lixo dentro dos rios; - Investimentosdo sector público no tratamento de esgoto; - Os governos devem punir rigorosamente pessoas e empresas que poluem os rios. - Os governos não devem permitir a ocupação irregular próxima às margens dos rios. Exemplos de rios que foram despoluídos: - Rio Tâmisa (Londres, Inglaterra) - Rio Neiva (Portugal) - Rio Sena (Paris, França) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 76 Sumário Os rios são correntes de águas superficiais que a escoam até um outro rio, lago ou mar. Pela acção da gravidade, as águas se concentram nas porções mais baixas, como os vales. Esta unidade temática tratou dos elementos que constituem um rio. Não só mas também da classificação dos rios segundo vários critérios e a importância de conserva –los. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1 Rios oriundos do derretimento de neves que estão localizadas na maioria das vezes no alto de montanhas são de regimes. a) Fluviais; b) nivais; c) Fluviais e nivais; d) curso superior 2. Os rios que são alimentados por águas das chuvas são: a). Fluviais; b) nivais; c) Fluviais e nivais; d) curso superior 3.Os rios que compõem a bacia do rio Amazonas são alimentados pelos regimes a). Fluviais; b) nivais; c) Fluviais e nivais; d) curso superior 4.As porções da bacia que estão localizadas mais próximas dos divisores, e que se encontram as nascentes do rio principal, denominamos de: a) Fluviais; b) nivais; c) Fluviais e nivais; d) curso superior 5.Existem rios que apresentam uma grande quantidade de sedimentos, estes oriundos de rochas como o calcário, além de apresentar minerais, como o magnésio, em abundância, estes são conhecidos como rios: a) intermitentes; b) perenes; c) efémeros; d) de águas brancas 6. Os rios que se manifestam apenas em ocasiões de grandes chuvas, sendo do tipo pouco comum e de previsão pouco efectiva, são chamados por: a) intermitentes; b) perenes; c) efémeros; d) de águas brancas 7.Os rios que correm o ano inteiro, ou seja, não apresentam interrupção no fluxo de suas águas sobre nenhum período, seja ele de seca, seja de cheia, chamam se de: a) intermitentes; b) perenes; c) efémeros; d) de águas brancas 8.Os rios que correm em apenas um período do ano, ou seja, secam nas épocas de estiagem, são designados por: UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 77 a) intermitentes; b) perenes; c) efémeros; d) de águas brancas 9. O rio Danúbio localiza se na: a). América do Norte; b) América do Sul; c) África e Ásia ocidental; d) Europa 10. Os rios Mississipi e Nelson localizam se na: a) América do Norte; b) América do Sul; c) África e Ásia ocidental; d) Europa 11. Os rios Orange e Tigre localizam se na: a) América do Norte; b) América do sul; c) África e Ásia ocidental; d) Europa Respostas: 1b); 2a); 3c); 4d); 5d); 6c); 7b); 8a); 9d); 10a); 11c) Exercícios: 1. O que entende por bacia hidrográfica? 2. Qual é o rio mais extenso do mundo? e o rio mais comprido do mundo? 3. O que é regime de um rio? E como que esse regime se classifica? 4. Que medidas podem ser tomadas para a protecção dos rios contra a poluição? 5. Fale da importância do rio? UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 10 Ano Módulo: Hidrologia 78 UNIDADE Temática.4.3: Hidrografia dos Lagos e Pântanos Introdução Caro estudante, esta unidade temática terá como objecto de estudo os lagos e pântanos. Será discutida a formação desses, sua classificação, importância e as formas de conservação. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Definir os termos “lago” e “pântano” Objectivos ▪ Diferenciar os lagos dos pântanos específicos ▪ Explicar a importância dos lagos e pântanos Desenvolvimento Lagos Os lagos são originados a partir de cursos de água variável formados a partir de uma depressão natural na superfície do nosso planeta. Diferente das lagoas, os lagos não se formam artificialmente a não ser que algum curso de água seja propositalmente desviado para evitar enchentes ou outros acidentes geográficos. As águas dos lagos são geralmente provenientes de chuvas, de um curso de água já existente, como um rio por exemplo ou a partir de uma nascente natural Lagos Glaciares Desenvolvimento através de reclamação erosiva dos glaciares e do derretimento dos mesmos na crista da terra criando aqueles que são o tipo de lagos mais frequentemente encontrados no mundo. Lagos Tectónica Desenvolvimento através da expansão das placas tectónicas da crosta da terra (um exemplo é o Lago Baikal na Rússia - o lago mais profundo do planeta e um local nomeado património mundial da UNESCO). Lagos de calcário ou de depressões Desenvolvimento devido a uma solução de carbonato ou salina na cama rochosa da terra e devido ao desmoronar da superfície da terra (um exemplo é o Arendsee na Alemanha Federal, no estado de Saxony- Anhalt). UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 79 Barragens que forma lagos ou lagoas Desenvolvimento devido a desmoronamento ou lagoas formadas devido a "beliscões" na terra (pinch- offs). Lagos com origens em vulcões Os lagos de origens vulcânicas também chamados os lagos de cratera, desenvolvidos como o Eifel no sudoeste da Alemanha. Para além destes, há os lagos que se formaram a partir da queda de meteoritos e que são similares aos lagos vulcânicos. Lago em forma de ferradura São desenvolvidos a partir do deslocamento natural de riachos, onde a velha cama do rio se estica e forma um lago em forma de ferradura (por exemplo o Lago Kamernsch em Havelberg em Saxony-Anhalt). Lagos termo cársico Desenvolvimento dos lagos Termo - Cársicos nas regiões com permafrost (camada de terra congelada), por exemplo no Alasca no norte da Sibéria. Tabela2: classificação dos lagos Fonte: Lucas (2014) Para além dos tipos de lagos representados na tabela existem ainda outros dois tipos que o autor acima não fez a sua abordagem. Segundo a Escola Britânica (2015), Trata se de de: Lagos Residuais – são lagos formados a partir de antigos mares. É um lago de água salgada. Lagos Mistos – como o nome já diz, são lagos formados por uma “mistura” de vários factores. Esses factores são os outros formadores de lagos que já foram citados. Os maiores lagos do mundo e sua localização geográfica Figura9: maiores lagos do mundo e sua localização geográfica UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 80 Fonte: Lucas (2014) A importância dos lagos Os lagos de água doce são muito importantes porque muitas cidades dependem deles para obter água potável e, em regiões secas, os agricultores usam suas águas para regar as plantações por meio de sistemas de irrigação. A água dos lagos pode ser usada também para gerar energia em usinas hidreléctricas. Além disso, nadadores e velejadores aproveitam os lagos para recreação. Poluição nos lagos Normalmente nos lagos, como existe menos corrente, há uma maior vulnerabilidade à contaminação por fertilizantes, petróleo e derivados, pesticidas ou outras substâncias tóxicas. Figura10: poluição dos lagos http://escola.britannica.com.br/article/481588/irrigacao UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 81 Fonte: Escola Britânica (2015) A eutrofização consiste no enriquecimento excessivo emnutrientes (azoto e fosforo), promovendo o desenvolvimento de organismos foto autotróficos (algas verdes e cianobactérias) que conferem à água uma coloração esverdeada. Este processo é um dos problemas mais graves a nível de ecossistemas aquáticos e tem origem natural ou cultural. Eutrofização natural: processo demorado associado a processos naturais de evolução dos ecossistemas (sucessão ecológica) Ex. ecossistema lacustre tende a transformar-se num ecossistema terrestre. Eutrofização cultural: Processo mais acelerado relacionado com as actividades humanas Ex.: ecossistemas de água doce próximos de zonas urbanas ou áreas agrícolas intensivas. (Lucas: 2014) Figura11: Eutrofização Fonte: Escola Britânica (2015) Consequências: http://4.bp.blogspot.com/-uUOss7fpNOo/T8dv2t2YAaI/AAAAAAAAADc/9MPTpdthxrM/s1600/page.jpg http://2.bp.blogspot.com/-WfSole0A6vw/T8dwjrgPIqI/AAAAAAAAADs/Rw7BTt_JmSQ/s1600/Imagem+005.jpg UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 82 1. perda de biodiversidade; 2.Alterações na composição das espécies; 3.Efeitos tóxicos; 4.Impactos ecológicos e desequilíbrios no ecossistema Parâmetros de qualidade das águas Para caracterização da qualidade de água são realizadas colheitas, que serão sujeitas a exames e análises. Existem variáveis físicas, químicas e biológicas. Variáveis físicas: cor, turvação, sabor e odor avaliado em escalas próprias. Variáveis Químicas: -salinidade, dureza, alcalinidade, oxidabilidade, ferro, nitratos, sólidos dissolvidos totais, substâncias tóxicas expressas em concentração (mg/L) Variáveis biológicas: avaliadas pela densidade populacional que se pretende identificar Os exames e análises são realizados segundo métodos padronizados e por entidades especializadas. Parâmetros utilizados: -Número de colónias de bactérias provenientes das fezes humanas presentes em 100mL de amostra de água - a presença de Escherichia coli -Quantidade de matéria orgânica biodegradável (resíduos que são passiveis de serem decompostos pela actividade de organismos anaeróbios e aeróbios) (Lucas: 2014) 4.3.2. Pântano Os pântanos são formados por águas paradas e pouco profundas, situadas sobre um manto impermeável, com uma vegetação bastante densa e um solo com grandes quantidades de vegetação em decomposição. O pântano se forma em planícies mal drenadas. Normalmente estão localizados no curso baixo dos rios e nas zonas litorâneas, mas também podem ocorrer no curso alto e médio dos rios. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 83 Figura12: pântano da Louisiana, EUA. Fonte: Rabe (2011), Os pântanos, segundo Rabe (2011), podem acontecer em água salgada ou doce. Os de água doce estão nas beiras pouco profundas de lagos e rios de águas calmas, e aparecem na medida em que as lagoas e lagos são recheados por sedimentos. Os pântanos de água salgada aparecem nas planícies inundadas pelas marés, nas zonas costeiras. Os pântanos salgados situados longe do mar, estão localizados ao redor de lagos ou lagoas salgadas. A natureza do pântano (sua composição vegetal e diversidade de espécies) está fortemente influenciada pela sua relação com os ecossistemas mais próximos. Estes determinam a quantidade de nutrientes que chegam, o movimento da água e o tipo e quantidade de sedimentos ali depositados. De acordo com o mesmo autor, os pântanos têm uma vegetação e uma fauna bem características, com frequentes endemismos. Suas plantas são hidrófilas, ou seja, toleram grande quantidade de água, mas também são capazes de sobreviver em solos com pouco oxigênio. Não existem muitas espécies com estas características, fato que faz dos pântanos serem pobres em espécies, mas abundante em massa biológica. Normalmente são raras as plantas que em este ambiente alcançam grandes tamanhos. Pântanos têm uma rica vegetação submersa: algas e bactérias, principalmente. Existem plantas que se especializaram em viver sobre a água, como os nenúfares e algumas enraizadas como o lírio de água. Estas águas são propícias para algumas espécies de répteis (crocodilos e serpentes) e anfíbios como as rãs. A temperatura suave e a grande humidade fazem com que os insectos encontrem um lugar ideal para se reproduzir.Além da fauna aquática, estes ecossistemas estão http://www.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/01/pantano.jpg http://www.infoescola.com/biologia/algas/ http://www.infoescola.com/biologia/reino-monera-bacterias-cianobacterias/ http://www.infoescola.com/biologia/repteis-classe-reptilia/ http://www.infoescola.com/biologia/classe-amphibia-anfibios/ UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 84 colonizados por aves especializadas em alimentar-se e construir ninhos neste ambiente: flamingos, garças, cegonhas, etc. Na América do Sul, podemos citar alguns pântanos, tais como: Rio Cruces (Chile); Esteros Del Ibera (Argentina); Pântanos de Villa (Peru) e Delta Del Paraná (Argentina) A importância dos pântanos Um dos ambientes mais ignorados pelo ser humano na natureza, é ao mesmo tempo um dos mais importantes do planeta, os pântanos. Nele vivem diversas espécies de peixes, pássaros e outros animais que de alguma forma estão ligados e necessitam desse ecossistema em sua sobrevivência. Podemos encontrar nos pântanos principalmente, as seguintes espécies: jacarés, capivaras, peixes (dourado, pintado, curimbatá, pacu), ariranhas, onça-pintada, macaco-prego,veado-campeiro, loboguará, cervo-do-pantanal, tatu, bicho-preguiça, tamanduá, lagartos, cágados, jabutis, cobras (jibóia e sucuri) e pássaros (tucanos, jaburus, garças, papagaios, araras, emas, gaviões). E num momento onde se fala tanto de efeito estufa, e que se tem tanta preocupação com o meio ambiente, é importante lembrar que a região pantaneira tem grande importância na regulagem do clima, e do nível dos rios de uma região, e que sua destruição só agrava o aquecimento global. Pântanos, os subestimados salvadores do clima – Seu crescimento, sozinho, seria suficiente para reduzir as emissões de CO2 a 100 milhões de toneladas por ano, a meta do Protocolo de Kyoto. “Infelizmente, as pessoas ainda não têm consciência sobre a importância dos pântanos no combate ao aquecimento global”, lamenta John Couwenberg, pesquisador da Universidade de Greifswald, na Alemanha. Embora os pântanos correspondam a apenas 3% da superfície da Terra, eles têm papel importante no ajuste da temperatura do planeta, pois capturam mais gás carbônico do que todas as florestas do mundo juntas. As áreas pantanosas estão localizadas principalmente nas regiões frias das zonas boreais, entre as latitudes 50 e 70 do hemisfério norte. A Rússia sozinha abriga mais de um quinto dos pântanos em todo o mundo. http://www.infoescola.com/aves/flamingo/ http://www.infoescola.com/aves/cegonha/ http://www.infoescola.com/geografia/america-do-sul/ http://tartarugamarinha.blogspot.com/2011/03/importancia-dos-pantanos.html UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 85 Outras grandes regiões pantanosas existem também no Canadá e na Escandinávia, além da bacia amazônica e do sudeste asiático. Mesmo na África, segundo Couwenberg, estimam-se significativas áreas pantanosas na bacia do Congo e no Delta do Níger. (Rabe: 2011) Sumário Esta unidade tratou dos lagos e pântanos. Foram apresentadas as diferenças existentes entre eles. A importância de cada recurso aquática e as várias formas de protege – los da poluição. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.Desenvolvimento devido a desmoronamento ou lagoas formadas devido a "beliscões" na terra a). Lagos Glaciares; b) Lagos Tectónicos;c) Lagos de calcário; d) Barragens que forma lagos ou lagoas 2. Desenvolvimento através da reclamação erosiva dos glaciares e do derretimento dos mesmos na crista da terra criando aqueles que são o tipo de lagos mais frequentemente encontrados no mundo a) Lagos Glaciares; b) Lagos Tectónicos; c) Lagos de calcário; d) 3. O Lago Baikal na Rússia, pertence aos a) Lagos Glaciares; b) Lagos Tectónicos; c) Lagos de calcário; d) Barragens que forma lagos ou lagoas 4. Desenvolvimento devido a uma solução de carbonato ou salina na cama rochosa da terra e devido ao desmoronar da superfície da terra a) Lagos Glaciares; b) Lagos Tectónicos) Lagos de calcário; d) Barragens que forma lagos ou lagoas 5. O lago superior localiza se na: a) África; b) Ásia; c) América do Sul; d) América do Norte 6. O lago Michigan localiza se na: a) África; b) Ásia; c) América do Sul; d) América do Norte 7. O lago Baikal localiza se na: a) África; b) Ásia; c) América do Sul; d) América do Norte UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 86 8. O lago victoria localiza se na: a) África; b) Ásia; c) América do Sul; d) América do Norte 9.São formados por águas paradas e pouco profundas, situadas sobre um manto impermeável, com uma vegetação bastante densa e um solo com grandes quantidades de vegetação em decomposição. Trata se de a) Pântanos; b) lagos; c) oceanos; d) rios 10. O processo que consiste no enriquecimento excessivo em nutrientes (azoto e fosforo), promovendo o desenvolvimento de organismos fotoautotróficos (algas verdes e cianobactérias) que conferem à água uma coloração esverdeada, denomina se por a) Eutrofização natural; b) Eutrofização cultural; c) eutrofização; d) Eutrofização cultural ou natural Respostas:1d); 2a); 3b); 4c); 5d); 6d); 7b); 8a); 9a); 10c) Exercícios 1. Diferencie os lagos dos pântanos? 2. Que consequência traz a poluição dos lagos e pântanos? 3. Qual é a importância dos pântanos? 4. Mencione as fontes de poluição dos lagos 5. Que medidas devem ser tomadas para evitar a poluição dos pântanos e lagos Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO DO TEMA 4 1.Desenvolvimento devido a desmoronamento ou lagoas formadas devido a "beliscões" na terra, são conhecidos por: a). Lagos Glaciares; b) Lagos Tectónicos) Lagos de calcário; d) Barragens que forma lagos ou lagoas 2.Desenvolvimento através da reclamação erosiva dos glaciares e do derretimento dos mesmos na crista da terra criando aqueles que são o tipo de lagos mais frequentemente encontrados no mundo. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 87 a) Lagos Glaciares; b) Lagos Tectónicos; c) Lagos de calcário; d) Barragens que forma lagos ou lagoas; 3. Os rios que correm o ano inteiro, ou seja, não apresentam interrupção no fluxo de suas águas sobre nenhum período, seja ele de seca, seja de cheia, chamam se de: a) intermitentes; b) perenes; c) efémeros; d) de águas brancas 4. Os rios que correm em apenas um período do ano, ou seja, secam nas épocas de estiagem, são designados por a) intermitentes; b) perenes; c) efémeros; d) de águas brancas 5. O rio Danúbio localiza se na: a) América do Norte; b) América do Sul; c) África e Ásia ocidental; d) Europa Respostas: 1d); 2a); 3b); 4a); 5d TEMA V: ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E AQUÍFEROS. UNIDADE Temática 5.1. Águas Subterrâneas UNIDADE Temática 5.2. Aquíferos UNIDADE Temática 5.1. Águas Subterrâneas Introdução Caro estudante, nesta unidade temática, será feito o estudo das águas subterrâneas. Serão abordadas matérias como o conceito das águas subterrâneas, sua ocorrência e classificação, tanto como sua importância para a humanidade. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 88 Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Explicar origem das águas subterrâneas Objectivos ▪ Conhecer a importância das águas subterrâneas específicos ▪ Classificar as águas subterrâneas Desenvolvimento Conceito de águas subterrâneas Água subterrânea, de acordo com Húo (2009), é toda a água que ocorre abaixo da superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios inter- granulares das rochas sedimentares, ou as fracturas, 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 humidade 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 Para Húo (2009), 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 factores, como sejam: -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 acção 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 acção da gravidade, atinge as zonas mais profundas do subsolo, constituindo a zona saturada. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 89 FIGURA: Caracterização esquemática das zonas saturadas e não saturadas no subsolo Fonte: UNESCO (1978) -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 fenómeno da transpiração pelas raízes das plantas, de filtração e de autodepuração da água. Dentro desta zona encontra- se: -Zona de humidade 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 humidade do solo e da franja capilar, com humidade 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. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 90 -Franja de capilaridade: é a região mais próxima ao nível de água do lençol freático, onde a humidade é maior devido à presença da zona saturada logo abaixo. Zona saturada: é a região abaixo da zona nãosaturada onde os poros ou fracturas da rocha estão totalmente preenchidos por água. As águas atingem esta zona por gravidade, através dos poros ou fracturas 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 desagua nos rios, perenizando-os durante os períodos de estiagem, com uma contribuição multianual média da ordem de 13.000 km3/ano, ou desagua directamente 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. 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. 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 interrelacionam 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 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 91 de, aproximadamente, 23.400 km3, distribuídas em uma área aproximada de 134,8 milhões de km2, 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, que, segundo Rebouças et al. (2002), estaria assim distribuída: 65.000 km3 constituindo a humidade 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%, da comunicação desses poros entre si ou da quantidade e tamanho das aberturas de fracturas 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. Nem todas as formações geológicas possuem características hidrodinâmicas que possibilitem a extracção económica 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. 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. (UNESCO:1978). 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 iónica, decaimento radioactivo, remoção de sólidos em suspensão, neutralização de pH em meio poroso, entre outros) e bacteriológicos (eliminação de microorganismos devido à ausência de nutrientes e oxigénio que os viabilizem) que agindo sobre a água, modificam as suas características adquiridas anteriormente, tornando-a particularmente mais adequada ao consumo humano. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 92 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 directamente pelas litologias atravessadas, sendo que o teor de substâncias dissolvidas nas águas subterrâneas vai aumentando à medida que prossegue no seu movimento. As águas subterrâneas apresentam algumas propriedades que tornam o seu uso mais vantajoso em relação ao das águas dos rios (UNESCO: 1978): - 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 extracção 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 protecção contra agentes poluidores; o uso do recurso aumenta a reserva e melhora a qualidade; - Possibilitam a implantação de projectos de abastecimento à medida da necessidade. Uso das Águas Subterrâneas A exploração de água subterrânea está condicionada a factores quantitativos, qualitativos e económicos (UNESCO: 1978): -Quantidade: intimamente ligada à condutividade hidráulica e ao coeficiente de armazenamento dos terrenos. -Qualidade: influenciada pela composição das rochas e condições climáticas e de renovação das águas; -Económico: depende da profundidade do aquífero e das condições de bombeamento. Contudo, o aproveitamento das águas subterrâneas data de tempos antigos e sua evolução tem acompanhado a própria evolução da UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 93 humanidade, sendo que o seu crescente uso se deve ao melhoramento das técnicas de construção de poços e dos métodos de bombeamento, permitindo a extracção de água em volumes e profundidades cada vez maiores e possibilitando o suprimento de água a cidades, indústrias, projectos 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. Segundo ABAS, 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. Outros utilizam a água subterrânea no atendimento total (Dinamarca, Arábia Saudita, Malta) ou apenas como suplementação do abastecimento público e de actividades como irrigação, produção de energia, turismo, indústria, etc. Na Austrália, 60% do país depende totalmente do manancial subterrâneo e em mais de 20% o seu uso é preponderante. A cidade do México atende cerca de 80% da demanda dos quase 20 milhões de habitantes. A mais de 50% da população mundial poderia estar sendo abastecida pelo manancial subterrâneo. Regiões áridas e semi-áridas (Nordeste do Brasil e a Austrália), e certas ilhas, têm a água subterrânea como o único recursohídrico 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, 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. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 94 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 aquíferos por sobre exploração para uso em irrigação. 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. (UNESCO:1978). 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 frequência, água de poços profundos. Sumário Esta unidade temática tratou das águas subterrâneas. Foram focalizados assuntos como a origem das águas subterrâneas, sua função e sua distribuição pelo mundo. Foi feita igualmente a classificação das águas subterrâneas segundo vários critérios. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.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 seguintes factores: a) porosidade do subsolo, ventos, inclinação do terreno e tipo de chuva b) porosidade do subsolo, cobertura vegetal, inclinação do terreno e ventos c) ventos, cobertura vegetal, inclinação do terreno e tipo de chuva d) porosidade do subsolo, cobertura vegetal, inclinação do terreno e tipo de chuva 2. A presença de argila no solo: a) Diminui permeabilidade do solo, não permitindo grande infiltração da água; b) Diminui permeabilidade do solo, permitindo grande infiltração da água; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 95 c) Aumenta permeabilidade do solo, não permitindo grande infiltração da água d) Não influencia na infiltração da água 3. Um solo coberto por vegetação a) É mais permeável do que um solo desmatado; b) Não é mais permeável do que um solo desmatado; c) pode ser mais permeável do que um solo desmatado; d) não possui permeabilidade; 4. Em solos de declividades acentuadas a água corre mais rapidamente, a) Aumentando a possibilidade de infiltração; b) Diminuindo a possibilidade de infiltração; c) Não havendo nenhuma possibilidade de infiltração; d) Nenhuma das anteriores. 5. A região mais próxima ao nível de água do lençol freático, onde a humidade é maior devido à presença da zona saturada logo abaixo, chama-se: a) Zona não saturada; b) Zona de humidade do solo; c) Zona saturada; d) Franja de capilaridade 6. A parte mais superficial, onde a perda de água de adesão para a atmosfera é intensa, denomina se por a) Zona não saturada; b) Zona de humidade do solo; c) Zona saturada; d) Franja de capilaridade 7. A zona de aeração ou vadosa também é conhecida por a) Zona não saturada; b) Zona de humidade do solo; c) Zona saturada; d) Franja de capilaridade 8. A região abaixo da zona não saturada onde os poros ou fracturas da rocha estão totalmente preenchidos por água, chama se a) Zona não saturada; b) Zona de humidade do solo; c) Zona saturada; d) Franja de capilaridade 9. A parte do solo que está parcialmente preenchida por água, chama-se: a) Zona não saturada; b) Zona de humidade do solo; c) Zona saturada; d) Franja de capilaridade 10. As águas subterrâneas são utilizadas UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 96 a) em apenas países desenvolvidos; b) em apenas em países em desenvolvimento; c) apenas em países africano; d) em todos países do mundo Respostas: 1d); 2a); 3a); 4b); 5d); 6b); 7a); 8c); 9a); 10d. Exercícios 1. O que entende por águas subterrâneas? 2. Diferencie as zonas saturadas das não saturadas do subsolo? 3. Qual é a importância das águas subterrâneas? 4. Quais os factores que influenciam na infiltração das águas no solo? 5. O que entende por permeabilidade dos solos? UNIDADE Temática.5.2. Aquíferos Introdução Caro estudante nesta unidade temática, terá a oportunidade de conhecer o significado de aquífero, sua distribuição e importância. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Conhecer o significado de aquífero; ▪ Classificar aquíferos segundo vários critérios; Objectivos ▪ Conhecer a função dos aquíferos específicos Desenvolvimento Conceito de aquífero UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 97 Aquífero é, segundo UNESCO1978, uma formação geológica do subsolo, constituída por rochas permeáveis, que armazena água em seus poros ou fracturas. Outro conceito refere-se a aquífero como sendo, somente, o material geológico capaz de servir de depositório e de transmissor da água aí armazenada. Assim, uma litologia só será aquífera se, além de ter seus poros saturados (cheios) de água, permitir a fácil transmissão da água armazenada. Um aquífero pode ter extensão de poucos quilómetros quadrados a milhares de quilómetros quadrados, ou pode, também, apresentar espessuras de poucos metros a centenas de metros. Etimologicamente, aquífero significa: aqui = água; fero = transfere; ou do grego, suporte de água. Os aquíferos 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 Tipos de Aquíferos A litologia do aquífero, 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 fracturadas) e metamórfica (rochas calcáreas), determinando os diferentes tipos de aquíferos. Quanto à porosidade, existem três tipos aquíferos, segundo Húo (2009): Figura: tipos de aquíferos quanto a porosidade UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 98 Fonte: UNESCO (1978) -Aquífero 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 aquíferos, pelo grande volume de água que armazenam, e por sua ocorrência em grandes áreas. Esses aquíferos ocorrem nas bacias sedimentares e em todas as várzeas onde se acumularam sedimentos arenosos. Uma particularidade desse tipo de aquífero é sua porosidade quase sempre homogeneamente distribuída, permitindo que a água flua para qualquer direcção, em função tão somente dos diferenciais de pressão hidrostática ali existente. Essa propriedade é conhecida como isotropia. -Aquífero fracturado ou fissural - formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da água se faz nas fracturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento tectónico. Ex.: basalto, granitos, gabros, filões de quartzo, etc.. A capacidade dessas rochas de acumularem água está relacionada à quantidade de fracturas, 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, somente, desse poço intersetar fracturas capazes de conduzir a água. Nesses aquíferos, a água só pode fluir onde houver fracturas, que, quase sempre, tendem a ter orientações preferenciais. São ditos, portanto, aquíferos anisotrópicos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 99 Um caso particular de aquífero fracturado é representado pelos derrames de rochas vulcânicas basálticas, das grandes bacias sedimentares brasileiras. -Aquífero cárstico (Karst) - formado em rochas calcáreas ou carbonáticas, onde a circulação da água se faz nas fracturas 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 aquíferos heterogéneos, 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 aquíferos podem ser de dois tipos (Unesco:1978): Figura: Tipos de aquíferos quanto a pressão Fonte: Idem -Aquífero 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 aquíferos livres têm a chamada recarga directa. Em aquíferos livres o nível da água varia segundo a quantidade de chuva. São os aquíferos mais comuns e mais explorados pela população. São também os que apresentam maiores problemas de contaminação. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 100 - Aquífero 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 aquífera. 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 aquíferos confinados têm a chamada recarga indirecta e quase sempre estão em locais onde ocorrem rochas sedimentares profundas (bacias sedimentares). O aquífero 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 aquífero em si. O fluxo preferencial da água se dá ao longo da camada aquífera. Secundariamente, esse fluxo se dá através das camadas semi-confinantes, à medida que haja uma diferença de pressão hidrostática entre a camada aquífera e as camadas subjacentes ou sobrejacentes. Em certas circunstâncias, um aquífero livre poderá ser abastecido por água oriunda de camadas semiconfinadas subjacentes, ou vice-versa. Zonas de fracturas ou falhas geológicas poderão, também, constituirse em pontos de fuga ou recarga da água da camada confinada. Em uma perfuração de um aquífero confinado, a água subirá acima do tecto do aquífero, 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 aquífero livre, o nível da água não varia porque corresponde ao nível da água no aquífero, isto é, a água está à mesma pressão que a pressão atmosférica. O nível da água é designado então de nível freático (). Figura: Representação esquemática do nível de pressão nos aquífero UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 101 Fonte: UNESCO (1978) 2.2. Áreas de Reabastecimento e Descarga do Aquífero Um aquífero apresenta uma reserva permanente de água e uma reserva activa ou reguladora que são continuamente abastecidas através da infiltração da chuva e de outras fontes subterrâneas. As reservas reguladoras ou activas correspondem ao escoamento de base dos rios. A área por onde ocorre o abastecimento do aquífero é chamada zona de recarga, que pode ser directa ou indirecta (Húo: 2009). O escoamento de parte da água do aquífero ocorre na zona de descarga. Zona de recarga directa: é aquela onde as águas da chuva se infiltram directamente no aquífero, através de suas áreas de afloramento e fissuras de rochas sobrejacentes. Sendo assim, a recarga sempre é directa nos aquíferos livres, ocorrendo em toda a superfície acima do lençol freático. Nos aquíferos confinados, o reabastecimento ocorre preferencialmente nos locais onde a formação portadora de água aflora à superfície. Zona de recarga indirecta: são aquelas onde o reabastecimento do aquífero se dá a partir da drenagem (filtração vertical) superficial das águas e do fluxo subterrâneo indirecto, 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, alimentandos rios e jorrando com pressão por poços artesianos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 102 As maiores taxas de recarga ocorrem nas regiões planas, bem arborizadas, e nos aquíferos 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. Sob condições naturais, apenas uma parcela dessas reservas reguladoras é passível de exploração, constituindo o potencial ou reserva explorável. 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 extracções com as descargas naturais do aquífero para rios e oceano, não pode ser superior à recarga natural do aquífero. 2.3. Funções dos Aquíferos Além de suprir água suficiente para manter os cursos de águas superficiais estáveis (função de produção), os aquíferos 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. Segundo o mesmo autor, os aquíferos 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, frequentemente, leitos secos de rios e pântanos ressecados. Portanto, os aquíferos podem cumprir as seguintes funções (UNESCO: 1978): UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 103 -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 aquífero 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 actividades agrícolas. Na década de 80 surgiu a necessidade de uma abordagem multidisciplinar integrada na hidrogeologia ambiental. - Função transporte: o aquífero é utilizado como um sistema de transporte de água entre zonas de recarga artificial ou natural e áreas de extracção excessiva. -Função estratégica: a água contida em um aquífero 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. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 104 - Função energética: utilização de água subterrânea aqueci da pelo gradiente geotermal como fonte de energia eléctrica ou termal. - Função mantenedora: mantém o fluxo de base dos rios. 2.5. Impactos Ambientais sobre os Aquíferos O manancial subterrâneo acha-se relativamente melhor protegido dos agentes de contaminação que afectam rapidamente a qualidade das águas dos rios, na medida em que ocorre sob uma zona não saturada (aquífero livre), ou está protegido por uma camada relativamente pouco permeável (aquífero confinado). ABAS destaca alguns dos impactos ambientais nos seguintes termos: - Contaminação: a vulnerabilidade de um aquífero refere-se ao seu grau de protecção 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 aquífero. 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 aquíferos. 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. Além da exaustão do aquífero, a superexplotação pode provocar: -Indução de água contaminada causada pelo deslocamento da pluma de poluição para locais do aquífero; -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; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 105 -Avanço da cunha salina definida como o avanço da água do mar em subsuperfície sobre a água doce, salinizando o aquífero, em áreas litorâneas. Sem dúvida, a maioria dos aquíferos costeiros são susceptíveis 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. O crescimento desordenado do número de poços tem provocado significativos rebaixamentos do nível de água e problemas de intrusão salina em Boa Viagem. O desenvolvimento de poderosas bombas eléctricas e a diesel permitiu a capacidade de extrair água dos aquíferos com maior rapidez do que é substituída pela chuva, sem considerar, ainda, que os aquíferos têm diferentes taxas de recarga, alguns com recuperação mais lenta que outros. Calcula-se que a extracção anual dos aquíferos é de 160 bilhões de metros cúbicos (160 trilhões de litros) no mundo. Em quase todos os continentes, muitos dos principais aquíferos 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 aquíferos por superexplotação para uso em irrigação. O esgotamento das águas subterrâneas já provocou o afundamento dos solos situados sobre os aquíferos na cidade do México e na Califórnia, Estados Unidos, assim como em outros países. 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 problemasde superexplotação (BROWN, 2003). UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 106 Outro fator que está provocando o comprometimento da qualidade e disponibilidade hídrica dos aquíferos reside na ocupação inadequada de suas áreas de recarga. Nos Estados Unidos, segundo um estudo da BBC Mundo (2003), verificou-se que o maior aquífero 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. 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 aquíferos e a qualidade de suas águas é primordial ao estabelecimento de política de gestão das águas subterrâneas. Sumário Esta unidade tratou de aquíferos, em que foi feita a classificação de aquíferos usando vários critérios. Igualmente foram apresentadas as funções dos aquíferos. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1. Existe aquífero em que a sua porosidade é quase sempre homogeneamente distribuída, permitindo que a água flua para qualquer direcção. Essa propriedade é conhecida como: a) poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 107 2. O tipo de aquífero formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da água se faz nas fracturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento tectónico, chama se: a) poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia 3. O aquífero 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, chama se a) poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia 4. O aquífero formado em rochas calcáreas ou carbonáticas, onde a circulação da água se faz nas fracturas e outras descontinuidades (diáclases) que resultaram da dissolução do carbonato pela água, denomina se por: a) Poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia 5. A formação geológica do subsolo, constituída por rochas permeáveis, que armazena água em seus poros ou fracturas, chama se a) Aquífero livre; b) Aquífero confinado; c) aquífero semi-confinado; d) Aquífero 6. O aquífero constituído por uma formação geológica permeável e superficial, totalmente aflorante em toda a sua extensão, e limitado na base por uma camada impermeável, chama se: a) Aquífero livre; b) Aquífero confinado; c) aquífero semi-confinado; d) Aquífero 7. O aquífero constituído por uma formação geológica permeável, confinada entre duas camadas impermeáveis ou semipermeáveis, chama se: a) Aquífero livre; b) Aquífero confinado; c) aquífero semi-confinado; d) Aquífero 8. O aquífero que se encontra limitado na base, no topo, ou em ambos, por camadas cuja permeabilidade é menor do que a do aquífero em si, é: UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 108 a) Aquífero livre; b) Aquífero confinado; c) aquífero semi-confinado; d) Aquífero 9.A zona por onde as águas emergem do sistema, alimentandos rios e jorrando com pressão por poços artesianos, chama se a) Zona de recarga directa; b) Zona de recarga indirecta; c) Zona de descarga; d) nenhuma das anteriores 10.As zonas por onde o reabastecimento do aquífero se dá a partir da drenagem (filtração vertical) superficial das águas e do fluxo subterrâneo indirecto, ao longo do pacote confinante sobrejacente, nas áreas onde a carga potenciométrica favorece os fluxos descendentes, chama se: a) Zona de recarga directa; b) Zona de recarga indirecta; c) Zona de descarga; d) nenhuma das anteriore Respostas: 1d); 2b); 3a); 4c); 5d);6 a); 7b); 8c); 9c); 10b. Exercícios 1. O que entende por aquífero? 2. Classifique os aquíferos quanto a porosidade? 3. Diferencie o aquífero poroso do aquífero fracturado? 4. Qual é a função dos aquíferos? 5. Que impactos pode provocar a superexplotação dos aquíferos Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO DO TEMA V 1. Existe aquífero em que a sua porosidade é quase sempre homogeneamente distribuída, permitindo que a água flua para qualquer direcção. Essa propriedade é conhecida como a) Poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 109 2. O tipo de aquífero formado por rochas ígneas, metamórficas ou cristalinas, duras e maciças, onde a circulação da água se faz nas fracturas, fendas e falhas, abertas devido ao movimento tectónico, chama se`: a) Poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia 3. O aquífero 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, chama se a) Poroso; b) fracturado; c) cárstico; d) isotropia 4.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 seguintes factores: a) Porosidade do subsolo, ventos, inclinação do terreno e tipo de chuva b) Porosidade do subsolo, cobertura vegetal, inclinação do terreno e ventos c) Ventos, cobertura vegetal, inclinação do terreno e tipo de chuva d) Porosidade do subsolo, cobertura vegetal, inclinação do terreno e tipo de chuva 5. A presença de argila no solo a) Diminui permeabilidade do solo, não permitindo grande infiltração da água b) Diminui permeabilidade do solo, permitindo grande infiltração da água c) Aumenta permeabilidade do solo, não permitindo grande infiltração da água d) Não influencia na infiltração da água Respostas: 1d); 2b); 3a); 4d); 5a) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 110 TEMA VI: GLACIARES UNIDADE Temática 6.1. Glaciares, sua formação, crescimento e destruição Introdução Caro estudante, este tema irá tratar da hidrografia dos glaciares. Serão abordados assuntos como a formação dos glaciares, seu crescimento e sua destruição Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪ Conhecer a origem dos glaciares Objectivos ▪ Conhecer o processo de formação e destruição dos glaciares específicos Desenvolvimento Glaciares O que é o gelo? Para um geólogo, um bloco de gelo é uma rocha, uma massa de grãos cristalinos do mineral gelo. Tal como a maioria das rochas, o gelo é duro, mas é muito menos denso do que a maioria das rochas. Partilha a sua origem com a das rochas ígneas (arrefecimento e cristalizaçãode um fluido). Como as rochas sedimentares, o gelo é depositado em camadas à superfície da Terra e pode atingir grandes espessuras. Tal como as rochas metamórficas, o gelo transforma-se por recristalização sob pressão. O gelo dos glaciares forma-se por afundimento e metamorfismo do “sedimento” neve. A rocha é formada à medida que os flocos de neve espaçados – cada um é um cristal singular do mineral gelo – sofrem diagénese e recristalizam numa massa sólida. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 111 A característica incomum do gelo enquanto mineral é a sua temperatura de fusão extremamente baixa, centenas de graus abaixo das temperaturas às quais a maioria dos minerais se liquefaz. Uma massa de gelo, tal como qualquer outra massa de rocha ou de solo à superfície da Terra, pode deslocar-se vertente abaixo. Os glaciares são massas de gelo em terra firme que apresentam provas de movimento actual ou antigo. Dividimos os glaciares com base no tamanho e na forma em dois tipos básicos: os glaciares de vale ou alpinos e os glaciares continentais ou inlandsis. Muitos esquiadores e alpinistas estão familiarizados com os glaciares de vale, também chamados de glaciares alpinos. Estes rios de gelo formam- se nas partes mais altas das cordilheiras montanhosas onde a neve se acumula, geralmente em vales pré-existentes, fluindo ao longo dos mesmos. A maioria destes glaciares ocupa a largura total do vale e pode afundar a sua base rochosa sob centenas de metros de gelo. Em climas mais quentes, de latitudes mais baixas, os glaciares de vale podem ser encontrados apenas nos topos dos picos das montanhas mais altas. Nos climas mais frios, das altas latitudes, os glaciares de vale podem descer muitos quilómetros ao longo do comprimento total do vale; em alguns locais, eles podem estender-se como largas línguas nas terras baixas que rodeiam as frentes montanhosas. Quando o glaciar de vale flui por cordilheiras costeiras, ele pode acabar no oceano, onde se desprendem massas de gelo que formam os icebergs (ou icebergues, utilizando uma expressão “aportuguesada”). Um glaciar continental é muito maior do que um glaciar de vale e é constituído por um manto de gelo extremamente lento, daí também o seu outro nome de inlandsis. Os maiores inlandsis actualmente são os que cobrem grande parte da Gronelândia e da Antárctida. O gelo glaciar da Gronelândia e da Antárctida não se encontra confinado aos vales de montanha mas cobre praticamente toda a sua superfície sólida. Na Gronelândia, 2,8 milhões de quilómetros cúbicos de gelo cobrem cerca de 80% da área total de 4,5 milhões de quilómetros quadrados da ilha. A superfície superior do inlandsis faz lembrar uma lente convexa extremamente grande. No seu ponto mais alto, no meio da ilha, o gelo UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 112 atinge espessuras superiores a 3200 metros. A partir desta área central, a superfície do gelo inclina para o mar de todos os lados. Na costa montanhosa, o glaciar divide-se em línguas glaciárias estreitas, fazendo lembrar glaciares de vale que circulam através das montanhas, chegando ao mar, quebrando-se e formando icebergues. Maior ainda é o inlandsis antárctico. O gelo cobre cerca de 90% da Antárctida, cobrindo uma área de cerca de 12,5 milhões de quilómetros quadrados e atingindo profundidades médias de 3000 metros, estando o seu ponto mais elevado situado a uma cota superior a 4000 metros. Na Antárctida, tal como na Gronelândia, o gelo forma um domo no centro e inclina para todos os lados para o mar. Em alguns locais flutuam mantos de gelo mais finos sobre o oceano, encontrando-se ligados ao glaciar principal, em terra. As calotas polares são massas de gelo formadas nos pólos Norte e Sul da Terra. A maior parte da calota polar árctica formou-se nas águas oceânicas e não é, geralmente, referida como um glaciar. Quase toda a calota polar antárctica repousa sobre terra firme, o continente da Antárctida, e é considerada como um glaciar continental. (Assine e Vasely :1996) Figura1: Glaciar Fonte: Húo (2009) Formação, crescimento e destruição dos glaciares UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 113 Um glaciar forma-se quando existe abundante precipitação de neve durante o Inverno e esta não se derrete no Verão. A neve é gradualmente convertida em gelo e, quando o gelo se torna suficientemente espesso, começa a fluir. São, assim necessárias duas condições essenciais: temperaturas baixas e quantidades adequadas de neve. Para que os glaciares se formem, as temperaturas devem ser suficientemente baixas para manter a neve durante todo o ano. Estas condições são encontradas nas altas latitudes (regiões polares e subpolares) e nas elevadas altitudes (montanhas). As altas latitudes são frias devido à obliquidade da incidência dos raios solares, que dispersam, deste modo, a energia por uma superfície maior. As elevadas altitudes são frias porque os primeiros 10 quilómetros da atmosfera arrefecem constantemente à medida que a distância ao solo aumenta. Como resultado, a altura da linha de neve – a altitude a partir da qual as neves são eternas – varia. Mesmo nos climas mais quentes, os glaciares formam-se se as montanhas forem suficientemente altas. Perto da linha equatorial, os glaciares só se formam em montanhas com altitudes superiores a 5500 metros. Esta altitude mínima decresce de modo contínuo em direcção aos pólos, onde a neve e o gelo são permanentes até ao nível do mar. A formação de neve e de glaciares requer tanto humidade como frio: humidade sob a forma de neve e frio para impedir que esta descongele. Assim, na Antárctida, por exemplo, a pluviosidade é extremamente baixa mas como a temperatura também o é, qualquer neve que caia é aproveitada, contribuindo para a enorme acumulação de gelo que se verifica neste continente Uma queda de neve recente é constituída por uma massa fofa de flocos de neve soltos. À medida que os cristais pequenos, delicados e soltos envelhecem no solo, eles encolhem tornando-se grãos equigranulares. Durante esta transformação, a massa de flocos de neve é compactada, formando uma neve densa e granulosa. Com o advento de novos nevões, a neve anterior é soterrada e compactada pelo superior, formando uma forma de neve mais compacta, o nevado. O enterramento e compactação posteriores formam o gelo glaciário quando os pequenos grãos recristalizam e cimentam. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 114 O processo é mais simples se pensarmos na neve como um sedimento que é transformado, por afundimento, numa rocha metamórfica denominada gelo. A quantidade de neve adicionada a um glaciar anualmente corresponde à sua acumulação. Quando o gelo glaciário acumula, ele aprisiona e preserva valiosas relíquias do passado da Terra, como seres humanos e mamutes lanosos congelados e inclusões fluídas de líquidos e gases ou poeiras. (Assine e Vasely:1996) Quando o gelo se acumula até atingir uma espessura suficiente para que o movimento se inicie, a formação do glaciar está completa. O gelo, tal como a água, flui ao longo do declive de uma vertente sob acção da gravidade. Em qualquer dos casos, um glaciar acaba por entrar em altitudes mais baixas, onde as temperaturas são mais elevadas. A quantidade total de gelo que um glaciar perde anualmente corresponde à sua ablação. Existem quatro mecanismos responsáveis pela ablação de um glaciar (Assine e Vasely: 1996): • Degelo (quandoum glaciar se começa a derreter perde material); • Desprendimento de icebergues (quebram-se peças de gelo e formam-se icebergues quando um glaciar desce até à linha de costa); • Sublimação (nos climas frios, o gelo pode passar directamente do estado sólido para o estado gasoso); • Erosão eólica (ventos fortes podem erodir o gelo primariamente por degelo e sublimação). A diminuição dos glaciares resulta do aquecimento e degelo da frente glaciária. Portanto, apesar de um glaciar se estar a mover vertente abaixo, a sua frente pode estar a retirar. A diferença entre a acumulação e a ablação dá-nos o crescimento ou a diminuição de um glaciar. Quando a ablação e a acumulação se anulam, o glaciar está em equilíbrio mantendo o seu tamanho. Se a acumulação for maior que a ablação, o glaciar está a crescer; se a ablação for maior que a acumulação, o glaciar está a diminuir. Estes equilíbrios ou balanços glaciários podem modificar-se com o tempo. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 115 Movimento e velocidade de um glaciar Quando o gelo se acumula a uma espessura suficiente para se começar a movimentar, forma-se um glaciar. À medida que o glaciar se move, o gelo deforma-se e flui lentamente vertente abaixo com o mesmo tipo de escoamento laminar (movimento ordenado das partículas, sem que haja mistura entre elas ou cruzamento entre as linhas de fluxo; é o oposto do escoamento turbulento) dos cursos de água lentos e estreitos. Ao contrário, porém, dos cursos de água, o fluxo de um glaciar é extremamente lento, de tal modo que o gelo parece permanecer no mesmo local de dia para dia. A velocidade dos glaciares aumenta se o declive da encosta ou se a espessura do gelo aumentarem. Mesmo em terras baixas, os glaciares continuam a mover-se se tiverem espessura suficiente. Mas que mecanismos permitem ao gelo deslocar-se? Os glaciares fluem, primariamente, por dois mecanismos: fluxo plástico e deslizamento basal. No fluxo plástico, o gelo deforma-se e desliza internamente a uma escala microscópica. No deslizamento basal, o gelo desliza ao longo da base do glaciar, tal como um tijolo a deslizar por um plano inclinado. Sob a grande pressão que existe dentro de um glaciar, os cristais individuais de gelo deslizam pequenas distâncias, na ordem de um décimo – milionésimo de milímetro, durante um curto intervalo de tempo. Este movimento é conhecido por fluxo plástico porque é semelhante à deformação plástica de uma rocha profundamente enterrada. O total de todos os pequenos movimentos do enorme número de cristais de gelo que compõem um glaciar provoca um grande movimento resultante, numa direcção, de toda a massa de gelo. À medida que os cristais de gelo se desenvolvem sob uma tensão crescente profundamente enterrados num glaciar, os seus deslizamentos microscópicos tornam-se paralelos, aumentando, deste modo, a velocidade de deslocação do glaciar. O movimento plástico predomina nas regiões mais geladas, onde o gelo espalhado pelo glaciar se encontra bastante abaixo do ponto de congelação, incluindo a base do glaciar. O gelo basal está gelado e aferrado ao chão, pelo que a maior parte do movimento se faz acima da base por deformação plástica. (Assine e Vasely: 1996) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 116 Um outro mecanismo de movimento dos glaciares é o deslizamento basal, ou seja, o deslizamento de um glaciar ao longo da sua base. A quantidade e tipo de deslizamento basal varia, dependendo da temperatura entre o gelo e o solo em relação ao ponto de fusão do gelo. Na base do glaciar, o gelo encontra-se sob uma tremenda pressão devido ao peso do gelo sobrejacente. Uma vez que o ponto de fusão do gelo decresce com o aumento da pressão, o gelo na base do glaciar pode fundir-se, criando um filme lubrificante sob a forma de água de degelo. A água de degelo pode formar-se mesmo a temperaturas inferiores ao ponto de congelação da água à superfície. O mesmo efeito torna a patinagem no gelo possível. O degelo na base do glaciar forma um filme lubrificante de água sobre o qual o glaciar desliza. A temperatura do degelo na base de um glaciar depende parcialmente da temperatura da superfície do gelo e parcialmente do fluxo de calor proveniente do solo por baixo. Nas regiões moderadamente frias, a temperatura do ar à superfície não é demasiado baixa e o fluxo de calor do solo é maior que o normal. Dadas estas condições, a temperatura na base do glaciar pode ser suficientemente alta para que ocorra algum degelo. As áreas moderadamente frias são típicas dos vales ocupados inteiramente por glaciares nas regiões temperadas. Nestas áreas, o gelo pode atingir o ponto de fusão não só no fundo como também em locais mais altos, particularmente, perto da superfície se o ar não for gélido. O fluxo plástico pouco contribui para o deslocamento, mas contribui para o aquecimento interno gerado pela fricção causada pelos deslocamentos microscópicos dos cristais. Nos glaciares “húmidos” – em contraposição com os glaciares “secos”, onde o deslizamento plástico é predominante – encontram-se pequenas gotas de água entre os cristais e como poças em túneis de gelo. A água espalhada no interior do glaciar facilita o deslizamento interno entre camadas de gelo. As partes superiores dos glaciares possuem pouca pressão sobre elas. A estas baixas pressões, o gelo comporta-se como um sólido rígido e quebradiço, fracturando-se à medida que é arrastado pelo fluxo plástico do gelo subjacente. Estas fendas transversais à corrente de gelo, denominadas crevasses, quebram a superfície do gelo em muitos blocos pequenos e grandes – chamados séracs – em locais onde a deformação UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 117 do glaciar é maior, como nos verrous – desnivelamentos pronunciados do relevo do fundo do vale – nas paredes e nas curvas do vale. O movimento da superfície de gelo quebrado nestes locais é um “fluxo” resultante do deslizamento entre os blocos irregulares, tal como acontece com os cristais individuais de gelo mas numa escala muito maior. A maioria dos glaciares de vale move-se a uma velocidade que varia com a profundidade do gelo e com a posição do glaciar em relação às paredes do vale. Estes glaciares movem-se parcialmente por deslizamento basal e parcialmente por fluxo plástico dentro do corpo de gelo. Intensas forças friccionais na base do glaciar e nos lados onde contacta com a parede sólida do vale inibem o movimento do gelo. Louis Agassiz mediu velocidades da ordem dos 75 m/ano (0,0024 mm/s, aproximadamente) num glaciar de vale. Para isso, usou um método que consistia em cravar estacas numa linha recta transversalmente ao glaciar (figura 3.70). O deslocamento do glaciar faria deslocar as estacas e Agassiz verificou que as estacas que estavam cravadas no meio da corrente glaciária se moviam mais depressa que as que se encontravam próximo das vertentes do vale. De igual modo, no interior do glaciar, a máxima velocidade é atingida pouco abaixo da superfície, tal como nos cursos de água. Partes do glaciar da Antárctida Oeste fluem rapidamente em correntes de gelo com uma largura de 25-80 Km e uma extensão de 300-500 Km. Estas correntes atingem velocidades de 0.3 m/dia (cerca de 0.0035 mm/s) a 2.3 m/dia (cerca de 0.0266 mm/s). Sondagens revelam que a base da corrente de gelo se encontra no ponto de fusão e que a água do degelo está misturada com sedimentos brandos. Uma teoria corrente é a de que o movimento rápido da corrente de gelo está relacionado com a deformação do sedimentobasal sobressaturado. Correntes de gelo semelhantes podem formar-se durante um aquecimento climático, levando à quebra do gelo e a um rápido degelo. As correntes de gelo contribuíram para a regressão dos glaciares e para a instabilidade dos inlandsis da Antárctida Oeste. Uma vaga, um período súbito de movimento rápido de um glaciar de vale, ocorre, por vezes, após um longo período de relativa imobilidade. As vagas podem durar mais de dois ou três anos e, durante esse tempo, UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 118 o gelo pode acelerar mais de 6 Km por ano (cerca de 0.1903 mm/s), mil vezes mais que a velocidade normal de um glaciar. Apesar de o mecanismo das vagas não ser completamente percebido, parece que elas se seguem a uma acumulação de pressão da água de degelo nos túneis situados na ou perto da base. Esta água pressurizada desenvolve grandemente o deslizamento basal. Os inlandsis nos climas polares, onde o deslizamento basal pode ser reduzido ou mesmo ausente, apresentam as maiores velocidades no centro do gelo. A pressão aí é muito elevada e as únicas forças de atrito encontram-se entre as camadas de gelo que se movem a diferentes velocidades segundo um fluxo laminar. Perto da superfície, onde a pressão é menor, o gelo move-se mais lentamente. (Assine e Vasely: 1996) Acção geológica dos glaciares Só podemos ver as formas deixadas pelos glaciares quando estes se retiram. Pelas suas formas típicas podemos inferir que, em tempos idos, os glaciares estiveram num dado local. A capacidade dos glaciares para erodirem rocha sólida é espantosa. Um glaciar de vale com apenas alguma centena de metros de largura pode dilacerar e esmagar milhões de toneladas de rocha por ano. O gelo glaciário erode está pesada carga de sedimentos do fundo rochoso e das paredes do vale, transportando-o no seu seio para a frente glaciária, onde se deposita quando o gelo se derrete. Estimativas do tamanho destes depósitos demonstram que o gelo é um agente erosivo ainda mais eficaz que a água ou o vento. Na sua base e flancos, um glaciar engolfa blocos fracturados e diaclasados e arrasta-os contra o pavimento rochoso adjacente. Este arrastamento fragmenta a rocha numa grande variedade de tamanhos, desde blocos grandes como casas a materiais das dimensões das argilas e das siltes, chamados farinha glaciária. Liberto do gelo na frente glaciária, este material finamente pulverizado seco e transforma-se em poeiras. O vento pode soprar estas poeiras a grandes distâncias, depositandoas como loess, que é tão comum nos períodos glaciários. À medida que um glaciar arrasta rochas ao longo da sua base, estas arranham e sulcam o pavimento à medida que são arrastados contra os mesmos. Esta abrasão provoca estrias e sulcos e são uma forte evidência de movimento glaciário. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 119 A sua orientação mostra-nos a direcção do movimento do gelo, um factor extremamente importante no estudo dos glaciares continentais, uma vez que estes carecem de um vale óbvio. Cartografando as estrias deixadas sobre vastas áreas antigamente cobertas por inlandsis, podemos reconstruir o seu padrão de fluxo, com importantes implicações na reconstrução de antigas linhas de costa e da paleoecologia das regiões. Pequenas colinas de rocha, denominadas rochas aborregadas, assim nomeadas pela sua semelhança com o dorso de um carneiro, são polidas pelo gelo no seu lado menos inclinado e quebradas no seu lado mais inclinado, criando uma superfície abrupta e rugosa. Estes declives contrastantes também indicam a direcção do movimento do gelo. Um vale glaciário escava uma série de formas de erosão à medida que flui da sua origem para a sua parte mais baixa. Na cabeceira do vale glaciário, a acção destruidora do gelo tende a escavar um anfiteatro oco chamado circo glaciário, pela sua forma mais ou menos circular, como um cone invertido. Aquando do degelo, estes circos podem ficar cheios de água, formando lagos de circo ou tarns. Um rimage é um espaço vazio deixado entre a massa de gelo e a parede rochosa do circo e é formado quando o enorme peso do glaciar arranca o gelo da parede rochosa. Com a continuação da erosão, os circos de picos adjacentes podem coalescer, criando cristas agudas denominadas arestas ou arêtes, no francês, e picos piramidais ou horns ao longo da linha divisória. À medida que um glaciar de vale se movimenta para jusante a partir do seu circo, ele escava um vale ou aprofunda um vale fluvial já existente, criando um característico vale em U ou vale glaciário. Os fundos dos vales glaciários são planos e as suas paredes abruptas, ao contrário dos vales em V ou vales encaixados típicos dos rios de montanha. Os glaciares e os rios não diferem apenas na forma dos vales que criam, mas também na maneira pela qual se lhe juntam os seus tributários. Apesar de a superfície do gelo constituir o nível de base no ponto de junção ao glaciar, o fundo do tributário pode encontrar-se a uma cota superior à do fundo do vale glaciário principal. Quando se dá a ablação dos glaciares, o vale tributário é deixado como um vale suspenso, cujo fundo se encontra a grande altitude acima do fundo do vale principal. Depois da desaparição do gelo e da ocupação dos vales por rios, a junção é tipicamente marcada por uma queda de UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 120 água quando o rio no vale suspenso mergulha pelo desfiladeiro abrupto que o separa do vale principal adjacente. Ao contrário dos rios, os glaciares de vale que se encontram junto às linhas de costa podem erodir abaixo do nível do mar. Quando o gelo se retira, estes vales em U são inundados pela água do mar, sendo estes braços de mar denominados de fiordes. Os glaciares transportam rochas erodidas de todos os tamanhos e tipos para jusante, depositando-as, eventualmente, quando e onde o gelo se derreter. O gelo é um transportador eficiente de detritos uma vez que o material que recolhe não se afunda, como acontece à carga transportada por um rio. Tal como a água e o vento, o gelo tem uma competência e uma capacidade. A competência do gelo é extremamente alta, assim como a sua capacidade. Quando o gelo glaciário se derrete deposita uma carga mal calibrada e heterogénea de blocos, calhaus, areias e argilas. O que diferencia os sedimentos glaciários dos sedimentos fluviais e eólicos é a sua grande variedade de tamanhos. Os sedimentos fluviais são bem calibrados e os sedimentos eólicos têm uma calibragem excelente. Para os primeiros geólogos, que não tinham em atenção as suas origens glaciárias, o material heterométrico era desconcertante. Denominaram-no de deriva (drift) porque aparentava ter derivado, de algum modo, de outras áreas. O termo deriva é, actualmente, utilizado para nomear todo e qualquer material de origem glaciária encontrado em qualquer parte do Mundo, seja em terra ou no oceano. Alguma deriva é depositada directamente pelo gelo em ablação. Este sedimento não estratificado e mal calibrado é conhecido por terreno errático ou till e a rocha daí formada é denominada de tilito. O terreno errático pode conter fragmentos de todos os tamanhos – argilas, areias, calhaus e blocos. Os grandes blocos (alguns do tamanho de uma casa) frequentemente contidos no till são chamados de blocos erráticos devido à sua composição aparentemente aleatória, totalmente diferente da composição das rochas autóctones. Outra característica dos sedimentos glaciários é, portanto, constituírem depósitos alóctones. Outros depósitos de derivasão largados quando o gelo se derrete e liberta sedimentos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 121 Cursos de água provenientes da água do degelo podem fluir em túneis dentro e por baixo do gelo e em correntes na frente glaciária. Estes cursos de água podem recolher, transportar e depositar algum do material transportado pelo gelo. Tal como qualquer outro sedimento depositado pela água, este material encontra-se estratificado e bem calibrado, podendo apresentar estratificação cruzada. A deriva que foi recolhida e modificada, calibrada e distribuída por correntes de água do degelo é denominada de acarreio estratificado (outwash), que pode ser levado pelo vento e depositar-se como loess. Uma acumulação de material rochoso, arenoso e argiloso transportado pelo gelo ou depositado como terreno errático é denominada de moreia. Existem muitos tipos de moreia, cada uma nomeada de acordo com a sua posição em relação ao glaciar que as formou. Uma das mais proeminentes pelo seu tamanho e aparência é a moreia final, por vezes também chamad de moreia frontal, formada na frente glaciária. À medida que o gelo flui constantemente para jusante, ele transporta mais e mais material para a sua frente glaciária, onde o material mal calibrado se deposita em cristas de till pouco maiores que uma colina. As moreias terminais são moreias finais que marcam o maior avanço de um glaciar e são o melhor indicador para sabermos a extensão de um antigo glaciar de vale ou continental. Como já sabemos, um glaciar erode rochas e materiais não consolidados das vertentes de seu vale, adquirindo material adicional proveniente de movimentos de massa quando o glaciar recorta o suporte da vertente sobrejacente. Os materiais erodidos são incorporados no gelo como uma faixa de sedimentos escuros onde o glaciar roça e se movimenta ao longo das vertentes do vale. Estas faixas constituem as moreias laterais. As moreias laterais de glaciares adjacentes juntam-se formando uma moreia média ou mediana no meio do fluxo maior abaixo da junção. As moreias lateral e mediana, tal como as moreias finais, são deixadas para trás como pequenas cristas de till depois do recuo de um glaciar. Uma moreia de fundo é uma camada de deriva glaciária depositada debaixo do gelo. As moreias de fundo variam em espessura, podendo ser finas e com pequenos afloramentos rochosos do fundo ou suficientemente espessas para encobrir quaisquer afloramentos existentes. Seja qual for a forma e a localização, todos os tipos de moreias são compostos por till. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 122 Alguns terrenos de inlandsis apresentam formações denominadas drumlins, colinas alongadas, de forma elíptica e vertentes convexas constituída por till, contendo, por vezes, um núcleo de rocha in situ. As dimensões são muito variáveis, podendo constituir apenas um pequeno montículo ou uma colina com cerca de 1600 metros de comprimento e 25 a 50 metros de altura. O seu eixo maior é sempre paralelo à direcção de escoamento do lençol de gelo. Geralmente encontrados em grupos, os drumlins são moldados como colheres invertidas, com a vertente menos inclinada apontando na direcção da frente glaciária, embora também se encontre o oposto. Ainda não está bem compreendida a origem dos drumlins. Uma hipótese aventa que os drumlins se formam debaixo dos glaciares que se encontram nas regiões temperadas e que têm água na sua base. Estes glaciares movimentam-se sobre uma mistura plástica de sedimentos subglaciários e água. As estrias curvas e serpentantes na rocha revelam os complexos padrões de fluxo de misturas semelhantes. A hipótese propõe que esta massa plástica é sujeita a um aumento da pressão quando encontra um afloramento ou outro obstáculo, perdendo, então, água e solidificando, formando uma massa estriada por linhas de água. Uma hipótese alternativa propõe que os drumlins são formados por erosão pelo gelo de uma acumulação anterior de terreno errático. Os depósitos de acarreio (outwash) provenientes das águas do degelo do glaciar podem assumir uma variedade de formas. Os kames são depósitos cónicos de areia e cascalho que se formam no local onde ressurge a água de circulação subterrânea sob o gelo de um glaciar. O depósito pode apresentar a forma de uma elevação de topo arredondado ou em crista e atingir algumas dezenas de metros de altura e ultrapassar 200 metros de comprimento. Esta forma de acumulação é sinónimo de recuo dos glaciares e, consequentemente, data do último período mais frio do Quaternário. Alguns kames são deltas construídos em lagos existentes perto da frente glaciária. Quando o lago seca, estes deltas são preservados como colinas de topo aplanado. Os kames são, muitas vezes explorados como fontes comerciais de areia e cascalho. As siltes e argilas podem ser depositadas num lago que se tenha formado perto da frente glaciária, formando uma série de camadas alternadas de material fino e grosseiro, chamadas varvas ou varvitos. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 123 Uma varva é constituída por um par de camadas formadas durante um ano através do congelamento sazonal da superfície do lago. No Verão, quando o lago está livre de gelo, silte grosseira é depositada quando abundante água do degelo flui do glaciar para o lago. No Inverno, quando a superfície do lago está congelada, a água por baixo está estagnada e as argilas mais finas assentam, formando uma camada de material fino sobre a camada grosseira de Verão. Alguns lagos formados por inlandsis eram enormes, compreendendo muitos milhares de quilómetros quadrados de extensão. As barreiras de till que criaram estes lagos eram, por vezes, quebradas e transportadas posteriormente, fazendo com que os lagos drenassem rapidamente e originasse, assim, grandes inundações. Os eskers são outra forma deposicional proveniente da água do degelo. Estas cristas longas, estreitas e serpenteantes de areia e argila são encontradas no seio de moreias de fundo. Eles percorrem quilómetros numa direcção mais ou menos paralela à direcção do movimento do gelo. O carácter bem callibrado dos materiais dos eskers, característico dos sedimentos depositados pela água, e o curso sinuoso, parecido com um túnel, da crista sugere uma origem aquática. Os eskers foram depositados por correntes de água do degelo fluindo em túneis ao longo do fundo de um glaciar em ablação. Os próprios túneis foram abertos pela infiltração da água pelas crevasses e fendas no gelo. Os terrenos glaciários estão pontuados por chaleiras (kettles), buracos ou depressões não drenadas, geralmente de vertentes abruptas, podendo estar ocupadas por poças ou lagos. Os glaciares modernos, que podem deixar para trás blocos isolados imensos de gelo na zona de acarreio à medida que recuam, fornecem a pista para explicar a origem das geleiras. Um bloco de gelo com o diâmetro de um quilómetro pode demorar trinta anos ou mais a derreter. Durante esse tempo, o bloco de gelo pode ficar parcialmente enterrado pela areia e cascalho do acarreio, transportadas por cursos de água do degelo, geralmente anastomosados e passando em volta do bloco de gelo. Quando o bloco finalmente se derrete, a margem do glaciar já se deve ter retirado para tão longe daquela região que pouco acarreio atinge a área. A areia e o cascalho que anteriormente rodeavam o bloco de gelo UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 124 rodeiam agora uma depressão. Se o fundo dachaleira estiver abaixo do nível freático, forma-se um lago. O solo encontra-se permanentemente gelado nas regiões muito frias, onde a temperatura de Verão nunca sobe o suficiente para derreter mais que uma fina camada superficial de gelo. O solo permanentemente gelado, ou permafrost, cobre, actualmente, cerca de 25% de toda a área emersa do planeta. Para além do solo propriamente dito, o permafrost inclui ainda agregados de cristais, cunhas e massas irregulares de gelo. A proporção gelo/solo, tal como a espessura do permafrost, varia de região para região. O solo abaixo da camada de permafrost permanece descongelado e é aquecido pelo calor interno da Terra, sendo um material difícil de trabalhar, uma vez que o permafrost se derrete quando é escavado, fazendo com que a água se acumule na depressão e provoque reptação, solifluxão, deslizamento e escorregamento (slump). Para além das regiões polares, o permafrost também está presente em áreas de altas montanhas, tal como o planalto tibetano. (Assine e Vasely: 1996) Glaciações Pelo estudo das marcas glaciares em rochas antigas, parece que as glaciações terão ocorrido intermitentemente ao longo de um período calculado em cerca de 930 Ma. Glaciação é um termo geral usado para designar todos os processos e resultados ligados ao período de tempo durante o qual se verifica a cobertura ou ocupação de uma área por um lençol de gelo ou glaciar. Diversas teorias têm sido avançadas na tentativa de explicar este fenómeno: diminuições periódicas na intensidade do calor do Sol, poeiras vulcânicas que impedem a passagem dos raios solares, um decréscimo do conteúdo de dióxido de carbono na atmosfera – o que acelera a perda de calor para o espaço exterior – e oscilações dos parâmetros orbitais da Terra, nomeadamente, a sua excentricidade, a sua inclinação e a sua precessão. Um dos factores responsáveis pelo arrefecimento sucessivo que se fez sentir a partir do final do Mesozóico no hemisfério Sul é a movimentação das placas litosféricas que levou à abertura de passagens para as águas oceânicas e à obstrução de outras, modificando, assim, toda a dinâmica das correntes oceânicas. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 125 Há 50 Ma, a Austrália moveu-se para Norte, abrindo uma passagem às correntes frias do Sul. Nas camadas atmosféricas produziu-se, então, a Corrente Circumpolar Antárctica (CCA), que actuou como barreira às correntes quentes vindas de baixas latitudes. Foi então que o gelo se começou a acumular sobre o continente antárctico. Durante o Paleocénico e o Eocénico, as correntes equatoriais circundavam o globo, passando entre os dois continentes americanos, entre a índia e a Europa e entre a Austrália e a Indochina. O clima teria sido quente nesta altura mas as condições climáticas no hemisfério Sul continuaram a deteriorar-se, pois a CCA era ainda efectiva. A abertura da Passagem de Drake favoreceu esta corrente e a calote gelada prosseguiu o seu desenvolvimento no pólo Sul. No final do Eocénico fez-se sentir um rápido arrefecimento, reflectindo, possivelmente, o feedback positivo do mecanismo do albedo (reflectividade) à medida que se deu o crescimento da calote polar antárctica. No início do Oligocénico, a Índia e a Eurásia colidiram, inibindo a passagem das correntes equatoriais. A passagem entre a Antárctida e a Austrália foi aberta, reforçando a grande CCA. No final do Miocénico, ocorreu novo arrefecimento acentuado coincidente com uma regressão e, provavelmente, com o fecho do Estreito de Gibraltar, que isolou de tal modo a bacia mediterrânea que este mar secou. Este episódio é conhecido como a “crise salina do Messiniano”, durante a qual enormes massas salinas foram precipitadas no Mediterrâneo e a salinidade do oceano global decaiu 6%. Depois de um interlúdio quente no início do Pliocénico, o clima agravou- se novamente e, sobre o Árctico, começou também a acumular-se gelo. O motivo pelo qual a calote gelada do pólo norte iniciou a sua construção muito depois da calote do pólo Sul permanece desconhecido. Durante os últimos 1,67 Ma – 1,64 Ma, ou seja, durante o Quaternário, parte da superfície da Terra já esteve profundamente congelada nove vezes. Durante a época glaciária mais recente, o manto de gelo cobriu a Antárctida, a Patagónia e a parte meridional dos Andes, o Cáucaso e os Himalaias e vastas regiões setentrionais da Europa e América do Norte. O manto de gelo que cobriu o Mar do Norte e a Grã-Bretanha até à linha dos subúrbios a Norte de Londres recuou há cerca de 0,01 Ma. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 126 Actualmente, os restos desta última glaciação são os inlandsis da Antárctida e da Gronelândia; os resultados visíveis que provam esta glaciação são os vales escavados pelo gelo (em Portugal, o vale do Zêzere, a montante de Manteigas) e litorais mais elevados por os continentes terem subido depois de aliviados do peso do gelo (num processo chamado isostasia), para além de todas as formas de modelado glaciar nas regiões mais setentrionais. Dado que as vastas massas de gelo continham enormes quantidades de água (uma acumulação de gelo com 400 000 Km3 corresponde a uma descida do nível do mar de cerca de um metro), o nível médio do mar situava-se a cerca de 135 metros abaixo do actual (do que resulta um volume de gelo de cerca de 70 milhões de Km3, quase três vezes mais do que o volume de gelo actual). Assim, o que agora são plataformas continentais eram, então, terra seca e muitas ilhas ao largo da costa, incluindo a Grã-Bretanha, faziam parte de massas de terra adjacentes e a Rússia e a América do Norte estavam ligadas no local em que agora se situa o Estreito de Bering. Nesses tempos, o nível do mar, mais baixo, permitia o movimento de animais entre as massas de terra. Se esta foi a última glaciação da Terra não se sabe, mas é quase certo que vivemos apenas num período interglaciário (o período quente entre dois períodos glaciários), um dos muitos da história da Terra e dentro de 11 000, 23 000, 47 000 ou, mesmo, 100 000 anos o gelo voltará. Mas um planeta mais quente seria igualmente desastroso, pois as calotas polares fundir-se-iam, o nível do mar elevar-se-ia cerca de 60 metros e muitas cidades, como Nova Iorque, Rio de Janeiro, Londres ou Lisboa, ficariam submersas. De acordo com Penck e Bruckner, as grandes glaciações que atingiram a região alpina foram cinco: Donau, Günz, Mindel, Riss e Würm, de acordo com os terraços fluviais por eles estudados nos Alpes do Norte. Esta classificação está, no entanto, em desuso pois não se verifica coincidência entre as glaciações e os terraços estudados, pois foi totalmente ignorada a tectónica. (Húo: 2009). Sumário Nesta unidade temática foram tratados assuntos relacionados a hidrografia dos glaciares. Ao longo da unidade foram apresentados os UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 127 processos de formação dos glaciares, sua destruição e seus movimentos. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.Para a formação dos glaciares são necessárias seguintes condições: a) temperaturas baixas e quantidades adequadas de neve; b) solos não permeáveis e quantidades adequadas de neve; c)temperaturas baixas e solos não permeáveis; d) solos permeáveis, temperaturas baixas. 2. Os glaciares formam se normalmente: a) Em regiões de alta latitude e em elevadas altitudes; b) Em regiões de baixa latitude e em elevadas altitudes; c) Em regiões de alta latitude e baixas altitudes; d) Em regiões de baixa latitude e baixas altitudes.3. A formação dos glaciares é comum na: a) África; b) Ásia; c) Antárctida; d) América 4. Existem quatro mecanismos responsáveis pela ablação de um glaciar que são: a) Degelo; desprendimento de icebergues; sublimação; erosão fluvial b) Degelo; desprendimento de icebergues; sublimação; evaporação c) Evaporação; desprendimento de icebergues; sublimação; erosão eólica; d) Degelo; desprendimento de icebergues; sublimação; erosão eólica; 5. Quando um glaciar desce até à linha de costa quebram-se peças de gelo e formam-se icebergues. Isto é: a) Desprendimento de icebergues; b) Sublimação; c) erosão eólica; d)diminuição de glaciares. 6. Nos climas frios, o gelo pode passar directamente do estado sólido para o estado gasoso. Esse processo chama-se: UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 128 a) Desprendimento de icebergues; b) Sublimação; c) erosão eólica; d)diminuição de glaciares. 7. O aquecimento e degelo da frente glaciária, provocam: a) neve; b) Sublimação; c) erosão eólica; d) diminuição de glaciares. 8 Os glaciares transportam rochas erodidas de todos os tamanhos e tipos para jusante, depositando-as, eventualmente, a) quando e onde o gelo se derreter; b) em qualquer local mesmo que não haja derretimento de gelo; c) em lugares de intensa neve; d) em latitudes elevadas. 9. O transportador eficiente de detritos, uma vez que o material que recolhe não se afunda, é: a) água; b) gelo; c) vento; d) chuva 10. O termo geral usado para designar todos os processos e resultados ligados ao período de tempo durante o qual se verifica a cobertura ou ocupação de uma área por um lençol de gelo ou glaciar, é a) Glaciação; b) gelo; c) icebergs; d) glaciar Respostas: 1a);2a); 3c); 4d); 5a); 6b);7d); 8a);9b); 10a) Exercícios 1. O que entende por icebergs e como que se formam? 2. O gelo é um transportador eficiente de detritos, comparativamente a água e o vento? Justifique essa afirmação. 3. O que é inlandsis? 4. Que diferenças existem entre as calotas polares e glaciares? 5. Quais são as principais condições necessárias para a formação dos glaciares? TEMA VII: HIDROGRAMA UNIDADE Temática 7.1. Hidrograma UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 129 Introdução Caro estudante, nesta unidade temática falar se á das formas de um hidrograma, factores que influenciam a forma do hidrograma. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: ▪Identificar os factores que influenciam na forma de um hidrograma; Objectivos ▪ Diferenciar as formas de um hidrograma específicos ▪ Diferenciar os vários tipos de escoamento Desenvolvimento Hidrograma é a Curva de vazão registrada em uma seção registada numa secção de um curso de água devido a precipitação ocorrida numa bacia hidrográfica. Relaciona entre o escoamento e o tempo para um determinado evento de chuva A contribuição total que produz o escoamento da água na secção considerada é devido a: 1. À Precipitação recolhida directamente na superfície das águas; 2. Ao escoamento superficial; 3. Ao escoamento subsuperficial; 4. À contribuição do lençol de água subterrâneo. Precipitação inicial: parte da água que fica retida nas depressões, na vegetação; Escoamento superficial: ocorre após o preenchimento das depressões e ultrapassada a capacidade de infiltração; Chuva residual: volume de chuva inferior à capacidade de infiltração. Próximo ao fim da chuva; Infiltração residual: a partir da chuva residual, toda chuva que infiltra; Precipitação efectiva – após a parte de chuva que se perde por infiltração, evapotranspiração e preenchimento de depressões. O que resta é PE = escoamento superficial total; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 130 Terminada a precipitação o escoamento superficial prossegue, mas a curva de vazão vai decrescendo; Embora os hidrogramas tenham a mesma forma geral, eles diferem em detalhes que dependem dos seguintes factores (Feite: 2009): • Quantidade de Chuva; • Padrão da chuva; • Tempo de concentração; • Características físicas da bacia hidrográfica. Assim, o pico poderia estar em vários pontos ao longo do eixo do tempo, ou o pico poderia ser de várias magnitudes, ou a inclinação das partes ascendentes e descendentes seriam acentuadas ou moderadas. Figura1: escoamento superficial directo Fonte: Feite (2009) Todo o escoamento que aparece no rio é chamado de Escoamento Superficial Usualmente expresso em: unidades de vazão (m3/s; l/s, .); lâmina de escoamento (mm/dia, mm/mês, ...) As origens do Escoamento Superficial podem ser: 1. O Escoamento Superficial Directo- ESD UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 131 2. O Escoamento Básico 3. O Escoamento Sub Superficial Características do Escoamento Básico 1. Oriundo do lençol freático 2. Escoamento laminar (lento e uniforme) 3. Decai lentamente ao longo do tempo quando não há recarga Quando há recarga a vazão básica sobe lentamente para depois decair novamente quando a recarga cessa. Figura2: Feite (2009) Formas de um hidrograma Factores que influenciam a forma do hidrograma (Feite: 2009) : Relevo (densidade de drenagem, declividade do rio e da bacia, capacidade de armazenamento e forma) • Bacias íngremes e com boa drenagem têm hidrogramas íngremes com pouco escoamento de base. • Bacias com grandes áreas de extravasamento tendem a regularizar o escoamento e reduzir o pico. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 132 • Bacias mais circulares antecipam e têm picos de vazões maiores do que bacias alongadas. Coberturas da bacia: cobertura vegetal tende a retardar o escoamento e aumentar perdas por evaporação; Modificações artificiais no rio: reservatórios de regularização reduzem os picos, enquanto canalizações podem aumentar os picos; Distribuição, duração e intensidade da precipitação: Chuvas deslocando-se de jusante para montante geram hidrogramas com picos menores (eventualmente dois picos). As chuvas convectivas de grande intensidade e distribuídas numa pequena área, podem provocar as grandes enchentes em pequenas bacias. Para bacias grandes, as chuvas frontais são mais importantes. Solo: Interfere na quantidade de chuva transformada em chuva efectiva. Trechos do Hidrograma 1. Ascensão: com grande gradiente é correlacionada com a intensidade da precipitação. 2.Região do pico: o hidrograma muda de inflexão, resultado do fim da chuva e amortecimento na bacia. 3.Recessão: Cessa o escoamento direto, após o ponto de inflexão, apenas contribui o escoamento básico. Características do hidrograma (1) Tempo de concentração: Tempo de deslocamento da água do ponto mais distante da bacia até a secção principal. Definido também como o intervalo entre o fim da precipitação e o ponto de inflexão do hidrograma; (2) Tempo de retardamento: Intervalo de tempo entre os centros de massa do hietograma e do hidrograma; (3) Tempo de pico: Intervalo de tempo entre o centro de massa da chuva e a vazão de pico; (4) Tempo de ascensão: Intervalo entre o início da chuva e o pico do hidrograma; (5) Tempo de base: Duração do escoamento superficial directo; (6) Tempo de recessão: Intervalo entre a vazão de pico e o término do escoamento superficial directo. (Idem) UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo:Hidrologia 133 Hidrograma unitário Muitos métodos podem ser desenvolvidos para calcular hidrogramas para uma determinada BH ou de drenagem e uma tempestade, mas eles se enquadram em duas categorias gerais (Feite: 2009): Hidrograma de medição directa e Hidrograma Sintético. Tipos de hidrograma Hidrograma de medição directa são usados em grandes bacias hidrográficas. Com mais de uma estação de medição. Estes dados são analisados estatisticamente visando desenvolver hidrograma geral aplicável a qualquer chuva prevista. Hidrograma Sintético são usados em pequenas bacias hidrogáficas, sem informações de medição de escomanento. Hidrograma de medição directa e hidrograma sintético são elaborados com o uso de um conceito chamado Hidrograma Unitário. Apresentado em 1932 por L.K. Sherman, é definido como um hidrograma resultante de uma unidade de precipitação efectiva caindo sobre a BH em uma unidade de tempo. A forma exata do gráfico depende da BH considerada, mas todos possuem a área abaixo da curva representa o volume total de escoamento. principais elementos do HU aparecem na figura abaixo: Os Figura3: Os principais elementos do HU Fonte: Feite (2009) Factores usados incluem o tempo de concentração Tc e o tempo de retardamento da BH, L. Empiricamente temos L=0,6Tc HU feito a partir de múltiplas precipitações unitárias. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 134 Figura4: HU feito a partir de múltiplas precipitações unitárias Fonte: Feite(2009) Suposições feitas no uso de hidrogramas unitários incluem: • Precipitação é constante durante todo o tempo unitário, embora varie constantemente, vamos supô-la constante; • Precipitação uniformemente distribuída na BH, embora varie, mas em bacias pequenas as variações não são extremas. Para BH grandes a BH deve ser dividida em sub-bacias; • Dois ou mais HU marcados no mesmo eixo tempo podem ser combinados, formando hidrograma resultante. Sumário Nesta unidade temática, tratou se de vários tipos de hidrogramas, os factores que influenciam nas formas de um hidrograma. Foi tratado igualmente o escoamento superficial em bacias hidrográficas. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.Embora os hidrogramas tenham a mesma forma geral, eles diferem em detalhes que dependem dos seguintes factores: UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 135 a) Quantidade de chuva; padrão da chuva; características físicas da bacia hidrográfica; b) Quantidade de chuva; relevo; características físicas da bacia hidrográfica; c) Quantidade de chuva; padrão dos ventos; características físicas da bacia hidrográfica; relevo; d). Quantidade de chuva; padrão dos ventos; características físicas da bacia hidrográfica; 2. As origens do Escoamento Superficial podem ser a) Escoamento superficial directo; escoamento subterrâneo; escoamento Sub Superficial; escoamento Básico b) Escoamento superficial directo; escoamento Básico; escoamento Subterrâneo; escoamento Sub Superficial c) Escoamento superficial directo; escoamento superficial indirecto; d) Escoamento superficial directo; escoamento Básico; escoamento Sub Superficial; 3. Características do Escoamento Básico a) oriundo do lençol freático; escoamento laminar (lento e uniforme); decai lentamente ao longo do tempo quando não há recarga; b) oriundo do lençol freático; escoamento laminar rápido e diversificado; decai lentamente ao longo do tempo quando não há recarga; c)oriundo do lençol freático; escoamento laminar (lento e uniforme); decai rapidamente ao longo do tempo quando não há recarga; d)oriundo do lençol freático; escoamento laminar rápido e diversificado; decai rapidamente ao longo do tempo quando não há recarga. 4. volume de chuva inferior à capacidade de infiltração. Próximo ao fim da chuva, é conhecido por: a) Precipitação inicial; b) Escoamento superficial; c) Chuva residual; d) Infiltração residual; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 136 5. A partir da chuva residual, toda chuva que infiltra, é: a) Precipitação inicial; b) Escoamento superficial; c) Chuva residual; d) Infiltração residual; 6. A parte da água que fica retida nas depressões, na vegetação é tida como: a) Precipitação inicial; b) Escoamento superficial; c) Chuva residual; d) Infiltração residual. 7. Ocorre após o preenchimento das depressões e ultrapassada a capacidade de infiltração. Trata-se de: a) Precipitação inicial; b) Escoamento superficial; c) Chuva residual; d) Infiltração residual 8. São usados em grandes bacias hidrográficas. Com mais de uma estação de medição. Estes dados são analisados estatisticamente visando desenvolver hidrograma geral aplicável a qualquer chuva prevista. Trata se de a) Hidrogramas de medição directa; b) Hidrogramas Sintéticos; c) Hidrograma de medição directa e hidrograma sintético; d) todas estão certas; 9. São usados em pequenas bacias hidrogáficas, sem informações de medição de escoamento. Trata-se de: a) Hidrogramas de medição directa; b) Hidrogramas Sintéticos; c) Hidrograma de medição directa e hidrograma sintético; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 137 d) todas estão erradas 10. são elaborados com o uso de um conceito chamado hidrograma unitário. Trata se de a) Hidrogramas de medição directa; b) Hidrogramas Sintéticos; c) Hidrograma de medição directa e hidrograma sintético; d) todas estão erradas; Respostas: 1a); 2d);3a);4c); 5d);6a); 7b); 8a); 9b); 10c) Exercícios 1. Diferencie hidrograma de medição directa do hidrograma sintético? 2. Quais são as características do escoamento básico 3. O que entende por precipitação inicial? 4. Embora os hidrogramas tenham a mesma forma geral, eles diferem em detalhes que dependem de alguns factores. Enumere esses factores. 5. Defina hidrograma? TEMA VIII: RECURSOS HÍDRICOS UNIDADE Temática 8.1: Recursos Hídricos, seus impactos e usos Introdução Nesta unidade temática, vai se tratar dos recursos hídricos. Terá como enfoque as formas de uso dos recursos hídricos (no passado, presente e futuro) bem como os impactos disso resultantes. Ao completar esta unidade, você deverá ser capaz de: UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 138 ● Identificar as formas de uso dos recursos hídricos ● Identificar os impactos de uso dos recursos hídricos Objectivos Específicos Desenvolvimento Recursos Hídricos A água é essencial à vida e todos os organismos vivos no planeta Terra dependem da água para sua sobrevivência. O planeta Terra é o único planeta do sistema solar que tem água nos três estados (sólido, líquido e gasoso), e as mudanças de estado físico da água no ciclo hidrológico são fundamentais e influenciam os processos biogeoquímicos nos ecossistemas terrestres e aquáticos. Somente 3% da água do planeta está disponível como água doce. Destes 3%, cerca de 75% estão congelados nas calotas polares, em estado sólido, 10% estão confinados nos aquíferos e, portanto, a disponibilidade dos recursos hídricos no estado líquido é de aproximadamente 15% destes 3%. A água, portanto, é um recurso extremamente reduzido. O suprimento de água doce de boa qualidade é essencial para o desenvolvimento económico, para a qualidade de vida das populaçõeshumanas e para a sustentabilidade dos ciclos no planeta. A água nutre as florestas, mantêm a produção agrícola, mantêm a biodiversidade nos sistemas terrestres e aquáticos. Portanto, os recursos hídricos superficiais e os recursos hídricos subterrâneos são recursos estratégicos para o homem e todas as plantas e animais. O ciclo hidrológico é o princípio unificador fundamental referente à água no planeta, sua disponibilidade e distribuição. O ciclo hidrológico opera em função da energia solar que produz evaporação dos oceanos e dos efeitos dos ventos, que transportam vapor de água acumulado para os continentes. A velocidade do ciclo hidrológico variou de uma era geológica a outra, bem como a proporção de águas doces e águas marinhas. As UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 139 características do ciclo hidrológico não são homogéneas, daí a distribuição desigual da água no planeta. Há 26 países com escassez de água e pelo menos 4 países (Kuwait, Emirados Árabes Unidos, Ilhas Bahamas, Faixa de Gaza – território palestino) com extrema escassez de água (entre 10 e 66 m3/habitante) (Shiklomanov (1998). A Tabela I mostra os balanços hídricos por continente. Continente Precipitação (Km3/ano) Evaporação (Km3/ano) Drenagem (Km3/ano) Europa 8,290 5,320 2,970 Ásia 32,200 18,100 14,100 África 22,300 17,700 4,600 América do Norte 18,300 10,100 8,180 América do Sul 28,400 16,200 12,200 Austrália/Oceania 7,080 4,570 2,510 Antártica 2,310 0 2,310 Total 118,880 71,990 46,870 Fonte: Shiklomanov (1998) Água – desenvolvimento económico e estimativas do uso dos recursos hídricos Sempre houve grande dependência dos recursos hídricos para o desenvolvimento económico. A água funciona como factor de desenvolvimento, pois ela é utilizada para inúmeros usos directamente relacionados com a economia (regional, nacional e internacional). Os usos mais comuns e frequentes dos recursos hídricos são: água para uso doméstico, irrigação, uso industrial e hidroelectricidade. De 1900 a 2000, o uso total da água no planeta aumentou dez vezes (de 500 km3/ano para aproximadamente 5.000 Km3/ano). Os usos múltiplos da água aceleram-se em todas as regiões, continentes e países. Estes usos múltiplos aumentam à medida que as actividades económicas se diversificam e as necessidades de água aumentam para UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 140 atingir níveis de sustentação compatíveis com as pressões da sociedade de consumo, a produção industrial e agrícola. Figura 1 – Tendências no consumo global de água, 1900-2000 Fonte: Tundisi (2008) A Tabela 2 mostra a retirada de água “per capita” para diferentes continentes por actividade (para o ano 2000). Região Doméstico m3/ano Industrial m3/ano Agricultura m3/ano Perdas em reservatórios m3/ano Europa 150 400 185 10 União Soviética 120 500 1.310 70 Ásia 75 150 5.585 25 África 50 100 400 85 América do Norte 260 2.000 1.050 110 América do Sul 20 200 190 35 Oceania 110 700 750 150 Fonte: Tundisi (2008) A Tabela 3 mostra as projecções para os usos múltiplos da água retiradas para usos diversos até 2015 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 141 Setor 2015 (sem reuso km3/ano industrial) 2015 (com reuso km3/ano industrial) Doméstico 890 890 Industrial 4,100 1,145 Agricultura 5,850 5,850 Total 10,884 7,885 Fonte:Tundisi (2008) A urbanização acelerada em todo o planeta produz inúmeras alterações no ciclo hidrológico e aumenta enormemente as demandas para grandes volumes de água, aumentando também os custos do tratamento, a necessidade de mais energia para distribuição de água e a pressão sobre os mananciais. À medida que aumenta o desenvolvimento económico e a renda percapita, aumenta a pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. As estimativas e projecções sobre os usos futuros dos recursos hídricos variam bastante, em função de análises de tendências diversificadas, algumas baseadas em projecções dos usos actuais, outras em função de re-avaliações dos usos actuais e introdução de medidas de economia da água, tais como, re-uso e medidas legais para diminuir os usos e o consumo e evitar desperdício, ou a cobrança pelo uso da água e o princípio do poluidor-pagador. (Shiklomanov:1998). A Tabela 4 mostra algumas das estimativas dos usos da água para o futuro até o ano de 2025. Autor / ano Ano para o qual o cenário avaliado foi Uso global da água (Km3/ano) L’Vovich (uso convencional, 1974) 2.000 12.270 De Mare (1976) 2.000 5.605 UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 142 Shiklomanov (1998) 2.025 4.089 Shiklomanov (1998) 2.025 4.867 Gleick (visão sustentável, 1997) 2.025 4.270 Raskin et al. (com reformas legislativas e políticas no uso) (1997) 2.050 3.899 Fonte: Tundisi (2008) Os impactos nos recursos hídricos Os impactos quantitativos nos recursos hídricos são crescentes e produzem grandes alterações nos estoques de águas superficiais e subterrâneas. Há casos muito evidentes de uso excessivo de recursos hídricos superficiais que resultaram na redução quantitativa acentuada e em desastres de grandes proporções. Exemplos disto são os problemas referentes ao Mar de Aral, à cidade do México e a muitas outras regiões do planeta, especialmente regiões urbanas. Além dos impactos quantitativos, há muitos outros impactos na qualidade das águas superficiais e subterrâneas que comprometem os usos múltiplos e aumentam as pressões económicas regionais e locais sobre os recursos hídricos. Estes impactos estão descritos na Tabela abaixo. Tabela 5: Impactos das actividades humanas nos ecossistemas aquáticos e valores/serviços dos recursos hídricos em risco. Actividade Humana Impacto nos ecossistemas aquáticos Valores/serviços em risco UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 143 Construção de represas. Altera o fluxo dos rios e o transporte de nutrientes e sedimento e interfere na migração e reprodução de peixes. Altera habitats e a pesca comercial e esportiva. Altera os deltas e suas economias. Construção de diques e canais. Destrói a conexão do rio com as áreas inundáveis Afecta a fertilidade natural das várzeas e os controles das enchentes Alteração do canal natural dos rios. Danifica ecologicamente os rios. Modifica os fluxos dos rios. Afecta os habitats e a pesca comercial e esportiva. Afecta a produção de hidroelectricidade e transporte. Drenagem de áreas alagadas. Elimina um componente-chave dos ecossistemas aquáticos. Perda de biodiversidade. Perda de funções naturais de filtragem e reciclagem de nutrientes. Perda de habitats para peixes e aves aquáticas. Desmatamento Altera padrões de drenagem, inibe a recarga natural dos aquíferos, aumenta a sedimentação. Altera a qualidade e a quantidade da água, pesca comercial, biodiversidade e controle de enchentes. Poluição não controlada. Diminui a qualidade da água Altera o suprimento de água. Aumenta os custos de tratamento. Altera a pesca comercial. Diminui a biodiversidade. Afecta a saúde humana UNISCED CURSO: Licenciaturaem Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 144 Remoção excessiva de biomassa. Diminui os recursos vivos e a biodiversidade Altera a pesca comercial e esportiva. Diminui a biodiversidade. Altera os ciclos naturais dos organismos. Introdução de espécies exóticas. Elimina espécies nativas. Altera ciclos de nutrientes e ciclos biológicos. Perda de habitats e alteração da pesca comercial. Perda da biodiversidade natural e estoques genéticos. Poluentes do ar (chuva ácida) e metais pesados. Altera a composição química de rios e lagos. Altera a pesca comercial. Afecta a biota aquática. Afecta a recreação. Afecta a saúde humana. Afecta a agricultura. Mudanças globais no clima. Afecta drasticamente o volume dos recursos hídricos. Altera padrões de distribuição de precipitação e evaporação Afecta o suprimento de água, transporte, produção de energia eléctrica, produção agrícola e pesca e aumenta enchentes e fluxo de água em rios Crescimento da população e padrões gerais do consumo humano. Aumenta a pressão para construção de hidroeléctricas e aumenta a poluição da água e a acidificação de lagos e rios. Altera os ciclos hidrológicos. Afecta praticamente todas as activid económicas dependem serviços ecossistemas aquáticos. ades que dos dos Fonte: diversas fontes consolidadas por Tundisi (2008) O aumento e a diversificação dos usos múltiplos, o extenso grau de urbanização e o aumento populacional resultaram em uma multiplicidade de impactos que exigem evidentemente diferentes tipos de avaliação, novas tecnologias de monitoramento e avanços tecnológicos no tratamento e gestão das águas. Este último tópico tem fundamental importância no futuro dos recursos hídricos, pois como já descrito anteriormente, os cenários de uso UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 145 aumentando e excessivo estão relacionados com uma continuidade das políticas no uso e gestão pouco evoluída conceitualmente e tecnologicamente. Os resultados de todos estes impactos são muito severos para as populações humanas, afectando todos os aspectos da vida diária das pessoas, a economia regional e nacional e a saúde humana. Estas consequências podem ser resumidas em: • Degradação da qualidade da água superficial e subterrânea. • Aumento das doenças de veiculação hídrica e impactos na saúde humana. • Diminuição da água disponível per-capita. • Aumento no custo da produção de alimentos. • Impedimento ao desenvolvimento industrial e agrícola e comprometimento dos usos múltiplos. • Aumento dos custos de tratamento de água. Além destes impactos produzidos pelas actividades humanas, deve-se também considerar que as mudanças globais em curso poderão afectar drasticamente os recursos hídricos do planeta. As mudanças globais, em parte resultantes da aceleração dos ciclos biogeoquímicos e contribuição de gases de efeito estufa para a atmosfera, também poderão interferir nas características do ciclo hidrológico, afectar a temperatura das águas superficiais de lagos, rios e represas, alterar a evapotranspiração e produzir impactos diversos na biodiversidade. Essas mudanças globais poderão ter efeitos na agricultura, na distribuição da vegetação e consequentemente poderão alterar a quantidade e qualidade dos recursos hídricos. Um dos importantes problemas relativos aos impactos dos usos múltiplos e a sua quantificação está na distribuição compartilhada dos recursos hídricos nas bacias internacionais. Há 19 bacias hidrográficas internacionais cujos recursos hídricos são compartilhados por 5 ou mais países. A bacia do Rio Danúbio, por exemplo, hoje é resultado dos usos por 17 países (eram 12 em 1978). Estas bacias internacionais geram grande número de problemas políticos complexos, resultantes da disputa pelos recursos hídricos e usos múltiplos por diferentes países. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 146 Conflitos internacionais com disputa pelos recursos hídricos são resultado de animosidades religiosas, disputas ideológicas, problemas fronteiriços e competição económica. À medida que ocorre uma percepção cada vez mais acentuada sobre os recursos hídricos e seu valor económico e social, mais acirrada se torna a disputa por recursos hídricos internacionais. (Shiklomanov: 1998) Tabela 6 - Número de bacias internacionais por Continente Continente Nações Unidas [15] Wolf et al. [16] África 57 60 América do Norte e Central 33 39 América do Sul 36 38 Ásia 40 53 Europa 48 71 Total 214 261 Fonte: Tundisi (2008) Problemas especiais referentes aos usos de recursos hídricos Água e produção de alimentos O desenvolvimento socialmente justo de todo o planeta deve promover a distribuição e o suprimento adequado de alimento para todos os habitantes do planeta. A avaliação adequada dos recursos hídricos necessários para duplicar a produção de alimentos ainda não foi feita. Quais as fontes principais de água disponíveis para produzirem alimento, por região ou continente? Ainda não há uma definição muito clara sobre este problema, especialmente em continentes como a América do Sul e África. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 147 Grande parte da expansão na produção de alimentos foi conseguida, principalmente, pelo aumento da área irrigada, especialmente na Ásia e particularmente na Índia. A produção agrícola depende da irrigação, da precipitação natural e da água produzida por aquíferos subterrâneos utilizada para irrigação. A utilização de água para irrigação era de 2.500 Km3 em 1999. Sem essa água utilizada para irrigação, a produção agrícola mundial estaria muito abaixo da produção actual. É fundamental o investimento em novas técnicas de irrigação para melhorar o uso da água e economizar recursos hídricos de forma adequada, nos diferentes continentes. Evidentemente, estes usos de água dependem do tipo de solo e do clima, do tipo de cultura e das características do ciclo hidrológico local ou regional. A água requerida para produzir dietas básicas com base em necessidades regionais varia de um mínimo de 640m3/pessoa/ano para a África sub-sahariana, até um máximo de 1.830 m3/pessoa/ano para o continente norte-americano. Na América Latina estes números são da ordem de 1.000m3/pessoa/ano. Estes dados incluem água de irrigação e águas de precipitação natural. Os requerimentos de água para produção de várias culturas e tipos de alimento variam enormemente. Por exemplo, para produção de 1Kg de trigo são necessários 900 a 2000 Kg de água e para produção de 1Kg de carne bovina são necessários 15.000 a 70.000 Kg de água. Custos do alimento estão relacionados com os custos da irrigação e o volume de água utilizado na produção. (Shiklomanov: 1998) Água para as regiões urbanas O crescimento exponencial da população humana promoveu uma enorme demanda sobre os recursos hídricos, aumentando significativamente a necessidade de grandes volumes de água para suprir as populações urbanas adequadamente sem causar danos à saúde pública. A urbanização avançou sobre os mananciais e deteriorou as fontes de suprimentos superficiais e subterrâneas. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 148 Os custos do tratamento de água para produção de água potável atingem altos valores especialmente se os mananciais estão desprotegidos de florestasriparias e cobertura vegetal suficiente nas bacias hidrográficas e se as águas subterrâneas estão contaminadas. De grande preocupação é a toxicidade dos mananciais, o que pode aumentar os riscos à saúde humana e agravar problemas principalmente de toxicidade crônica. Regiões urbanas produzem grandes volumes de águas residuárias de origem doméstica, esgotos não tratados que degradam rios e lagos próximos e elevam os custos do tratamento. No Brasil somente 20% dos esgotos municipais são tratados, produzindo um vasto processo de eutrofização de rios, represas e lagos naturais e águas costeiras. (Idem) Água e Saúde Humana Existem muitas informações sobre os efeitos dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos deteriorados sobre a saúde humana. Há diversas doenças de veiculação hídrica que são consequências de organismos que tem um ciclo de vida de alguma forma relacionado com águas estagnadas, rios, represas, estuários ou lagos. Estas doenças, em Continentes como América Latina, África e no Sudoeste da Ásia, matam mais pessoas que todas as outras doenças em conjunto. As doenças que atingem os seres humanos a partir da água poluída podem resultar de contaminação em águas não tratadas (esgotos domésticos) por contribuição de pessoas e animais infectados, animais em regiões de intensa actividade pecuária (galo, aves, suínos) ou por animais silvestres. As doenças de veiculação hídrica aumentam de intensidade e distribuição em regiões com alta concentração populacional, por exemplo, em zonas periurbanas metropolitanas, e com o aumento de despejos de actividades industriais, especialmente aqueles provenientes das indústrias de processamento da matéria orgânica (carne, laticínios, cana de açúcar). UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 149 Factores adicionais de contaminação são os rios urbanos de pequeno porte, com águas contaminadas e não tratadas que podem funcionar como pólo de dispersão de doenças de veiculação hídrica directa ou indirectamente. A eutrofização de sistemas continentais e costeiros também é causa de contaminação e aumento de doenças. Inabilidade e mortes prematuras produzidas por doenças de veiculação hídrica têm como consequência muitas perdas económicas, efeitos de curto e longo prazo. #Valoração dos Recursos Hídricos Os ecossistemas apresentam funções que podem ser qualificadas de “serviços” e benefícios à população humana e a outras espécies. Por exemplo, a produção de alimentos, a reciclagem de nitrogénio e fósforo pelos ecossistemas aquáticos, a produção de alimento e o suprimento de água para abastecimento público, podem ser considerados “serviços” proporcionados pelos recursos hídricos. Esta valorização pode ser feita em função do “capital natural” que pode ser a biodiversidade ou funcionamento de uma área alagada como promotor do saneamento. Os estoques de recursos hídricos superficiais ou subterrâneos podem ser considerados um capital que é crítico ao funcionamento do planeta, contribuindo para o bem-estar e a melhor qualidade de vida da população. O conjunto de serviços proporcionados pelos recursos hídricos é de aproximadamente U$ 1700 x109 por ano (para uma área de 200x106 hectares de rios e lagos). Esta valoração está ainda nos estágios iniciais, uma vez que a dimensão completa de todos os “serviços” é difícil e complexa e há enormes diferenças regionais e locais nesses valores. Valores recreacionais, estéticos e custos do tratamento natural variam bastante. Esforços precisam ser definidos para avaliações locais, de diferentes ecossistemas aquáticos, de águas superficiais e recursos hídricos subterrâneos. Entretanto, esta valoração é fundamental para definir inclusive os custos de preservação e da recuperação e como compreensão para UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 150 antecipar impactos. É fundamental avaliar os custos dos impactos sobre o capital natural e os “serviços” proporcionados por este capital. (Shiklomanov: 1998) O futuro dos recursos hídricos Recursos Hídricos representam um estoque de recursos fundamental para a manutenção da vida no planeta Terra e também para o funcionamento dos ciclos e funções naturais. Recursos Hídricos beneficiam directa ou indirectamente a população humana, principalmente se levarmos em conta os vários benefícios promovidos para o bem-estar da população humana e para a sobrevivência de organismos. Uma nova ética é necessária para enfrentar a escassez de recursos hídricos no futuro e para tratar este recurso como um componente fundamental dos ciclos do planeta Terra. Além desta nova ética que compreende uma visão mais ampla do recurso, que inclui valores estéticos e culturais, é necessário um conjunto de alterações conceituais na gestão, como a descentralização da gestão, implantando os comités de bacias hidrográficas, desenvolvendo mecanismos de integração institucional e ampliando a capacidade preditiva do sistema. A gestão ambiental e especialmente a gestão dos recursos hídricos no século 20 foi dirigida essencialmente para uma acção sectorial (pesca, hidroelectricidade, navegação), em nível local (rio, lago, represa, água subterrânea) e de resposta a crises. No século 21 esta gestão deverá sofrer uma transição para uma gestão integrada (usos múltiplos), em nível de ecossistema (bacia hidrográfica) e preditiva (ou seja, capacidade de antecipação de problemas, desastres e impactos). Isto implica também em avanços tecnológicos essenciais: monitoramento avançado em tempo real, treinamento de gerentes de recursos hídricos com visão integrada e integradora, capacidade de análise ecológica e modelagem matemática e construção de cenários adequados com avaliação de tendências, impactos e análises de risco. Acima de tudo, o futuro dos recursos hídricos depende de uma integração entre o conhecimento (diagnóstico, banco de dados, sistemas de informação) ou seja, dados biogeofísicos e a sócia economia regional, incluindo-se as tendências e a construção de cenários. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 151 Para evitar desperdícios, economizar água, melhorar os custos do tratamento e desenvolver arcabouços legais e institucionais é necessário considerar o conjunto de recursos hídricos – águas continentais superficiais, águas subterrâneas, águas costeiras e sua sustentabilidade no espaço e tempo incluindo valores estéticos, segurança colectiva, oportunidades culturais, segurança ambiental, oportunidades recreacionais, oportunidades educacionais, liberdade e segurança individual. (Shiklomanov: 1998) Sumário Nesta unidade temática, tratou se dos recursos hídricos. Abordou se das formas de uso dos recursos hídricos (no passado, presente e futuro) tanto como os impactos desses usos. Exercícios de AUTO-AVALIAÇÃO 1.A urbanização acelerada em todo o planeta produz inúmeras alterações no ciclo hidrológico a) Diminuiu enormemente as demandas para grandes volumes de água, aumentando os custos do tratamento b) Diminuiu enormemente as demandas para grandes volumes de água, diminuindo também os custos do tratamento Aumentou enormemente as demandas para grandes volumes de água, diminuindo os custos do tratamento c)Aumentou enormemente as demandas para grandes volumes de água, aumentando também os custos do tratamento; 2. À medida que aumenta o desenvolvimento económico e a renda percapita a) a pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos mantem constante b) Diminui a pressão sobre os recursos hídricos superficiais e aumentasobre os recursos subterrâneos c)Diminui a pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos d)Aumenta a pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos; UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 152 3. Construção de diques e canais é uma actividade humana que provoca seguinte impacto nos ecossistemas aquáticos: a) Destrói a conexão do rio com as áreas inundáveis b) Danifica ecologicamente os rios. Modifica os fluxos dos rios. c) Diminui a qualidade da água; d) Elimina espécies nativas. Altera ciclos de nutrientes e ciclos biológicos; 4. Introdução de espécies exóticas provoca seguinte impacto nos ecossistemas aquáticos a) Destrói a conexão do rio com as áreas inundáveis b) Danifica ecologicamente os rios. Modifica os fluxos dos rios. c) Diminui a qualidade da água d) Elimina espécies nativas. Altera ciclos de nutrientes e ciclos biológicos 5. Poluição não controlada provoca seguinte impacto nos ecossistemas aquáticos a) Destrói a conexão do rio com as áreas inundáveis b) Danifica ecologicamente os rios. Modifica os fluxos dos rios. c) Diminui a qualidade da água d) Elimina espécies nativas. Altera ciclos de nutrientes e ciclos biológicos 6. Alteração do canal natural dos rios provoca seguinte impacto nos ecossistemas aquáticos a) Destrói a conexão do rio com as áreas inundáveis b) Danifica ecologicamente os rios. Modifica os fluxos dos rios. c) Diminui a qualidade da água d) Elimina espécies nativas. Altera ciclos de nutrientes e ciclos biológicos 7. Construção de diques e canais provoca seguinte impacto nos ecossistemas aquáticos a) Destrói a conexão do rio com as áreas inundáveis b) Danifica ecologicamente os rios. Modifica os fluxos dos rios. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 153 c) Diminui a qualidade da água d) Elimina espécies nativas. Altera ciclos de nutrientes e ciclos biológicos 8. Um dos importantes problemas relativos aos impactos dos usos múltiplos e a sua quantificação está na distribuição compartilhada dos recursos hídricos nas bacias internacionais. A bacia do Rio Danúbio, por exemplo, hoje é compartilhado por a) 17 Países; b)10 países; c) países; d) 40 países 9. Mudanças globais no clima a) Afectam drasticamente o volume dos recursos hídricos. Alteram padrões de distribuição de precipitação e evaporação b) Não afectam o volume dos recursos hídricos e nem alteram padrões de distribuição de precipitação e evaporação; c) Aumenta a pressão para construção de hidroeléctricas e aumenta a poluição da água e a acidificação de lagos e rios. d) Todas estão certas 10. Crescimento da população e padrões gerais do consumo humano a) Afectam drasticamente o volume dos recursos hídricos. Alteram padrões de distribuição de precipitação e evaporação b) Não afectam o volume dos recursos hídricos e nem alteram padrões de distribuição de precipitação e evaporação c) Aumentam a pressão para construção de hidroeléctricas e aumenta a poluição da água e a acidificação de lagos e rios. d) Todas estão certas Respostas: 1d);2d);3a);4d);5c);6b);7a);8a); 9a); 10c) Exercícios 1.As características do ciclo hidrológico não são homogéneas. Concorda com afirmação? Justifica a sua opção? 2. Que alteração trouxe a urbanização acelerada para ciclo hidrológico? UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 154 3. Existem bacias hidrográficas internacionais. Qual é o perigo de estarmos a compartilhar as águas da mesma bacia? 4. Deia exemplo de bacia internacional e mencione os países atravessados por mesma? 5. O que entende por recursos hídricos REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABAS (Associação brasileira de águas subterrâneas). Águas subterrâneas. Brasil. Disponível em: Http://www.abas.org/educacao.php. Acesso em 20 de Novembro de 2015. ASSINE, Mário Luis e VESELY, Fernando Farias. Ambientes Glaciais. Brasil. 1996 CARVALHO, Daniel Fonseca e SILVA, Leonardo Duarte Batista. Hidrologia.Brasil.2006 ENI. ÁGUA. Conceitos básicos. Características das águas naturais. Brasil. 2015 Escola Britânica. Lagos. Brasil. 2015 Escola Britânica. Oceano Pacífico. 2015 FARIA, Caroline. Ciclo Hidrológico. Brasil. 2006 FARIA, Caroline. Oceanos.2015 FEITE, Rodrigo F. Junqueira. Hidrologia Urbana. 2009 HÚO, Edson Feniche José. Módulo de Hidrogeografia. UCM.2009 HÚO, Edson Feniche José. Módulo de Hidrogeografia.UCM.2009 HÚO, Edson Feniche José. Módulo de Hidrogeografia.UCM.2009 LAGEM, Creuza Santos. Geografia e Hidrografia geral do Brasil.1ª Ed. 1996 LUCAS, Adriano. Maiores Lagos do Mundo. Portugal. 2014 MAURO, Leonel. Meio ambiente, poluição, Ecologia. 2014 NETO, Baptista e ANTÓNIO, João. Meio ambiente, poluição, Biologia Marinha. 2014 PENA, Rodolfo F. Alves. Tipos d rios. Brasil. 2015 PIVELI, Roque Passos. Características físicas das águas: cor, turbidez, sólidos, temperatura, sabor e odor. Brazil. 2004. http://www.abas.org/educacao.php. UNISCED CURSO: Licenciatura em Ensino de Geografia; 1° Ano Módulo: Hidrologia 155 SHIKLOMANOV, I. A. “Assessment of water resources and water availability in the world”, Report for the Comprehensive Assessment of the Freshwater Resources of the World, United Nations. Data archive on CD-ROM from the State Hydrological Institute, St. Petersburg, Russia (1998). TUNDISI, José Galizia. Recursos Hídricos. Instituto Internacional de Ecologia. São Paulo. (2008).
Mais conteúdos dessa disciplina
OBRAS DE INFRAESTRUTURA SIMULADO II- Bacias Hidrográficas e Rios Voadores
- Gestão e Importância da Água
- Radiação Solar na Evapotranspiração
- Cálculo de Vazão Hídrica
- caracterizacao de bacias hidrográficas
- roteiro tp1
- Ciclo Hidrológico e Rios
- unidade6 [Modo de Compatibilidade]
- Capitulo 4 - Anaílise de Bacias Hidrograíficas
- roteiro balanço hídrico
- (31)994408961- RESOLVIDO- Aula pratica Climatologia e Meteorologia
- o que são e quais as diferenças entre microdrenagem e macrodrenagem
- São variáveis que definem o estado da atmosfera dentro de um período de tempo: a. Temperatura; pressão; vento; El Niño; umidade. b. Temperatura; press
- Considerando os conceitos apresentados, é possível afirmar que a climatologia: a. Prevê o tempo para curtos períodos, trabalhando com a previsão diári
- Marque a alternativa que apresenta o conceito correto para manejo integrado dos recursos hídricos. a. Planejar e implantar boas práticas ambienta...
- quantos porcento de agua o reservatorio da borda infinita deve ter?
- Compete aos Comitês de Bacias Hidrográficas no âmbito de sua área de atuação: Questão 17Resposta a. celebrar convênios e contratar financiamentos...
- Compete aos Comitês de Bacias Hidrográficas no âmbito de sua área de atuação: Questão 7Resposta a. celebrar convênios e contratar financiamentos ...
- Marque a alternativa correta a a hidrosfera é constituída pela água líquida existente na terra B bacia hidrográficas são abastecidas unicamente pel...
- eia o excerto a seguir: “O fenômeno da convecção atmosférica domina as condições de tempo e clima da Amazônia. A convecção rasa (não precipitante,...
- São elementos de macrodrenagem, exceto: Questão 2Escolha uma opção: a. Ocupação dos leitos secundários de córregos b. Ampliação da malha viária...
- A precipitação ocorre a partir da presença de __________ na atmosfera, que sob determinadas condições precipita na forma de neve, gelo, chuva, etc....
- Qual o método mais comum de medição com molinete? Questão 6Escolha uma opção: a. Com barco fixo b. A vau. c. Com teleférico. d. Sobre pontes.
- Sobre o conceito de densidade de drenagem, assinale a afirmativa INCORRETA. Questão 2Escolha uma opção: a. Corresponde à divisão entre o comprimen...
- 7 ano CLIMAS DO BRASIL
- FUNDAMENTOS DE SOCIOLOGIA E ANTROPOLOGIA
