Captação das Água Subeterrâenas

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ
IFCE CAMPUS FORTALEZA
SANEAMENTO AMBIENTAL
RAQUEL GABRIELLY HENRIQUE DA SILVA
CAPTAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
FORTALEZA
2020
1. AQUÍFEROS E SEUS ELEMENTOS
De formações geológicas chamadas aquíferos, encontradas sob grande parte da superfície terrestre. Os aquíferos são formados por vastas camadas de areia e outros minerais porosos, e contêm água que vem se infiltrando a partir da superfície por possivelmente milhares de anos. Segundo cálculos de cientistas, essas “jarras de água” subterrâneas contêm 40 vezes mais água doce do que todos os lagos e rios do planeta. O precioso líquido dos aquíferos vai para os poços, sustentando a vida de milhões de pessoas. 
Fig. (1) – Hidrologia das águas subterrâneas
Fonte: https://noticias.botucatu.com.br/2018/03/19/opiniao-o-que-sao-aquiferos-qual-a-relacao-do-aquifero-guarani-com-botucatu/ Acesso em 11 de agosto 2020
Portanto, que para ser um aquífero, uma rocha ou sedimento tem que ter porosidade suficiente para armazenar água, e que estes poros ou espaços vazios tenham dimensões suficientes para permitir que a água possa passar de um lugar a outro, sob a ação de um diferencial de pressão hidrostática.
Fig. (2) – Perfil vertical das águas subterrâneas
Fonte: http://www.kgs.ku.edu/General/Geology/Jackson/05_gw.html. Acesso em 14 de agosto de 2020
Aquífero Livre: É aquele que tem em sua base rochas impermeáveis e rochas permeáveis no seu topo. Acima das rochas impermeáveis tem a presença de rochas permeáveis. Nesse caso a água está submetida a pressão atmosférica O nível de água varia conforme a quantidade de chuva; São os aquíferos mais comuns e mais explorados pela população e os que apresentam maiores problemas de contaminação.
Aquífero Confinado: É constituído por uma formação geológica permeável, onde a camada saturada se situa entre duas camadas impermeáveis ou semipermeáveis. A pressão da água no topo da zona saturada é maior do que a pressão atmosférica naquele ponto fazendo com que a água ascenda. Estão quase sempre situados em locais com rochas sedimentares profundas.
Nível Hidrostático: Linha imaginaria que separa as zonas subsaturadas e saturadas.
Zona Saturada: Ocorre abaixo do nível de água onde a porosidade é importante para sua definição. Zona do aquífero em que todos os poros estão cheios de água.
Zona não saturada ou vadosa: zona onde os espaços estão parcialmente preenchidos por água, contendo também ar.
Nível de Água: Compreende ao nível que a água sobe na zona saturada.
2. AQUÍFERO GUARANI (SAG)
Durante muitos anos, o Sistema Aquífero Guarani (SAG) foi considerado o maior do mundo – e ainda hoje figura entre os mais volumosos do planeta. No Brasil, ocupa as áreas dos estados de Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo, Minas Gerais, Goiás, Mato Grosso do Sul e Mato Grosso.
Um imenso depósito de água embaixo de nossos pés. Com uma extensão de 1,2 milhão de quilômetros quadrados e capacidade para armazenar até 160 trilhões de litros de água, o Sistema Aquífero Guarani (SAG) é o maior reservatório transfronteiriço da América do Sul, situado entre Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai. A maior parte está no Brasil, onde ocupa uma área subterrânea de 840 quilômetros quadrados. Cerca de 15 milhões de pessoas vivem sobre os locais de influência do aquífero.
 	O principal uso do Guarani atualmente é o abastecimento das cidades. Mas alguns setores da indústria e da agricultura também têm o reservatório como fonte de fornecimento, com a vantagem de que a água não precisa de tratamento. Na região de Ribeirão Preto, SP, por exemplo, a citricultura é irrigada pelo aquífero, demandando cerca de 400 mil litros d'água por hora
Lembremos que o Aquífero Guarani, um dos maiores reservatórios subterrâneos do planeta se estende por outros sete estados brasileiros, além de áreas na Argentina, Paraguai e Uruguai, e sua água é, no geral, de boa qualidade, mas fica aqui um alerta, com essa frase de Guimarães Rosa: “A água de boa qualidade é como a saúde ou a liberdade: só tem valor quando acaba.”.
A alimentação do aquífero em questão se dá por dois mecanismos: 
a) infiltração direta das águas de chuva nas áreas de recarga; e
b) infiltração vertical ao longo de descontinuidades nas áreas de confinamento, num processo mais lento (ROCHA, 1996).
A poluição do local tem sido um dos maiores problemas enfrentados e discutidos pelos ambientalistas. Com a expansão da urbanização e da industrialização nas áreas do aquífero, a contaminação do solo tem afetado a qualidade da água. Estudos recentes apontam para a importância de sua preservação, como no “Projeto de Proteção Ambiental e Desenvolvimento Sustentável do Sistema Aquífero Guarani” (2003-2009) criado em parceria com os países em que o aquífero está presente. Com a união e cooperação dos quatro países, esse projeto visa melhorar a gestão dos recursos hídricos bem como implementar ações de proteção ambiental nas áreas do aquífero. O tema de preservação continua em pauta, de forma que em 2010 os quatro países firmaram um acordo para ampliar a cooperação dos interesses em comum.
3 AQUÍFERO ALTER DO CHÃO (SAGA)
O maior de todos, contudo, pode também estar aqui no Brasil, e não se trata do Guarani. O aquífero cujas mais recentes estimativas indicam como o maior reservatório de água do planeta é o SAGA, Sistema Aquífero Grande Amazônia.
Anteriormente conhecido como Aquífero Alter do Chão, o reservatório ocupa uma área aproximada de 1,3 milhões de km², entre Amapá, Pará, Amazonas e Acre, e sua capacidade hídrica seria de 162.520 km³, de acordo com informações da Universidade Federal do Pará.
O Aquífero Alter do Chão representado pela Formação Alter do Chão se estende nas Bacias Sedimentares do Solimões e do Amazonas. O Aquífero Alter do Chão, principal reservatório de águas subterrâneas da Bacia do Amazonas e um dos mais importantes aquíferos do país, é classificado como aquífero poroso muito produtivo, com vazões geralmente maiores que 50 m3 /h, livre a semi confinado na porção aflorante e confinado na porção centro-oeste da Folha Manaus,
O Aquífero Alter do Chão já era conhecido havia muito tempo, porém, o que não se sabia era a quantidade de água armazenada por ele. Os estudos mais recentes dos pesquisadores paraenses e cearenses chegaram ao incrível número de 96 mil quilômetros cúbicos de água – quantia que ainda pode crescer, dependendo de investimentos para aprofundar as pesquisas. Com a atual medição de volume, calcula-se que a água existente no Alter do Chão seria suficiente para abastecer toda a população mundial por 100 vezes. Para efeito de comparação, o Aquífero Guarani, considerado até então o maior do Brasil, tem um reservatório de 45 mil quilômetros cúbicos, sendo a Alter do Chão duas vezes maior que o Guarani. 
Segundo informações e dados , do Serviço Geológico Brasileiro , o Aquífero Alter do Chão tem formação de rochas areníticas e de argilitos , e isso possibilita um grande armazenamento de água em seu interior , quer seja por drenagem natural através das rochas , ou  pela ação da gravidade no solo poroso que faz a transferência de qualquer fluido para a parte inferior das rochas sedimentares . O Aquífero Alter do Chão, diferentemente do Guarani, não tem uma grande extensão de área em sua reserva, no entanto, em espessura e volume de água acumulada, supera todas as expectativas. Os aquíferos, tem peculiaridades e características próprias de acordo à sua formação geológica. Os solos e as rochas sobrepostas, apresentam porosidade e permeabilidade que permitam as águas circularem livremente em seu interior, até se depositarem na profundidade em que se encontram os estratos que os conformam no interior das acomodações inferiores. 
Fig. (3) – Representação geográfica do aquífero Alter do Chão e Guarani
Fonte: http://agenciaal.alesc.sc.gov.br/index.php/gabinetes_single/projeto-de-lei-sinaliza-regioes-de-recarga-do-aquifero-guarani#!prettyPhoto. Acesso em 14 de agosto de 2020
4. POÇOS EM AQUÍFEROS
4.1. Poçosem aquíferos livres 
Os poços perfurados em rochas sedimentares com presença de (areias, arenitos, siltitos e cascalhos) possuem uma boa vazão e seu nível estático encontra-se próximo a superfície com variação de 10 a 30 metros. 
4.2. Poços em aquíferos confinados 
O perfil geológico de um Poço em aquíferos confinados são em parte rochas cristalinas como granitos e gnaisses a qual são duras e por possuírem fissuras em suas rochas armazenam e transmitem água o seu nível estático encontra-se em profundidades maiores, por isso é necessário a perfuração profunda para atingir esse aquífero que está confinado em altas pressões.
Fig. (4) – Poços Freáticos
Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-6-Perfil-geologico-dos-pocos-de-monitoramento-que-se-localizam-na-unidade_fig4_314234579
Fig. (5) - Poços Tubulares (Artesianos) em aquífero confinado
Fonte: https://reachsite.com.br/agroaguas-com-br/
5. PROPRIEDADES DO AQUÍFEROS
As rochas sedimentares consolidadas podem apresenta-se como bons aquíferos tendo em vista que as mesmas podem ser fraturadas onde a água pode concentra-se nessas fraturas pelo grande volume de água que armazenam, e por sua ocorrência em áreas extensas. Nos terrenos sedimentares, em geral, a qualidade é boa e possui ótima vazão, porém podem vir a ter baixa renovação pela superexplotação. Portanto, os terrenos sedimentares apresentam os melhores aquíferos, e ocupam cerca de 4.130.000 km2, ou seja, aproximadamente 48% do território nacional. 
Fig. (6) – Representação Litologica dos tipos de porosidade
Fonte: http://www3.snirh.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/eventos/oficinas-de-intercambio-1/aguas-subterraneas-1/apresentacoes-ana/ana-1-hidrogeologia-leonardo-de-almeida.pdf
As rochas calcarias caracterizam-se também como bons aquíferos, porque podem conter aberturas que acumulam água, denominadas de canais, que tem a mesma origem das fraturas e cavernas que se originam através da dissolução do CaCo3 pela água da chuva podem apresentar limitação devida à elevada dureza e localmente de cloretos;
Rochas Cristalinas é possível ter uma boa porosidade e permeabilidade ao ter aberturas provocadas por pressões dirigidas acontecidas no passado geológico. A desvantagens desses aquíferos e que em função do tipo de rocha a água nela contida pode apresentar-se salobra, ou seja, com altos teores de sais, cálcio e magnésio. Em geral, que é típica dos aquíferos do cristalino do semi-árido nordestino, e à elevada dureza da água e salinidade, observada em algumas áreas de ocorrência das rochas calcárias, enquanto no restante do País são de boa qualidade. 
Na região de Irauçuba, nordeste do Estado do Ceará, o valor médio da dureza dos poços no cristalino é de 1.094 mg/L de CaCO3, que caracteriza águas muito duras. Para sólidos totais dissolvidos, a média é 3.012 mg/L e o pH médio de 7,7. Os valores elevados de sólidos totais dissolvidos e de dureza impõem restrições ao uso dessas águas para irrigação, indústria e consumo humano.
6. TÉCNICAS DE REMEDIAÇÃO
Apesar das fontes de águas subterrâneas serem bem mais protegidas naturalmente contra cargas poluentes, uma vez que a zona insaturada atua como filtro natural impedindo a percolação de poluentes nos sistemas de aquíferos, sua qualidade tem sido afetada nos últimos anos. Se por um lado as fontes de água subterrâneas são excelentes reservatórios naturais para abastecimento, por outro, quando esses sistemas são contaminados, podem levar muito tempo até que consiga promover uma descontaminação do sistema.
 Segundo Foster et al. (2006), são diversas as atividades exercidas na superfície do terreno que podem comprometer a qualidade desses mananciais, tais como a deposição inadequada de resíduos sólidos, o uso inadequado de insumos agrícolas, vazamentos de tanques de armazenamento de postos de combustíveis e a superexploração, no entanto, segundo o autor, o ponto de entrada mais comum de carga contaminante no sistema de aquífero tem sido poços mal instalados ou mesmo abandonados.
6.1 Extração de vapor do solo:
 	Neste processo há a remoção física dos contaminantes, principalmente os compostos orgânicos voláteis, clorados ou não, e os BTEX da zona saturada (camada mais profunda do solo onde se concentram as águas subterrâneas), através de poços perfurados no solo, aplicando extração a vácuo. Sua eficiência pode ser aumentada se combinado a outros métodos como a injeção de ar. Neste caso, o ar injetado retira a água dos poros do solo, causando uma dessorção do contaminante da estrutura do solo, fazendo com que este se movimente para a superfície, com a ajuda do sistema SVE.
Essa técnica pode ser utilizada na descontaminação de solos com baixa à média permeabilidade, tendo seu funcionamento limitado se o nível d’água apresentar-se rasa.
Fig. (7) – Técnica de extração de vapor do solo
Fonte: Revista Química e derivados (2003), vol. 7, nº 417
6.2 Aeração in situ:
Este método de remediação é utilizado para extrair compostos voláteis e semi-voláteis que se encontram na zona saturada do solo. Envolve a injeção de ar (figura 2.4) para a remoção de contaminantes como CHCs, BTEX, PAHs, promovendo também a biodegradação aeróbica de determinados compostos, por incrementar a quantidade de oxigênio dissolvido nas águas do aquíferos. Entretanto, a injeção de ar abaixo do nível d’água pode causar uma elevação da superfície da água subterrânea, levando o contaminante a migrar para fora da área de tratamento, ou seja, a espessura saturada e a profundidade do lençol freático devem ser os fatores controladores da injeção de ar. 
Em resumo, a técnica do Air Sparging é utilizada para remediação de compostos orgânicos voláteis dissolvidos na água subterrânea ou sorvidos em partículas de solo da zona saturada, através de injeções controladas de ar. O processo de remediação in-situ pode ser definido como uma injeção através de um compressor de ar a pressão e vazão controladas na zona saturada, causando o desprendimento dos contaminantes da água subterrânea, através da volatilização dos mesmos
A aplicação desta técnica resulta no desprendimento dos contaminantes da água subterrânea, através da volatilização dos mesmos. Tais contaminantes podem ser captados na região imediatamente acima, na zona insaturada do solo, através da utilização do Air Sparging conjugado a um sistema de extração de vapores (SVE).
6.3 Biorremediação:
Esta técnica de remediação se refere ao uso de micro-organismos capazes de degradar resíduos provenientes, principalmente, de depósitos de lixos e solos contaminados com hidrocarbonetos de petróleo, incluindo os PAHs e os BTEX. Os micro-organismos geralmente utilizados na biorremediação são as bactérias e fungos, e estas degradam, normalmente, substâncias mais simples e menos tóxicas. 
O maior projeto de biorremediação da história foi o tratamento do petróleo derramado pelo navio Exxon Valdez no Alasca, no ano de 1989, onde foram adicionadas toneladas de fertilizantes, ao longo dos 100 Km de litoral contaminado, estimulando dessa maneira o crescimento de micro-organismos nativos, inclusive os que podiam degradar hidrocarbonetos.
É uma tecnologia que apresenta atualmente um crescimento rápido, sobretudo em colaboração com a engenharia genética, utilizada para desenvolver linhagens de micro-organismos que tenham capacidade de lidar com poluentes específicos. A biorremediação in situ pode ser estimulada com a injeção de nutrientes, como nitrogênio (N) e fósforo (P), diretamente na água subterrânea, objetivando aumentar a habilidade e multiplicação dos micro-organismos nativos do solo, em cumprir o seu potencial biorremediador.
6.4 Solidificação/Estabilização
Método que promove o isolamento de poluentes, como CHC e metais pesados, mas não a sua remoção. Trata-se da imobilização física ou química dos contaminantes, através da introdução de material que pode provocar a solidificação ou pode causar uma reação química ou modificação do pH que acarretará na imobilização destes compostos. É considerado um processo simples e barato, por utilizar equipamentosconvencionais e facilmente disponíveis, contudo o processo exige um longo período de monitoramento porque o processo pode reverter e liberar os contaminantes.
6.5 A técnica do bombeamento e tratamento – pump and treat
O bombeamento e tratamento (pump and treat) é um dos sistemas de tratamento de aquíferos mais utilizado atualmente e consiste no bombeamento da água subsuperficial contaminada com LNAPL (líquido leve menos denso que a água) à superfície para posterior tratamento externo de remoção de contaminantes.
 Esse sistema vem sendo adotado desde a década de 1980 nos EUA e consiste em instalar poços de bombeamento de maneira estratégica, buscando interceptar a pluma de LNAPL (líquido leve menos denso que a água), de modo a conter a migração e reduzir as concentrações do contaminante. 
Após o bombeamento, a água passa pela caixa separadora de água e óleo (SAO) que contém três compartimentos nos quais grande parte dos contaminantes fica retida, sendo, em seguida, filtrada por carvão ativado para tratamento em superfície, e uma vez tratada é conduzida para poços de reinserção.
Fig. (8) - Sistema de remediação por bombeamento e tratamento
Fonte: (CONSTRUFER, 2011)
7. DEFINIÇÃO: 
Aquifugo: – rochas impermeáveis que não armazenam e não transmitem água (ex: granito e gnaisse não fraturados)
Aquicludo: material impermeável, com certa capacidade de armazenar água, mas sem capacidade de transmitir (ex: argilas)
Aquitardo: – formação geológica que permite a acumulação da água, mas o transporte é lento (ex: argila arenosa); qualquer estrato ou formação geológica que contenha quantidades apreciáveis de água, mas a transmita de forma muito lenta, fazendo com que sua exploração seja economicamente inviável. Sob condições especiais permite a recarga vertical de outros aquíferos.
Fig. (9) - Relação entre Litologia e Permeabilidade das Rochas
Fonte: Iritani, M. A. e Ezaki, S. - As águas subterrâneas do Estado de São Paulo. Cadernos de Educação Ambiental. São Paulo: Secretaria de Estado do Meio Ambiente - SMA, 2008.104p.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
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HIDROGEOLOGIA CONCEITOS BÁSICOS Disponível em: http://www3.snirh.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/eventos/oficinas-de-intercambio-1/aguas-subterraneas-1/apresentacoes-ana/ana-1-hidrogeologia-leonardo-de-almeida.pdf./ > Acesso em: 11 de ago. 2020
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PANORAMA DA QUALIDADE DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS NO BRASIL Disponível em: <http://arquivos.ana.gov.br/planejamento/planos/pnrh/VF%20Qualidade%20AguasSubterraneas.pdf.> Acesso em :14 de ago. 2020
TIPOS DE AQUÍFEROS Disponível em: <https://sites.google.com/site/estudandoaquiferos/tipos-de-aquiferos.> Acesso em: 14 de ago. 2020
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O QUE É UM AQUÍFERO Disponível em: <https://www.oeco.org.br/dicionario-ambiental/28001-o-que-e-um-aquifero/.> Acesso em: 14 em ago. 2020
ÁGUA SUBTERRÂNEA Disponível em: <http://www.leb.esalq.usp.br/leb/disciplinas/Fernando/leb1440/Aula%208/apostila%20cefet%20agua%20subterranea.pdf.> Acesso em: 12 de ago. 2020
BRASIL/DEPARTAMENTO NACIONAL DA PRODUÇÃO MINERAL/DNPM. SISTEMA DE INFORMÇÃO HIDROGEOLÓGICA/SIGHIDRO. Disponível em: . Acesso em: 14 ago. 2020.
SUBSURFACE WATER Disponível em: <http://www.kgs.ku.edu/General/Geology/Jackson/05_gw.html> Acesso em: 14 ago. 2020
TÉCNICAS DE REMEDIAÇÃO Disponível em: <https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/100359/1/Cap-2Livro-CA-Silvio-Tavares.pdf> Acesso em: 14 ago. 2020
BOMBEAMENTO E TRATAMENTO DA FASE LIVRE EM AQUÍFERO LITORÂNEO Disponível em: <https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-41522014000400461&lng=en&nrm=iso&tlng=pt> Acesso em: 14 ago. 2020