Análise preliminar do contaminante Geogênico Ferro no aquífero freático do grupo Tremembé,...

LIMA, F. J. ; DINIZ, H. N.;TARGA, M. S. Análise preliminar do contaminante Geogênico Ferro no aquíferofreático do grupo Tremembé, subbacia do Itaim, na área do campus de Ciências Agrárias. Repositório

Eletrônico Ciências Agrárias, Coleção Ciências Ambientais, <http://www.agro.unitau.br/dspace>. p. 1-19,2011.

Análise preliminar do contaminante Geogênico Ferrono aquífero freático do grupo Tremembé, subbaciado Itaim, na área do campus de Ciências Agrárias.

Resumo

O objetivo deste trabalho é apresentar a sondagem inicial das análisesquímicas da água do aquífero freático de cinco piezômetros localizadosno departamento de Agrociências da UNITAU, enfatizando o elementoferro. Os piezômentros onde foram coletados amostras de água foramconstruídos para o monitoramento da recarga e nível da água e, assimcomo as análises química realizadas, fizeram parte do “ProjetoPiloto de Recarga Artificial de Aquíferos, Na BaciaHidrográfica Do Rio Una, Em Taubaté”, coordenado pelo Prof.Dr. Hélio Nóbile Diniz. Os dados apresentados neste, fazemparte do relatório de pesquisa “Projeto Piloto de RecargaArtificial de Aquíferos, Na Bacia Hidrográfica Do Rio Una,Em Taubaté, FASE 2, 3º ANO”. O estudo apresentado neste artigointegra uma etapa do projeto de dissertação de Mestrado em ciênciasambientais - UNITAU, que tem como objetivo maior a proposição de umametodologia de mapeamento dos contaminantes geogênicos do aquíferofreático Tremembé na área da sub bacia do Ribeirão Itaim, no municípiode Taubaté-SP, relacionando-os com as características geográficas egeológicas através da geração de mapas temáticos oriundos do banco dedados de um sistema de informações geográficas (GIS).

Palavras chaves: Aquífero Freático, Contaminantes, Geogênico.

Abstract

The objective of the paper is to present the initial probe ofthe chemical analysis of water table aquifer offive piezometers located in the department of Agrociência UNITAU,emphasizing the element iron. The piezômentros wherethey collected water samples were constructed to monitor the rechargeand the water level and as well as thechemical analysis carriedout were part of the "Pilot Project for Artificial Recharge ofAquifers, In Una River Basin, in Taubaté " coordinatedby Prof. Dr. Hélio Nobile Diniz.The data presented here are part ofthe research report "Pilot Project for ArtificialRecharge of Aquifers, In Una River Basin, in Taubaté, PHASE 2,3rd year." The study presented in this article includes a step ofthe project Master's thesis in environmental sciences - UNITAU, who'sprimary goal is to propose a methodology for mapping

groundwater contaminants geogênicos Tremembé the aquifer in the areaof Ribeirão Itaim sub basin in the city Taubaté-SP, linking them withthe geographical and geological characteristics through the generationof thematic maps from the database of a geographic informationsystem (GIS).

Keywords: Aquifer Groundwater, Contaminants, Geogênico.

Introdução

As análises química da água do aquífero freáticoconstataram a presença dos metais chumbo, ferro, manganês,bário e cromo acima do estabelecido pela resolução 518/2004do Ministério da Saúde. De acordo com Diniz (2008), apresença desses elementos no aquífero freático é deocorrência natural, ou seja, geogênica, encontrados nospacotes sedimentares do substrato geológico. Entretanto, asconcentrações dos elementos na água dos piezômetros variam.Os elementos bário e cromo, excedem os limites da resoluçãosomente em dois dos cincos piezômetros analisados. Chumbo,ferro e manganês excedem os parâmetros em todos ospiezômetros embora com diferentes concentrações. O ferro éo elemento mais abundante encontrado nas análises, porisso, o presente estudo trata de buscar subsídios paradeterminar o comportamento geoquímico do ferro presente nasanálises química do aquífero. Esse procedimento tem suaimportância para a modelagem dos dados que serão mapeadosposteriormente.

Caracterização da Área de Estudo

De acordo com DINIZ (2008) o Departamento deCiências Agrárias da UNITAU situa-se na partesudeste do Município de Taubaté, entre asconfluências do rio Una com ribeirão Itaim, quefazem parte da grande bacia hidrográfica do rioParaíba do Sul. Diniz (2008) descreve que a área do

Departamento de Ciências Agrárias da UNITAU, possuifeição geomorfologica de colinas desenvolvidossobre os sedimentos terciários da Bacia Sedimentarde Taubaté que, por sua vez, ocupa uma área deaproximadamente 3200 km2 (FREITAS, p.10, 2007). Os solossão constituídos por espessos latossolos vermelho-amarelos (LVA40) em relevo de baixa declividade detopos convexos (OLIVEIRA et al., 1999 apud DINIZ,2008). O local apresenta elevada quantidade de chuvas,com exceção do mês de agosto, há excedente hídrico(DINIZ, 2008). No Município de Taubaté possui umamédia multianual de excedente hídrico em torno de410,4 mm, já descontando a água dos processos deevapotranspiração, obtida no período 1993-2002,utilizando dados do Posto MeteorológicoUNITAU/INMET, Estação 83784 (DINIZ, 2008).

Substrato Geológico

A Bacia de Taubaté está localizada no PlanaltoAtlântico, posicionada entre as serras do Mar eMantiqueira, apresentando forma alongada com cerca de 170km de comprimento, largura média de 25 km e espessuramáxima aproximada de sedimentos de 850 m (VIDAL; FERNANDES;KIANG, 2004). De acordo com Freitas (2007) é a maiordepressão tectônica do Rifte Continental do SudesteBrasileiro. As espessuras da Bacia Sedimentar deTaubaté, na área do departamento de Agrociência daUNITAU, encontram-se espessuras em cerca de 200 m(HASUI et al., 1978; MELO et al., 1986 apud DINIZ,2008). Sob esta profundidade ocorrem embasamentosde rochas cristalinas do Complexo Embu, Pré-Cambriana, apresentando em sua composição granitos,xistos e gnaisses (DINIZ, 2008).

Segundo Freitas (2007) estudos realisados pordiversos pesquisadores levantando dados de sondagens,mapas de distribuição das litofácies, linhas sísmicas edados gravimétricos indicam que a bacia possui altos

estruturais internos que delimitam segmentos formando subbacias com alternância de depocentros ao longo do seu eixo.De acordo com (CARNEIRO et al.,1976; RICCOMINI, 1989;FERNANDES, 1993; FERNANDES & CHANG, 2001; 2003 apudFREITAS, 2007, p.10) os altos estruturais de Caçapava ePindamonhangaba são áreas fontes, o primeiro, encontram-seexposições de rochas do embasamento, e o segundo, recobertopor sedimentos, subdividem a bacia de Taubaté em trêscompartimentos alongados de direção NE, sequenciados desudoeste para nordeste respectivamente, São José dosCampos, Taubaté e Aparecida. Souza (2004) apud Diniz(2008),ressalta que falhamentos na direção NW-SE acompanham osaltos estruturais, determinando uma sedimentaçãosintectonica, relacionado com ambiente flúvio-lacustres.

Trabalhos desenvolvidos na bacia por (CARNEIRO et al.,1976) e (ALMEIDA, 1958), demostraram que o pacotesedimentar foi subdividido em duas formações, a FormaçãoCaçapava associada a depósitos fluviais e a FormaçãoTremembé, referente aos pelitos lacustres (VIDAL;FERNANDES; KIANG, 2004). Segundo (RICCOMINI (1989) apudVIDAL; FERNANDES; KIANG, 2004, p.58), o preenchimento dabacia corresponde a duas fases distintas; uma sintectônicaao rifte com deposição dos sedimentos do Grupo Taubaté, eoutra, relacionada a deposição da Formação Pindamonhangabae depósitos aluviais e coluviais.

De acordo com a análise de fáceis e sistemasdeposicionais apresentado por Riccomini (1989) apud Freitas(2008, p. 24) a Formação Tremembé corresponde a um sistemalacustre do tipo Playa-Lake, de idade oligocênica, 650.000anos, período considerado restrito comparando os 10 milhõesde anos do oligoceno. A Formação Tremembé apresentaargilitos verdes maciços, ritmitos de folhelhos e margas,dolomitos arenitos; arenitos com estratificação cruzadasigmoidal e granodecrescência de areia média até silte; earenitos grossos, arcoseanos. (RICCOMINI, 1989, RICCOMINIet al., 1996 apud FREITAS 2007, p.24) (VIDAL; FERNANDES;KIANG, 2004, p.58).

Franco Filho e Souza (1994) apud Diniz (2008,p.4), reconhecem na Bacia Sedimentar de Taubaté,duas unidades a Formação Tremembé. Uma na base,constituída por folhelhos com níveispirobetuminosos e argilitos de cores verdeacinzentadas, com intercalações centimétricas àdecimétricas de arenitos, siltitos e brechasintraformacionais, originadas em ambiente lacustree outra, na parte superior descrevem a FormaçãoCaçapava, que é constituída por sedimentos arenosose siltosos, com intercalações pelíticas, nas corescinza, amarelo e vermelho, originadas em ambientefluvial.

Foto esquerda: talude da rodovia carvalho pintoMunicípio de Taubaté-SP, fáceis de sedimentos de coloraçãoamarelo-avermelhado, nível da pista. Foto direita: RodoviaCarvalho Pinto Taubaté-Caçapava/SP, talude acima do nível dapista, mostrando fáceis cinzas em tons escuros e claros,rosados no topo, fortes linhas de discordância entre camadase ainda pontos amarelados de lateritas fragmentadas. Autorfoto: Flavio Jorge Lima

Aqüíferos da Região

De acordo com Diniz (2008,p.4), “a área doDepartamento de Ciências Agrárias da UNITAUpertence à UGRHI-2 (Unidade de Gerenciamento deRecursos Hídricos do Rio Paraíba do Sul)”. Ainda deacordo com o autor, ocorre, nos terrenos

sedimentares cenozóicos, dois principais tipos deaquíferos; o freático, que compreende a partesaturada dos solos e, portanto mais próximo dasuperficie, e abaixo “sob pressão, variando desemi-confinado a confinado”, situados nas “camadasarenosas e conglomeráticas (porosas e permeáveis)dos sedimentos terciários da Formação Tremembé, doGrupo Taubaté”(DINIZ,2008,p.4).

Foto: Litoteca, contendo amostras dos sedimentos da Formação Tremembécoletados durante a perfuração poço de Extração/Recarga, comprofundidades marcadas de metro em metro (em 23/06/2006). Fonte:(DINIZ, 2008)

Os sentido dos fluxos subterrâneos seguem doaquífero para o rio, são denominados efluente(DAEE, 1977ª apud DINIZ, 2008). As característicashidrogeológicas dos aquíferos são determinadaspelos ambientes de deposição da Bacia Sedimentar deTaubaté. Distinguidos regionalmente em duasunidades de comportamentos hidráulicosdiferenciados, conforme o ambiente de sedimentação(DINIZ, 2008). Segundo DAEE (1977) apud Diniz(2008), a maior parte dos aqüíferos “estão sobcondições freáticas e pouco confinadas, enquanto em

algumas áreas limitadas estão sob pressão, formandoraros aqüíferos confinados”.

Análise físico-químico do Aquífero freático

Diniz (2008), reconhecendo as característicasdos aquíferos da região, livre, semi confinado econfinado, adotou metodologias diferentes paraanalisa-los. Neste trabalho o objeto é o aqüiferofreático, portanto todas às análises estão voltadaspara este. As investigações e ensaios realizadospor Diniz (2008), tiveram como objetivo acaracterização do solo, aquífero freático edeterminação da infiltração das águas pluviais(recarga natural). Desta maneira, Diniz (2008)adotou o seguinte procedimento: coleta de amostrasem profundidades de 0-0,2 m e 0,2-0,4 m, no solo emvários locais da área do Departamento de CiênciasAgrárias da UNITAU e da Fazenda Piloto da Faculdadede Agronomia, nos taludes situados junto à estradaparte sul do Departamento, nas posições topo, meioe base. Determinação de parâmetros físicos do solo;densidade dos grãos, densidade natural e umidade.Também foram realizados ensaios granulométricos etestes de infiltração. Foram construídos seispiezômetros na área (figura 2), sendo dois na mesmaencosta da colina onde foram construídos dois poçostubulares profundos (piezômetros 5 e 6) e quatro nofundo do vale, próximos ao afluente de primeiraordem do ribeirão Itaim (piezômetros 1, 2, 3 e 4)(DINIZ, 2008, p.5-6).

Figura acima (foto-2) - cedida por DINIZ (2008), campus de CiênciasAgrárias, locais dos piezômentros, pontos de coletas de solo e testesde infiltração. Organizado por Hélio Nóbile Diniz.

Os resultados das análises química apresentada porDiniz (2008) foi constatada a presença de elevados níveisde chumbo, ferro e manganês nas amostras coletadas dopoços, comparados com os parâmetros da resolução 518/2004do Ministério da Saúde conforme demonstra a tabela abaixo.

Profundi

Mn(mg/

Ba(mg/

4000,27 0,05

62,46 0,65

600 0,12 0,03 42,78 1,24 0,38

5400,22 0,06

02,24 0,68

4500,75 0,15

07,64 1,21

940 0,08 0,03 25,18 0,83 0,20 Resoluç

518/2004

(M.S) 0,01 0,05 0,30 0,10 0,70Tabela dos geogênicos, dados dispostos em relação profundidade

dos piezômentros enumerados de 1 a 5 de cima para baixorespectivamente, com concentrações e na ultima lina parâmetros daresolução 518/2004. Fonte: Relatório de Pesquisa (Diniz, 2008).Organização: Flavio Jorge Lima.

Geogênico Chumbo

Conforme os dados dispostos na tabela acima aconcentração de chumbo em todas as profundidades excedem osparâmetros de potabilidade.

00.10.20.30.40.50.60.70.8

ConctParâmentro

Figura 1 Concentração de Chumbo. Fonte: Diniz (2008). Organização:Flavio Jorge Lima.

De acordo com a figura 1, o piezômetro 4, deprofundidade de 4,5 m, cota altimétrica de 564m, maispróximo do ribeirão Itaim apresenta a maior concentração doelemento chumbo. O geogênico chumbo foi detectado naamostra possivelmente por causa do decaimento radioativo doelemento tório, encontrado em areias monazíticas dasformações do Grupo Taubaté, intemperizadas e depositadasnas areias quaternárias (DINIZ et ali, 2010, p. 102).Portanto, a concentração de chumbo acima dos limites daportaria 518/2004 não pode ser relacionada às atividadesantrópicas, pois, de acordo com Diniz et ali (2010, p.101-102 grifo nosso) “pode estar associado ao decaimento radioativo doelemento tório (Th→Ce→La→Pb) encontrado nas areiasmonazíticas das formações do Grupo Taubaté[...]”.

Geogênico Ferro

O ferro, também apresentam níveis de concentraçãoacima dos determinados para a qualidade e potabilidadehumana em todos os piezômetros e principalmente nopiezômetro 4, assim como o chumbo.

Piez 1

Piez 2

Piez 3

Piez 4

Piez 5

Concentração

ConcentraçãoParametro

Figura 2 Concentração de Ferro. Fonte: Diniz (2008). Organização:Flavio Jorge Lima.

Segundo Diniz et ali (2010, p.102), o ferro total naságuas subterrâneas tem sua “provável” origem na alteraçãointempérica dos solutos com grande quantidade de ferro-magnésio das rochas cristalinas situadas nas encostas daSerra da Mantiqueira. De acordo com Suguio (1980, p. 185),a gênese dos sedimentos ferruginosos transportado para asbacias sedimentares é um tema de grande discussão. Suguio(1980, p. 185-186) afirma que as melhores condiçõesambientais para o grande transporte de ferro encontram-senas áreas tropicais úmidas, relevo suave com intensaalteração química. Desta maneira os minerais ricos em ferrosão formados em planícies de maré, regiões pantanosas,oceanos localizados em áreas tropicais, bacias profundas eambientes euxínicos (SUGUIO, 1980, p. 185). Ambienteseuxínicos são ambiente marinho ou lacustre, no qual apresença de H2S dissolvido na água inibe a vida(<http://www.prouso.eng.uerj.br/wiki/doku.php?id=ambiente_euxinico>). De acordo com as posições dospiezômetros, principalmente o 4, mais próximo do ribeirão ena área mais plana, está sujeito as condições ambientaisdescritas por Suguio (1980), apresentando a maiorconcentração do elemento ferro.

Geogênico Bário

A concentração de bário acima parâmetros estabelecidoscom base na resolução 518/2004 do Ministério da Saúde, estárestrita ao piezômentro 4 conforme demonstra a figura 3. Noentanto, o piezômetro 3 e 1, ambos na mesma cotaaltimétrica (564m) do piezômetro 4, com profundidade de5,4m e 4 m respectivamente apresentam concentrações muitopróximas do limite tolerável, conforme demostra a figuraabaixo.

Piez 1

Piez 2

Piez 3

Piez 4

Piez 5

00.20.40.60.81

1.21.4

Conct (mg/L)

Conct (mg/L)Parâmetro

Figura 3: Concentração de Bário. Fonte: Diniz (2008). Organização:Flavio Jorge Lima.

Suguio (1980, p. 141) diz que o elemento bário ocorreassociado ao sulfato, a fonte mais comum é conhecido comosulfato bário ou barita, cuja formula química BaSO4, é umdos três sulfatos mais comum encontrado em arenitos,geralmente na forma de cimento. Está categorizado comominerais químicos, encontradas em rochas classificadas comorochas arenáceas.

O raciocínio de Suguio (2008) instiga a comparaçãoentre os níveis de concentração de sulfato com bário, mesmoque ainda não seja nada conclusivo. Cabe ressaltar que asanálises químicas foram realizadas com luz específica paracada elemento. A leitura dos resultados das análisesquímica para o sulfato não excedeu os parâmetros daresolução 518/2004, em nenhum piezômetro com conforme podeser observado na figura 4.

1 2 3 4 5

conct. (mg /L)

conct. (mg /L)Parâmetro

Figura 4: Concentração de Sulfato, os números 1 -5, correspondem aordem inversa dos números do piezômentros. Ex: 1-Piez. 5, 2-Piez 4, 3-Piez 3, 4-Piez. 2, 5 –Piez 1. Fonte: Diniz (2008). Organização: FlavioJorge Lima

A figura 5 confronta diretamente as concentraçõessulfato e bário, facilmente observado que as concentraçõesde sultato são muito baixas em relação aos parâmetros depotabilidade. Cabe lembrar que as quantidades de amostrassão pequenas insuficientes para determinarmos correlaçõesestatística, portanto, nenhuma análise é conclusiva, pois,o rol de dados ainda é insipiente. O que pretende-se aqui éapenas observar através da teoria de Suguio (1980) queafirma com propriedade que o bário está relacionado com ossulfetos.

Piez 5 Piez 4 Piez 3 Piez 2 Piez 1051015202530

Sulfato (mg/L)Bario (mg/L)

Figura 5: Confronto das concentrações de Bario e sulfato encontradosnos piezômentros. Fonte: Diniz (2008). Organização: Flavio Jorge Lima

Visualmente, onde encontra a maior altura da barraazul de sulfato também ocorre a maior concentração debário. Para o restante da série de piezômetro asconcentrações estão variando, na numa proporção inversa dopiezômentro 4, onde há menor altura da barra de sulfato, hámenor concentração de bário. Portanto, o comportamentogeoquímico do bário descrito por Suguio (1980) se confirma,apesar da pequena variação na proporção Sulfato/Bário. Maisuma vez cabe ressaltar, são considerações iniciais baseadasem um pequeno numero de dados, ineficiente para estabelecerum parâmetro preciso da realidade.

Geogênico Manganês

As concentrações de Manganês, aparecem acima dos parâmetrosem todas as 5 séries de piezômetros. Sendo que nopiezômetro 4 os níveis são muito elevados em comparação aosoutros, conforme demonstra a figura 6.

Piez 1

Piez 2

Piez 3

Piez 4

Piez 5

012345678

Concentração

Figura 6: Concentração de Manganês. Fonte: Diniz (2008). Organização:Flavio Jorge Lima.

De acordo Damasceno (2007, p.33) “os minérios demanganês se formam a partir de protominérios originados emambientes sedimentares marinhos ou lagunares, tanto porprecipitação química como por deposição clástica”.Damasceno (2007) salienta que os minerais de manganês porserem decorrentes de diversos estado de valência, possuemalta complexidade química e mineralógica. Apresentam-se emambientes exógenos, co-existindo em Mn2+, Mn3+ e Mn4+. “Porisso, a caracterização tecnológica dos minérios de manganêsnão é tarefa trivial: em geral todos são compostos pormisturas de óxidos (DAMASCENO, 2007, p. 34)”. Mesmo nãosendo fácil determinar o comportamento geoquímico domanganês, sua ocorrência no local de estudo parece óbvia,devido ao ambiente de deposição lacustres que caracteriza aocorrência do elemento e a origem dos sedimentos terciáriosda formação Tremembé que também são lagunares.

Geogênico Cromo

O elemento cromo foi detectado em todas as amostras deágua coletadas nos 5 piezômetros. Porém, sua concentraçãosegue a tendências dos outros elementos, está fortementemarcada na água do piezômetro 4, conforme observa-se nafigura 7.

Piez 1

Piez 2

Piez 3

Piez 4

Piez 5

Concentração

Figura 7: Concentração de Cromo. Fonte: Diniz (2008). Organização:Flavio Jorge Lima.

Segundo Fonseca (? p.18) a origem do elemento cromouniversalmente aceita é a cromita, mineral magmático

intrusivo de cristalização fracionada assentadas porgravidade em fundos de lenções intrusivos. Em rochassedimentares o Cr tem comportamento semelhante ao Fe 3+ eAl3+. O Cr aparece em minerais formando o cátion trivalenteCr3+ , com raio iônico semelhante ao Al3+ e, em particular,ao Fe3+. O elemento também está presente nos silicatos“fora da trama complexa do Si-O”, substituindo o Fe3+ e Al3+

na forma diadócica, a forma mais importante de ocorrênciado Cr litosférico. No entanto, a substituição diadócica deAl3+ pelo Cr3+ somente é possível quando “Al forma grupos[AlO6] na estrutura e não substitui S para formartetraedros de [AlO4]”. O raio do Cr3+ é determinante nasubstituição, por isso não permite a substituição do Si4+

por Cr3+ nos tetraedros [SiO4]. Entretanto, o inversoacontece nos grupos [AlO6] o Al3+ são facilmentesubstituídos pelo Fe3+ e Cr3+. As substituições frequentesnos minerais caracterizam a geoquímica do Cr e Fe. Porém,não se encontra Cr nos feldspatos e nem nos mineraisresiduais, os quais o Al substitui Si nos oxigenadostetraédricos. “É preciso dizer que, apesar da diferença devalência, Cr substitui evidentemente Fe2+ e Mg2+ em muitosminerais (FONSECA, ?,p. 16). Ainda segundo o autor, aquantidade de cromo em sedimentos e rochas sedimentaresacompanhando minério de ferro laterítico é da ordem de 400g/ton, em quartzitos 68 – 200 g/ton e em folhelhos 410 –680 g/ton (FONSECA, ?,p. 16). Portanto a ocorrência decromo no local provavelmente está associada com alaterização do ferro (Fe3+), conforme será demostrado maisadiante.

Considerando a descrição sucinta da ocorrência naturalelementos dos elementos, chumbo, ferro, manganês, bário eCromo, presentes na água do aquífero freático Tremembé,podem de certa forma, serem denominados contaminantesnaturais ou contaminantes geogênicos, pois as ocorrênciasindependem das ações antrópicas e suas origenscorrelacionam com depósitos sedimentares e com os mineraisprimários das áreas fontes. De acordo com Johnson et al(2008), os elementos geogênicos presentes na constituiçãogeológica das rochas, sob certas condições são dissolvidosnos aquíferos. Tendo em vista, que a concentração desses

elementos encontram-se acima dos parâmetros estabelecidospela resolução 518/2004 do ministério da saúde, sãoconsiderados contaminantes.

A meta da futura proposta de mapeamento é avaliar aregionalidade da contaminação natural do aquífero rasofrente aos parâmetros do meio físico, como declividade,espessura do solo, geologia, geomorfologia, estratigrafiaentre outros. Os pontos de coleta para extração dasamostras, será embasada no cadastro de poços rasos ecacimbas do DAEE – Taubaté assim como em levantamentosanteriores realizados por pesquisadores que utilizaram aárea da bacia do ribeirão Itaim como área de estudo. Tendoesses dados em mãos, inicia a pesquisa de campo eposteriormente às análises serão enviadas ao laboratóriopara a caracterização físico-química das águas do aquíferofreático.

Análise da concentração do geogênico ferro.

Gráfico do panorama Geral das concentrações dosGeogênicos (Figura 8), demonstra claramente a presençaelevada de ferro acima da resolução 518/2004 em todas asséries dos piezômetros.

Profundidade (cm)

Pb (mg/L)

Fe (mg/L)

Mn (mg/L)

Ba (mg/L)

Cr (mg/L)

400 0.274105.56 2.46 0.65 0.053

600 0.11642.781.24 0.38

5400.222 103

2.240.68

450 0.745 211.6 7.64 1.210.15

9500.076 25.18 0.83 0.2 0.031

Series5Series4Series3Series2Series1

Figura 8 Panorama geral dos contaminantes geogênicos, seriesrepresentam os respectivos piezometros. Fonte: Diniz(2008).Organização: Flavio Jorge Lima.

O gráfico abaixo (figura 9) demonstra níveis deferro num percentual muito elevado, comparando com osoutros geogênicos em todas as séries dos piezômetros. Opiezômetro 4 (série 4) apresenta elevada concentração detodos os geogênicos. Não é possível afirmar através desimples correlações entre profundidades/concentrações comoo motivo pela grande concentração do elemento ferro. Noentanto, levando em consideração os fatores que controlamas alterações intempéricas como substrato, a profundidadedo aquífero, as cotas altimétricas, condições climáticas etemporais da atmosfera, e pH, chega-se ao domínio dasolução de alteração em que encontram-se as águas dospiezômetro. Relacionando todo as variáveis é possívelcaracterizar e identificar a origem da concentração dogeogênico (TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA.J.,2008, p.144).

1 2 3 4 5

400600 540

105.56 42.78 103211.6

25.180.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Concentração do Geogênico Ferro na série dos

Piezometros 1,2,3,4,5.Porfundidade (cm) Fe (mg/L) Parâmetro mg/l

Figura 9: Concentração individualizada do elemento ferro nas sériesdos piezômetros e respectivas profundidades. Fonte: Diniz (2008).Organização: Flavio Jorge Lima.

Teoricamente os constituintes mais e menos solúveisnas rochas durante a fase solúvel são transportadas pelaságuas que geram o perfil de alteração. Os materiais querestaram do manto de alteração, progressivamente enriqueceos constituintes menos solúveis, por exemplo, o quartzo. Osresultados de precipitações de substâncias dissociadas naságuas, percolam o perfil de alteração interagindo com osminerais primários e modificam sua composição químicaalterando parcialmente sua estrutura resultando em mineraissecundários. Exemplo; oxi-hidroxidos de Fe e de Al (TOLEDO,M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA. J.,2008, p.144-145).Equacionando a teoria acima temos: MINERAL 1 + SOLUÇÃO DEALTERAÇÃO = MINERAL 2 + SOLUÇÃO DE LIXIVIAÇÃO; reaçõessubordinadas às leis de Equilíbrio Químico e oscilações dascondições climáticas (TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.;MELFIA. J.,2008, p.144-145).

Reações do intemperismo são reguladas em função do pH,entre 5-9, ocorre hidratação (ph-5 = acidólise),dissolução, hidrólise e oxidação. No domínio da hidrólise,os silicatos em contato com a água, resulta numa soluçãoalcalina pelo fato de o H4SiO4 estar praticamente

indissociado e as bases dissociadas. Pequenas proporções demoléculas de CO2 no ar, dissolvem em gotas de chuva paraformar ácido carbônico H2CO3. Uma pequena proporção demoléculas de H2CO3 ioniza formando íons de H+ e HCO3

(bicarbonato) formando gotas levemente ácida. A águalevemente ácida dissolve potássio e sílica do feldspato quese combinam em caulinita NEOFORMADA; os íons de hidrogêniosão retidos na água do argilomineral. Sílica, íons depotássio (K+) e de bicarbonato (HCO3 -)são lixiviados emdireção aos rios em maior ou menor grau e provavelmente, emparte de saturação e condução hidráulica do aquíferofreático (TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA.J.,2008, p.145).

CO2 (ar)+H2O→H+ + CO3 (Solução fase líquida naatmosfera)

H+ + CO3+ KAlSi3 O8→Al2Si O5(OH)4 + HCO3- + K+ Si O2

(Solução fase líquida no perfil de alteração dosolo)

A alteração de um feldspato potássio (KAlSi3O8 –microclinio/Ortoclásio) em presença de água e ácidocarbono, com a entrada de H+ na estrutura do mineral,substituindo K+ . O K+ é totalmente eliminado pela soluçãode lixiviação e a Sílica apenas parcialmente. A sílica nãoeliminada recombina-se com o alumínio não eliminado formadoem fase secundária argilosa (caulinita).O íon de H+resultado da ionização da água entra nas estruturasminerais, deslocando principalmente os cátions alcalinos(K+ e Na+) e alcalinos terrosos (Ca2+ e Mg2+),que sãoliberados na solução. A estrutura do mineral na interfacesolído/líquido (solução de alteração) acaba sendo rompida,liberando Si e Al (átomos isolados monômeros, em grupospolímeros) na fase líquida. Recombina-se formandos mineraissecundários (NEOFORMAÇÃO) (TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S.M. B.; MELFIA. J.,2008, p.144-145).

Exemplo: (feldspato ortoclasio) KAlSi3O8→(caulinita) Al4Si4O10(OH)8 (neoformação)

A hidrólise sempre ocorre na faixa de pH 4 – 5 emcondições de renovação das soluções, mantém-se semprediluídas, eliminando componentes solúveis. O grau deeliminação dos elementos substâncias dissolvidas, define aintensidade de hidrólise que pode ser total ou parcial. Nahidrólise total, tomando como exemplo o feldspatosOrtoclasios, 100% da sílica e do potássio são eliminado. Asílica apesar de pouco solúvel na faixa de pH da hidrólisepode ser totalmente eliminada se as soluções depluviosidade alta e drenagem eficiente dos perfis. Oresíduo da hidrólise total do K – feldspato é o hidróxidode alumínio (gibbsita), insolúvel nessa faixa de pH(TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA. J.,2008,p.147).

KAlSi3O8 + 8H2O → Al(OH)3 + 3H4SiO4+ k+ + OH- (TOLEDO, M.C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA. J., 2008, p.146)

Na hidrólise total, além do alumínio, o Ferropermanece no perfil, já que esses dois elementos temcomportamento geoquímico muito semelhante no domíniohidráulico. No processo de eliminação total na sílica eformação de oxi-hidróxido de alumínio e de Ferro denomina-se alitização ou ferralitização (TOLEDO, M. C. M.;OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA. J.,2008, p.147)

A oxidação de alguns elementos podem estar em mais deum estado de oxidação, por exemplo, o ferro, que seencontra nos minerais primários como a biotita, anfibólito,piroxênio, e olivinas sob a forma de Fe2+. E precipita comomineral, a goethita, que é um óxido de ferro hidratado(2FeSio3 + 5H2O +1/2 O2 → 2 FeOOH+2H4SiO4). A goethita podese transformar em hematita por desidratação: 2FeOOH → Fe2O3

+ H2O .O piroxênio rico em ferro, libera sílica e íonsferrosos para a solução. O Ferro ferroso é oxidado pelasmoléculas de oxigênio, formando ferro férrico. Ferroférrico combina com água precipitando produtosferruginosos. O Fe3+ não entra na estrutura da maior partedos argilominerais. Apenas em certas esmectitas

(nontronitas) pode ser encontrado substituindo o Al3+ nascaulinitas. De modo geral, no domínio da hidrólise totalque leva à monossialização, o ferro é individualizado emóxidos e oxi-hidróxido (hematita e goethita,principalmente). Esses minerais conferem às coberturasintempéricas tons de cascalho, vermelho, laranja e amarelo,tão comuns nos solos das zonas tropicais (TOLEDO, M. C. M.;OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA. J.,2008, p.147).

Foto mostra argilito em tom amarelado, pela individualizaçãodo ferro Fe3+ no domínio da hidrólise total, Fe:Si = 1:1monossilialização. (Rodovia Carvalho Pinto, corredorCaçapava-Taubaté).

Genericamente, dá-se o nome de lateritas às formaçõessuperficiais constituídas por oxi-hidróxido de alumínio eferro e por caulinita. Ao conjunto de processosresponsáveis por essas associações minerais,respectivamente, alitização e monossialização, chamado delaterização (TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B.; MELFIA.J.,2008, p. 148).

De acordo com Ribeiro (2006), os principais mineraisde ferro são a hematite (Fe2O3), magnetite (Fe3O4),siderite (FeCO3), pirite (FeS2). Os minerais primáriosdesses últimos, fonte de ferro são: as olivinas, as

piroxenas, as anfíbolas, as micas e as granadas (DEER etal., 1966; REIMANN & CARITAT, 1998 apud RIBEIRO, 2006,p.54). Entretanto o ferro está presente em váriossilicatos e sulfuretos (Fe-Mg-Mn-V-Ti-Sc-S). SegundoRibeiro (2006, p.54) os elevados teores de ferro sãoencontrados em alguns tipos de rochas como os argilitos eos xistos. As concentrações variam da seguinte maneira:Crusta Continental 4,32 %, Crusta Continental Superior 3,09%, Granitos, Granodioritos 2,00 %, Arenitos, Quartzitos1,00 %, Argilitos, Xistos 5,50 % e Solos 3,50 %. Quanto amobilidade do elemento ferro, o autor esclarece que é muitobaixa no domínio da oxidação, em ambiente ácido, neutro-alcalino e redutor. Portanto a principal barreirageoquímica do ferro é a oxidação, o aumento de pH, aprecipitação sob a forma de óxidos, hidróxidos e/ouoxi-hidróxidos de ferro, “co-precipitando muitos outrosmetais”. Sua disponibilidade nos solos depende do pH, doteor em fosfatos e do teor noutros metais (REIMANN &CARITAT, 1998 apud RIBEIRO, 2006,p.54).

No caso das séries de piezômetros analisadas aproporção de ferro pH da água do freático e não solo, comopropõe a observação de Ribeiro (2006), é demostrada nafigura abaixo.

Piez 1 Piez 2 Piez 3 Piez 4 Piez 5

105.5642.78 103 211.6

4.95.3 5.1 5.4

pHConcentração

Figura 10: Proporção de Ferro e pH nas sequencias de piezômetros. Fonte: Diniz (2008). Organização: Flavio

Jorge Lima

A figura 10, não confirma a proporção pH/Ferro, pois abarra de maior concentração de ferro apresenta um pH de5.4, não é o maior numero que é encontrado no piezômetro 5,com concentração de 25,18 mg/L, a menor concentração deferro da série. Provavelmente a concentração de outrosminerais está interferindo na presença do ferro e não o pHda solução.

Considerações finais

Conforme os dados gentilmente cedidos peloProf. Dr. Hélio Nóbile Diniz e suas consideraçõessobre a presença de contaminantes geogênicos noaquífero freático, pode-se considerar que a elevadapresença de Ferro no aquífero freático na área dodepartamento de Ciências Agrárias, é ocasionada nodomínio da hidrólise total, onde provavelmente, háuma sinuosidade da concentração do substratoargilo mineral, conhecido como laterita, comum naregião da bacia sedimentar de Taubaté. Essasinuosidade pode ocorrer numa faixa horizontalmenteextreita, pouco espessa do substrato. Levando adedução da alta concentração está restrita no localdo piezômetro 4, onde ocorreu a maior concentraçãode ferro e dos outros elementos. Outra observaçãocom relação com a profundidade do piezômetro 4,possuir concentrações maiores dos elementos,possivelmente se deve ao fato da proximidade domanto da solução de alteração que concentra-sepróximo a superfície.

O que não significa que as concentrações dogeogênico ferro, assim como dos outros elementos,não possam ser alteradas tanto nos piezômetros maisprofundos quanto nos mais rasos. Essa relaçãopoderia ser observada acompanhando a renovação dasolução de alteração com a precipitação.

Cabe ressaltar que o ambiente redutor, é umabarreira geoquímica para o ferro e conformediscutido acima, as reações no perfil de alteração

seguem as leis Químicas e influências climáticas.Portanto uma provável renovação da solução noperfil de alteração através da precipitaçãoclimática deve alterar as concentrações doselementos conforme varia o nível do aquíferofreático, assim como sua vazão. Tendo em vista aboa condução hidráulica do solo em questão,provavelmente com a renovação da solução dealteração, a entrada de oxigênio através da água eseu pH, é provável que ocorra uma redução do ferrono freático. Todas essas considerações sãomeramente especulativas e iniciais, as relaçõesapresentadas neste trabalho carecem doenriquecimento de dados, o que ocorrerá com odecorrer da pesquisa. Ficou claro que as reações ecomportamento geoquímico dos minerais dependem defatores estáveis e instáveis que demandam de tempopara serem quantificados e qualificados.

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