Uma análise do contexto hidrogeológico e construtivo de um poço

Por: Manoel Gomes

O LEVANTAMENTO DE INFORMAÇÕES EXISTENTES, ALÉM DO PERFIL LITOLÓGICO CONSTRUTIVO DE UM POÇO TUBULAR PROFUNDO, É MUITO IMPORTANTE PARA ELABORAÇÃO DE BONS MODELOS CONCEITUAIS.

Uma análise do contexto hidrogeológico e construtivo de um poço tubular profundo.

(HÍDRIA)- COMECEI um projeto para a regularização de uma captação de águas subterrâneas para um novo cliente. Tratava-se de um poço tubular existente, construído em 1995; e portanto, até a data do início do projeto, o poço tubular contava com 22 anos de operação.

Recebi o perfil do poço artesiano (Figura 01). Foi assim que meu cliente me apresentou ao objeto do projeto. Raramente uso esse nome, e passei a chamá-lo de poço tubular profundo; e como geólogo em hidrogeologia, é claro, o apelo inicial foi verificar o perfil litológico construtivo dele e localizá-lo num mapa geológico. A gente gosta disso; e quando percebi escrevi uma breve análise do contexto hidrogeológico e construtivo do poço para o estudo e para o cliente.

Figura 01
Seção litológica construtiva do poço tubular profundo.

O mapa  geológico (Figura 02) mostrava que a região, situa-se onde estão rochas magmáticas e metamórficas que compõem o chamado Complexo Cristalino de rochas pré cambrianas, e que juntamente com intrusões ali alojadas, servem de embasamento sobre os quais acumularam-se depósitos sedimentares (TQa); e observando atento, o mapa mostrava que esses sedimentos eram bastante expressivos e dominavam grande parte da região, e constituídos  por argilas, siltes e areias argilosas finas, com algumas ocorrências de areias grossas e cascalhos finos.

Vi também, áreas de exposição de xistos migmatíticos (pЄAmx) constituídos por micaxistos e quartzoxistos alternados ritmicamente; e onde as condições geomorfológicas permitiram, ocorriam depósitos aluvionares recentes (Qa) ao longo das principais drenagens, nas margens, fundos de canal e planícies de inundação locais, com litologias variadas, resultantes dos processos de erosão, transporte, e deposição a partir de áreas de fontes diversas.

Figura 02 
Contexto geológico da região do estudo.

Conversando com o cliente sobre os trabalhos anteriores realizados no seu empreendimento, ele me forneceu alguns monitoramentos com medidas de níveis d'água realizadas em poços de monitoramentos lá instalados, que realizou para estudos no contexto do Gerenciamento de Áreas Contaminadas do seu empreendimento.

Com todas essas informações elaborei um modelo conceitual para a hidrogeologia no local. Nesse modelo, propus um sistema hidrogeológico composto pelos sedimentos (TQa) que constituem o chamado Aquífero São Paulo predominantemente argiloso de baixa produtividade hídrica, que está sobreposto aos micaxistos que compõem o embasamento cristalino, e constituem o chamado Aquífero Pré Cambriano de caráter confinado, onde as águas subterrâneas percolam por fraturas disponíveis no meio rochoso.

Nos topos da formação geológica de sedimentos, e mesmo onde afloram as rochas magmáticas e metamórficas do Complexo Cristalino, estabeleceram-se aquíferos locais de características freáticas, rasos e pouco espessos, com fluxo de águas subterrâneas através do meio poroso originado pela alteração intempérica in situ das rochas originais. No local (Figura 03), esse aquífero freático têm seus níveis d'água a cerca de 7,50 metros de profundidade, e fluxo preferencial no sentido de norte a sul.

Figura 03

Mapa de fluxo das águas subterrâneas no empreendimento.

De posse do perfil litológico construtivo do poço (Figura 01), notei que os sedimentos (TQa) ocorrem até a profundidade de 60,50 metros; e a partir daí, até a profundidade final do poço aos 174,00 metros ocorrem rochas do embasamento cristalino do Pré Cambriano (pЄAmx).

A partir dessa descrição realizada durante a perfuração, o poço tubular foi construído com revestimento liso instalado até 87,00 metros, e daí em diante a perfuração prosseguiu na rocha cristalina de embasamento. Foi importante notar, que a instalação obedeceu à época, a norma vigente, que já previa a instalação de pelo menos 20,00 metros de tubo na rocha após a mudança de litologia.

Nessa configuração litológica e construtiva, vê-se então, que o poço tubular capta águas do sistema de fraturas disponíveis na rocha, cujas áreas de recarga estão a grandes distâncias dos pontos de captação dentro da Região Metropolitana de São Paulo; e além de estar confinado naturalmente pelos sedimentos argilosos (TQa), o poço foi construído mantendo-se isolada toda a espessura geológica correspondente a estes sedimentos, de tal forma, que o poço capta água das fraturas profundas e isoladas.

A Investigação Confirmatória

Por: Manoel Gomes

A INVESTIGAÇÃO CONFIRMATÓRIA REALIZADA NUMA ÁREA SUSPEITA DE CONTAMINAÇÃO, DEVE DECLARÁ-LA COMO CONTAMINADA OU NÃO.

(HÍDRIA)- A INVESTIGAÇÃO confirmatória tem como objetivo confirmar ou não a existência de contaminação numa área suspeita de contaminação (AS), e verificar a necessidade de uma investigação detalhada na área.

Área suspeita de contaminação (AS).

A metodologia envolve a execução de um plano de amostragem definido a partir do modelo conceitual inicial elaborado na etapa anterior de avaliação preliminar, onde são definidos os métodos de perfuração, quantidade, profundidade e localização dos pontos de amostragens, como também, as substâncias químicas de interesse, técnicas de amostragem, e preservação das amostras.

Os pontos de amostragens são posicionados estrategicamente, e realizadas as sondagens de reconhecimento e instalações de poços de monitoramentos para amostragens de solos e águas subterrâneas; e as amostras coletadas e preservadas são enviadas aos laboratórios químicos para análises das substâncias químicas de interesse.

De posse dos resultados é feita a interpretação, que consiste na comparação dos valores das concentrações obtidos nas análises químicas, com os valores de concentração estabelecidos em listas padrões de referência definidas pelos órgão ambientais. 

Por fim, o modelo conceitual inicial, deve ser  atualizado com a  localização das fontes de contaminação, fluxo preferencial da água subterrânea, e receptores expostos a contaminação, e a conclusão deverá declarar a área como contaminada (AC) ou não.

A investigação confirmatória encerra o processo de identificação de áreas contaminadas, e no caso da área ser declarada como contaminada, irá fornecer as informações para o planejamento da etapa seguinte de investigação de detalhe, já pertencente ao processo de recuperação de áreas contaminadas, como apresentando no Manual de Gerenciamento de Áreas Contaminadas estabelecido pela CETESB em São Paulo (Figura) de acordo com Decisão de Diretoria 103/2007.

Fluxo das atividades de estudo da etapa de investigação confirmatória.

De âmbito nacional, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), publicou em 22/03/2011 a norma NBR 15515-2 "Passivo Ambiental em Solo e Água Subterrânea Parte 2: Investigação confirmatória”, que estabelece os requisitos necessários para o desenvolvimento de investigação confirmatória em áreas onde foram identificados indícios reais ou potenciais de contaminação de solos e águas subterrâneas após a realização de uma avaliação preliminar, conforme ABNT NBR 15515-1.

A filtração de amostras de águas subterrâneas

Por: Manoel Gomes

A DECISÃO DE FILTRAR OU NÃO AS AMOSTRAS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS É IMPORTANTE PARA AVALIAR A CONCENTRAÇÃO DE METAIS NESSAS ÁGUAS.

(HÍDRIA)- A FILTRAÇÃO ou não de amostras, normalmente é usada para avaliar a concentração de metais totais e dissolvidos nas águas subterrâneas (AS); e os métodos de purga empregados durante as amostragens devem reduzir os distúrbios na coluna d’água do poço de monitoramento (PM) e evitar o arraste de partículas sólidas em suspensão, particularmente quando a amostragem é feita para análise de metais.

Filtragem de amostras.

O sistema de AS normalmente era visto por duas fases: (1) uma imóvel formada pelas rochas/solo, e (2) outra móvel, de água, cujas moléculas dissolvidas na AS são muito menores que 0,1 µm; entretanto, uma visão mais complexa, trata sobre a presença dos colóides, cuja mobilidade nas AS tem sido tratada de forma mais ativa nos últimos anos.

Essas partículas são muito pequenas com diâmetros que variam de 0,1 µm a 10 µm, e podem ser inorgânicas ou orgânicas com composições, cargas, e condições no aquífero que variam ao longo do tempo e espaço; por exemplo, partículas com diâmetros de cerca de 2 µm podem mover-se com a AS, e partículas maiores podem ser prisioneiras nos espaços porosos da matriz devido a gravidade (Figura 01).

Figura 01
Tamanho e classificação das partículas.

As partículas coloidais estão presentes naturalmente nas AS, mas podem ser liberadas, e suas concentrações podem aumentar durante a instalação do PM ou durante os processos de amostragem, sobretudo quando são usados métodos que provocam muita movimentação d’água dentro do poço, do filtro e préfiltro, e na formação geológica. 
Então, deve-se evitar que a fase coloidal intermediária que normalmente estaria imóvel sob condições naturais, aprisionadas na fase imóvel solo/rocha, torne-se móvel devido aos distúrbios provocados no fluxo da AS. 

Nos procedimentos de filtragem para amostragem de metais são usadas membranas de 0,45 µm, e chama-se a atenção que esse diâmetro de poro da membrana situa-se no meio do intervalo dos diâmetros, nos quais estão situados os diâmetros das partículas coloidais  (0,1 a 10 µm) e, portanto, não fornece um corte preciso entre as espécies dissolvidas e coloidais, ainda mais se considerarmos que as características de aquíferos e aquitardes, poços, e condições de amostragens, podem variar largamente. 

O procedimento de filtração de amostras de AS para a análise química remove partículas em suspensão que podem representar um depósito adicional de metais adsorvidos. 
A não filtração exige adição de ácido nítrico para preservação química de amostras, mas que libera os metais adsorvidos para a fase dissolvida, e, serão detectados em quantidades superiores em relação ao conteúdo originalmente dissolvido na amostra e, portanto, a decisão de filtrar a amostra é determinante no momento de se declarar uma área como contaminada. 

A filtração em campo é normalmente usada para remover sedimentos mobilizados durante a construção do PM e na amostragem, pois a inclusão dessas partículas em suspensão pode influenciar nas determinações analíticas, fornecendo resultados elevados e errôneos de substâncias móveis. 

Embora, o procedimento de filtração em campo com filtros de 0,45 m ignorem a presença de partículas coloidais na AS, o diminuto tamanho dos colóides, faz com que estes sejam móveis em vários sistemas de AS, e juntamente com suas elevadas superfícies específicas expostas ao meio, há um incremento das capacidades de sorção; e diante disso, tem-se mostrado que a associação de metais com colóides compreendem um importante mecanismo para transporte desses metais em AS. 
Para a origem e transporte de partículas coloidais nas AS, basicamente são necessários: 

1. Uma fonte dessas partículas no meio; 

1. Condições que promovam a suspensão ou estabilidade das partículas; e 

1. Transporte advectivo sem filtração significativa ou interação superficial. 

O transporte começa com as partículas de tamanho correto a partir da fonte, como por exemplo, substâncias húmicas provenientes da zona vadosa, vírus e bactérias presentes em águas residuárias de fossas sépticas, macromoléculas variadas de lixiviados de aterros, sólidos precipitados a partir de soluções devido a supersaturação de uma fase mineral decorrente de abruptas mudanças na química da água por variações de pH, concentrações de ferro, ou potencial redox; e há também, outras partículas formadas por precipitação que podem ser pequenos metais sólidos ou radionuclídeos que se formam em reações de hidrólise. 

Mas a simples presença de colóides na AS não assegura que eles sejam transportados. Para o transporte é necessário que estejam estáveis. Essa estabilidade é determinada como resultado da competição entre as forças elétricas fracas de Van der Walls que atraem átomos e moléculas. Essas forças são criadas pelas oscilações superficiais na distribuição das cargas positivas e negativas envolvidas, e produzem forças eletrostáticas de atração entre cargas diferentes ou repulsa entre cargas similares. 

A carga superficial é o resultado de imperfeições ou substituições dentro da estrutura cristalina, ou reações de dissociação química na superfície da partícula. As substituições iônicas provocam uma distribuição de carga positivas ou negativas na rede cristalina. Este desbalanceamento de cargas é compensado por uma superfície de íons de carga oposta, que compreendem uma camada adsorvida de composição mutável, pois os íons dessa camada podem ser trocados continuamente por outros íons, e assim desbalanceando as cargas na rede cristalina.

Fonte:
SANTOS FILHO, M. G. dos. Comparação entre resultados analíticos de metais pesados obtidos de amostras não filtradas e filtradas amostradas pelo método de purga por baixa vazão. Uma contribuição ao gerenciamento de áreas contaminadas. In: XIX Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 2016, Campinas. XIC Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 2016.

A Avaliação Preliminar

Por: Manoel Gomes

A AVALIAÇÃO PRELIMINAR É UMA AUDITORIA AMBIENTAL COM OBJETIVO DE DIAGNÓSTICO INICIAL DE ÁREAS COM POTENCIAL DE CONTAMINAÇÕES.

(HÍDRIA)- ESSE DIAGNÓSTICO é realizado através da coleta de dados existentes de diferentes fontes documentais de informação realizadas por diferentes motivos, mas que podem ser úteis nos estudo do histórico e meio-físico; e juntamente, com a realização de inspeções de reconhecimento na área por meio de vistorias detalhadas e entrevistas, é elaborado um modelo conceitual inicial, que é uma síntese das informações obtidas que representa a situação da área quanto a possível contaminação dos solos e águas subterrânea e sua relação com a vizinhança.

Consulta de fontes documentais de informação.

A avaliação preliminar é a etapa que irá fornecer as informações para o planejamento da etapa seguinte de investigação confirmatória, como apresentando no Manual de Gerenciamento de Áreas Contaminadas publicado pela CETESB em São Paulo (Figura 01) de acordo com sua * Decisão de Diretoria nº 38/2007/C de 07 de fevereiro de 2017.

* "Dispõe sobre a aprovação do “Procedimento para a Proteção da Qualidade do Solo e das Águas Subterrâneas”, da revisão do “Procedimento para o Gerenciamento de Áreas Contaminadas” e estabelece “Diretrizes para Gerenciamento de Áreas Contaminadas no Âmbito do Licenciamento Ambiental”, em função da publicação da Lei Estadual nº 13.577/2009 e seu Regulamento, aprovado por meio do Decreto nº 59.263/2013, e dá outras providências".

Figura 01

Fluxo das atividades de estudo da etapa de Avaliação Preliminar.

De âmbito nacional, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), publicou em 10 de dezembro de 2007 a norma NBR 15515-1 "Passivo Ambiental em Solo e Água Subterrânea Parte 1: Avaliação Preliminar", redigida com base na norma americana ASTM 1527 e estabelece os procedimentos mínimos de identificação de passivos ambientais.

O Uso de Poços de Monitoramento

POÇOS DE MONITORAMENTOS SÃO INSTRUMENTOS INSTALADOS DE ACORDO COM O CONHECIMENTO HIDROGEOLÓGICO LOCAL E NORMAS TÉCNICAS PARA ACESSO ÀS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS.

(HÍDRIA)- OS OCEANOS são os maiores reservatórios e repositores de água do planeta, e os rios e lagos os mais importantes reservatórios de água doce disponíveis e de fácil acesso para a população humana. No entanto, são os imensos reservatórios de água subterrânea que armazenam cerca de 30% de toda a água doce. 

As águas armazenadas nesses aquíferos foram, e ainda são extraídas continuamente por populações durante séculos em todas as partes do mundo, sobretudo dos aquíferos não confinados ou freáticos vulneráveis a atividade humana diretamente acima delas, por não possuírem camada de baixa permeabilidade ou impermeáveis sobre elas. 

A água subterrânea representa um dos bens a proteger mais sensível e, ao mesmo tempo, é um importante meio de propagação de plumas de contaminações de áreas contaminadas que pode afetar outros bens a proteger, principalmente a saúde humana. 

As contaminações ocorrem tanto por motivos antrópicos quanto por motivos naturais, e as plumas contaminantes resultantes dessas fontes, são também uma das maiores preocupações ambientais, pois poucas quantidades de líquidos contaminantes geram uma grande quantidade de contaminação. 

A mobilidade dos contaminantes a partir da uma fonte, e sua propagação como uma pluma de contaminação nos solos e águas subterrâneas, está sujeita a mecanismos físico químicos e hidrogeológicos, bastante complexos; por exemplo, os metais pesados como cádmio, cromo, chumbo e mercúrio, apresentam baixa mobilidade em muitos ambientes naturais, mas este comportamento pode ser alterado sob forte mudança nas condições físico químicas (pH e Eh). 

Para os estudos de qualidade, fluxo das águas subterrâneas, e mobilidade dos contaminantes a partir de uma fonte, são utilizados poços de monitoramentos (Figura 01) que são perfurações estrategicamente construídas, de acordo com o conhecimento hidrogeológico local e normas técnicas, que dão acesso às águas subterrâneas para:

• Medidas de nível d’água para elaboração de mapas de fluxo da água subterrânea.

• Realizar ensaios e obter propriedades hidrogeológicas de aquíferos e aquitardes.

• Coletar amostras para caracterização hidroquímica, investigação de contaminação, extensão e migração das plumas dessas contaminações.

Portanto os poços de monitoramento são instrumentos de monitoramento que devem ser projetados e construídos para serem confiáveis e adequados às necessidades de cada projeto.

Figura 01
Seção esquemática de um poço de monitoramento.

Fonte:

SANTOS FILHO, M. G. dos. Comparação entre resultados analíticos de metais pesados obtidos de amostras não filtradas e filtradas amostradas pelo método de purga por baixa vazão. Uma contribuição ao gerenciamento de áreas contaminadas.. In: XIX Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 2016, Campinas. XIC Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 2016.