Caracteização geoquímica e gênese dos principais íons das águas subterrâneas de Porto Alegre, RS

Abstract

As águas subterrâneas do Município de Porto Alegre foram estudadas sob o ponto de vista hidrogeoquímico com o objetivo de reconhecer as características físico-químicas naturais e contaminações e apontar processos genéticos para os principais íons. O trabalho estabelece relações entre a composição química das águas e arcabouço geológico da área, na qual é registrado um sistema aqüífero de natureza fissural, constituído por rochas granítico-gnáissicas, e um de natureza granular, caracterizado por depósitos argilo-arenosos a arenosos de origem flúvio-lacustre, lagunar e aluvionar. O primeiro é denominado Sistema Aqüífero Fraturado Pré-cambriano e o último, Sistema Aqüífero Poroso Cenozóico. Para tanto, foram selecionados 90 poços, com base em critérios geológicos, urbanização e distribuição espacial, para coleta de águas subterrâneas. O resultado hidroquímico mais significativo aponta elevados teores de fluoreto nas águas do Sistema Aqüífero Fraturado, que alcançam valores da ordem de 6 mg/L. A contaminação por aportes antropogênicos nas águas é pontual e está relacionada, em geral, às condições higiênico-sanitárias locais deficientes e problemas construtivos dos poços, o que provoca a ocorrência de nitrato em altos teores, bem como de coliformes fecais. As águas do Sistema Aqüífero Fraturado são classificadas como bicarbonatadas cálcico-sódicas a sódicas, passando a tipos intermediários de composição cloretada-bicarbonatada-cálcico-sódica em conseqüência da mistura com as águas do Sistema Poroso Cenozóico, o que promove o incremento no conteúdo de cloreto, sulfato, sódio, cálcio, magnésio e sólidos totais dissolvidos. O modelamento geoquímico aponta, na maioria das amostras, águas subsaturadas em fluorita e carbonatos e supersaturadas em apatita, quartzo, feldspatos, argilo-minerais, gibsita, zeolitas e goetita. Foram observadas correlações positivas entre flúor-cálcio-bicarbonato-pH, as quais decorrem, provavelmente, da dissolução de fluorita e calcita, presentes em fraturas. O bicarbonato apresenta um crescimento muito acentuado em relação ao cálcio, o que denota a atuação de processos de dissolução de CO₂ nas águas subterrâneas. O quimismo das águas subterrâneas do Sistema Aqüífero Fraturado é independente da composição química e mineralógica dos granitos e gnaisses que o compõem. Esta feição reflete uma interação água-rocha muito restrita neste ambiente, o que determina uma fraca contribuição da rocha no conteúdo da maioria dos elementos dissolvidos na água. É importante destacar que as informações geradas neste trabalho representam elementos importantes para a definição de políticas de planejamento e gerenciamento das águas subterrâneas do Município de Porto Alegre.

The hydrogeochemistry of groundwater in the township of Porto Alegre is studied to determine its physicochemical and chemical properties and possible contamination. The study establishes relations between the chemical composition of the waters and the geological characteristics of the Pre-Cambrian Fractured Aquifer System, granitic-gneissic rocks that are cut by a complex system of tectonic and cooling fractures, mainly in the NW-SE direction. The mixtures with groundwater of the Cenozoic Porous Aquifer System are also considered. This system is characterized by muddy and sandy deposits of fluvial-lacustrine, lagoonal and alluvial origin. The study is developed in 90 wells, selected considering geological, urban and space distribution. The fluoride is enriched in the groundwater of the Fractured Aquifer System, reaching values up to 6 mg/L. The anthropogenic contaminations of the waters are localized and are related, in general, to the deficient hygienic-sanitary conditions, which are responsible for the increased nitrate contents. The waters of the Fractured Aquifer System are classified as calcic-sodic bicarbonated to sodic, through intermediary types of chloride-bicarbonate-calcic-sodic composition due to mixture processes with the waters of the Cenozoic Porous System. These mixture processes promote the increase in chloride, sulfate, sodium, calcium and magnesium contents. Geochemical modeling indicates that in most cases, groundwater is subsatured in relation to the water-fluorite and –carbonates balance and supersatured in relation to the water-apatite, -quartz, -feldspar, -clay minerals, - gibbsite, -zeolite and –goethite balance. The occurrence of fluorite and calcite in fractures suggests that their dissolution is responsible for the positive correlations between fluorine-calcium-bicarbonate-pH. For the calcium-bicarbonate correlation, atmospheric CO₂ and soil CO₂ are considered as contributing to the increased total content of bicarbonate. Apatite seems to contribute to a minor extent to the phosphate content in the groundwater, due to its chemical stability, as shown by geochemical modeling. No chemical variations reflecting the composi- tional differences between the several lithological granitic-gnaissic types existing in the study area were detected. This reflects the complexity of the structural and groundwater circulation patterns and the limited influence of water-rock interactions on the concentration of most of the elements that contribute to the final composition of the water in the Fractured Aquifer System. However, the silicate hydrolysis processes affecting the primary minerals of the granitic-gneissic rocks justify the high silica, aluminum and potassium contents, as well as the lower sodium, calcium and magnesium contents. The information produced by this study provides an important basis for the management and political planning of groundwater development in Porto Alegre.