Águas Subterraneas

Águas Subterraneas

25

SUMÁRIO

Lista de Figuras

02

1. Águas Subterrâneas

03

1.1 Ocorrência e Volume das águas subterrâneas

05

1.2 Qualidade das águas subterrâneas

05

1.3 Uso das águas subterrâneas

06

2. Captação de águas subterrâneas

08

2.1 Poços rasos

08

2.1.1 Poço escavado

08

2.1.2 Ponteiras cravadas

10

2.1.3 Poço a trado

11

2.1.4 Poço radial

11

2.1.5 Galerias

11

2.2 Poços profundos

12

2.2.1 Percussão

12

2.2.2 Rotativos

13

3. Impactos Ambientais sobre as águas subterrâneas

14

3.1 Poluição de águas subterrâneas

14

3.1.1 Fontes pontuais de poluição

17

3.1.2 Fontes lineares de poluição

17

3.1.3 Fontes difusas de poluição

17

3.2 Super exploração de águas subterrâneas

18

4. Outorga

20

4.1 Procedimentos de outorga

20

4.2 Uso insignificante

20

5. O Aqüífero Guarani

20

5.1 Impactos Ambientais sobre o Aqüífero Guarani

21

Conclusão

23

Bibliografia

24

Lista de Figuras

Figura 1 – Ocorrência do lençol freático entre a zona saturada e a zona não saturada................03

Figura 2 – Localização do nível da água subterrânea em relação à zona do solo........................06

Figura 3 – Ocorrência de aqüífero confinado com poço artesiano, não artesiano e comum........09

Figura 4 – Localização do nível potenciométrico e nível do lençol freático................................13

Figura 5 – Poluição do lençol freático por lançamento de esgoto sanitário.................................16

Figura 6 – Interferência de água salgada no lençol freático.........................................................19

Figura 7 – Profundidade do Aqüífero Guarani no território brasileiro........................................21

Figura 8 – Localização do Aqüífero Guarani nos paises sul americanos.....................................22

1. Águas Subterrâneas

Água subterrânea é toda a água que ocorre abaixo da superfície da Terra, preenchendo os poros ou vazios intergranulares das rochas sedimentares, ou as fraturas, 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 umidade 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. 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 fatores:

  1. a presença de argila no solo diminui sua permeabilidade, não permitindo uma grande infiltração;

b)  cobertura vegetal: um solo coberto por vegetação é mais permeável do que um solo desmatado;

c)  inclinação do terreno: em declividades acentuadas a água corre mais rapidamente, diminuindo a possibilidade de infiltração;

d)  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 ação 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 ação da gravidade, atinge as zonas mais profundas do subsolo, constituindo a zona saturada.

Figura 1 – Ocorrência do lençol freático entre a zona saturada e a zona não saturada.

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 fenômeno da transpiração pelas raízes das plantas, de filtração e de autodepuração da água. Dentro desta zona encontra-se:

a)  Zona de umidade 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.

b)  Zona intermediária: região compreendida entre a zona de umidade do solo e da franja capilar, com umidade 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.

c)  Franja de capilaridade: é a região mais próxima ao nível d’água do lençol freático, onde a umidade é maior devido à presença da zona saturada logo abaixo.

Zona saturada: é a região abaixo da zona não saturada onde os poros ou fraturas da rocha estão totalmente preenchidos por água. As águas atingem esta zona por gravidade, através dos poros ou fraturas 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 deságua nos rios, perenizando-os durante os períodos de estiagem, com uma contribuição multianual média da ordem de 13.000 km3/ano, ou deságua diretamente 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.

1.1 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 inter-relacionam 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 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 estaria assim distribuída: 65.000 km3 constituindo a umidade 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 fraturas 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 extração econômica 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.

1.2 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 iônica, decaimento radioativo, remoção de sólidos em suspensão, neutralização de pH em meio poroso, entre outros) e bacteriológicos (eliminação de microorganismos devido à ausência de nutrientes e oxigênio que os viabilizem) que agindo sobre a água, modificam as suas características adquiridas anteriormente, tornando-a particularmente mais adequada ao consumo humano.

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 diretamente pelas litologias atravessadas, sendo que o teor de substâncias dissolvidas nas águas subterrâneas vai aumentando à medida que prossegue no seu movimento.

Figura 2 – Localização do nível da água subterrânea em relação à zona do solo.

As águas subterrâneas apresentam algumas propriedades que tornam o seu uso mais vantajoso em relação ao das águas dos rios: 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 extração 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 proteção contra agentes poluidores; o uso do recurso aumenta a reserva e melhora a qualidade; possibilitam a implantação de projetos de abastecimento à medida da necessidade.

1.3 Uso das Águas Subterrâneas

A exploração de água subterrânea está condicionada a fatores quantitativos, qualitativos e econômicos:

a) Quantidade: intimamente ligada à condutividade hidráulica e ao coeficiente de armazenamento dos terrenos. Os aqüíferos têm diferentes taxas de recarga, alguns deles se recuperam lentamente e em outros a recuperação é mais regular;

b) Qualidade: influenciada pela composição das rochas e condições climáticas e de renovação das águas;

c) Econômico: depende da profundidade do aqüífero e das condições de bombeamento.

Contudo, o aproveitamento das águas subterrâneas data de tempos antigos e sua evolução tem acompanhado a própria evolução da humanidade, sendo que o seu crescente uso se deve ao melhoramento das técnicas de construção de poços e dos métodos de bombeamento, permitindo a extração de água em volumes e profundidades cada vez maiores e possibilitando o suprimento de água a cidades, indústrias, projetos 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.

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 atividades 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 UNESCO estimava, em 1992, que 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 recurso hídrico 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.

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 aqüíferos por sobrexploração 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.

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 freqüência, água de poços profundos. O maior volume de água ainda é, todavia, destinado ao abastecimento público. Importantes cidades do país dependem integral ou parcialmente da água subterrânea para abastecimento, como, por exemplo: Ribeirão Preto (SP), Mossoró e Natal (RN), Maceió (AL), Região Metropolitana de Recife (PE) e Barreiras (BA). No Maranhão, mais de 70% das cidades são abastecidas por águas subterrâneas, e em São Paulo e no Piauí esse percentual alcança 80%. As águas subterrâneas termais estimulam o turismo em cidades como Caldas Novas em Goiás, Araxá e Poços de Caldas em Minas Gerais. Além disso, atualmente, a água mineral é amplamente usada pelas populações dos centros urbanos, por sua qualidade.

Mesmo em casos de elevado teor salino, como nas áreas de ocorrência dos sistemas aqüíferos fissurados do semi-árido nordestino, as águas subterrâneas constituem, não raro, a única fonte de suprimento permanente.

Aproximadamente 61 % da população brasileira é abastecida, para fins domésticos, com água subterrânea, sendo que 6% se auto-abastece das águas de poços rasos, 12% de nascentes ou fontes e 43% de poços profundos. Portanto, o número de poços tubulares em operação no Brasil está estimado em cerca de 300.000, com um número anual de perfurações de aproximadamente 10.000, o que pode ser considerado irrisório diante das necessidades de água potável das populações e se comparado com outros países.

Os estados com maior número de poços perfurados são: São Paulo (40.000), Bahia, Rio Grande do Sul, Ceará e Piauí.

2. Captação de Águas Subterrânea

Toda perfuração através da qual obtemos águas subterrâneas é, genericamente, chamada de poço. Há muitas formas de classificá-los. Adotando uma classificação baseada em sua profundidade, pois a mesma determina, de uma forma geral, o método construtivo, além de ser um fator importante nas considerações sobre poluição da água subterrânea.

2.1 Poços rasos:

2.1.1 Poço escavado

É a mais antiga forma de exploração da água subterrânea, estando presente em civilizações muito antigas. São poços cilíndricos, abertos manualmente, com o uso de picareta e pá. Às vezes são usados fogachos (pólvora) para romper blocos de rocha mais resistentes. Entretanto, este expediente é desaconselhável em virtude do perigo que acarreta, sendo proibido por lei a pessoas não autorizadas a lidar com explosivos. Poço escavado é o tipo mais utilizado pela população rural brasileira e, recebe nomes distintos, dependendo da região: cisterna, cacimba, cacimbão, poço amazonas, poço caipira, ou simplesmente poço. Só podem ser escavados em materiais não muito resistentes, geralmente solo e depósitos sedimentares pouco consolidadas. Certos arenitos friáveis podem ser escavados manualmente.

Para que o operário possa trabalhar no fundo do poço, seu diâmetro deve ser grande, indo de 1 a 2 metros, em média 1,50 metros. À medida que o buraco se aprofunda são necessários pelo menos dois operários. Um fica no fundo do poço escavando enquanto o outro fica na superfície, retirando o material através de balde preso à ponta de uma corda que vai sendo enrolada num sarilho. O sarilho nada mais é do que um eixo que gira sobre duas forquilhas, acionado por uma manivela. Após atingir o nível d’água, a escavação continua, até que não se consiga mais esvaziar a água que está afluindo ao poço.

Os poceiros profissionais possuem algumas ferramentas que aumentam a segurança do trabalho, como o sarilho mecânico, com trava que não permite seu retorno acidental.

Figura 3 – Ocorrência de aqüífero confinado com poço artesiano, não artesiano e comum.

É um trabalho muito perigoso e só deve ser feito por pessoa treinada. Os cuidados a serem tomados no processo são:

a) evitar o uso de bebida alcoólica e as jornadas longas, pois elas diminuem o grau de atenção necessário;

b) sempre trabalhar em dupla, estando o operário da superfície responsável pelo que está no fundo;

c) estar sempre atento para possíveis emanações gasosas no fundo do poço, algumas podendo ser explosivas ou tóxicas;

d) sempre dar preferência pelo revestimento das paredes à medida que o poço se aprofunda, pois qualquer desmoronamento soterrará quem estiver embaixo. Um método utilizado é o uso de anéis de concreto armado, com 60 centímetros de altura, que vão descendo à medida que a terra que o sustenta vai sendo cavada. O primeiro anel tem a borda inferior chanfrada para facilitar seu deslocamento e, assim como o segundo anel, possui furos para a entrada lateral de água. Tijolos também poderão ser usados para revestir a parede da escavação.

e) trabalhar com capacete de segurança e sempre manter dentro do poço uma tábua que possa ser colocada como cobertura de proteção ao operário que estiver no fundo, pois qualquer acidente no levantamento do balde cheio de terra pode ser fatal;

f) muita atenção deve ter o operário que estiver acionando a manivela do sarilho, pois se a mesma escapar de sua mão quando estiver sendo içado, ela girará ao contrário com grande força, atingindo o operador nas partes superiores do corpo, normalmente na face.

Após a construção o poço deve ser bem fechado, erguendo-se uma proteção de tijolo acima do nível do terreno e cimentando o solo ao redor do mesmo. Isto evita a entrada de água contaminada da superfície e a queda de objetos e animais em geral.

2.1.2 Ponteiras cravadas

Ponteira é uma haste perfurada, revestida por tela, com terminação cônica e que é cravada no terreno, através da qual se pode retirar água com bomba de sucção. Muito popular, só funciona em aqüíferos muito rasos. Muito usadas em obras de engenharia civil para o rebaixamento do lençol freático.

É necessário que os segmentos de tubos que foram conectados na ponteira, sejam bem vedados para não entrar ar, o que impediria a água de subir. Em geral estes poços possuem de 4 a 5 centímetros de diâmetro.

Estas ponteiras são muito versáteis, e é uma boa opção para um poço de baixo custo. Caso a necessidade de água aumente pode-se cravar mais ponteiras, mantendo uma distância segura para evitar as interferências dos cones de depressão.

As principais limitações são:

a) como a água é extraída por sucção, isto é, extração passiva, a profundidade máxima de extração alcançada é dada pela pressão atmosférica. No nível do mar esta profundidade é de cerca de 6 (seis) metros, diminuindo com a altitude.

b) é indicada para terrenos arenosos homogêneos. Qualquer seixo ou bloco de pedra um pouco maior encontrado, quando se estiver cravando, impedirá que a ponteira desça. Da mesma forma solos argilosos oferecem muita resistência à penetração. Para facilitar a penetração pode-se injetar água no tubo na medida em que o mesmo vai sendo cravado.

2.1.3 Poço a trado

Trado é uma ferramenta composta de uma caçamba cilíndrica, com aberturas laterais cortantes, rosqueada a uma haste de ferro terminada em T e que penetra no solo através de movimentos giratórios, realizados por um operário (trado manual) ou por um motor (trado mecânico). Há no mercado trados com diâmetro variando de 5 a 24 centímetros.

Quanto maior for o diâmetro do trado, mais pesado ficará o serviço.

O poço é perfurado lentamente, pois após algumas voltas o operador tem que levantar a ferramenta para retirar o solo preso na caçamba. À medida que a profundidade aumenta são acrescentados novos segmentos de cano galvanizado na haste, que se tornará, portanto mais pesada. Ao atingir o nível freático é necessário descer um ou mais tubos que protejam a parede do poço, evitando seu desmoronamento. Para continuar a perfuração na zona saturada é necessário diminuir o diâmetro da caçamba para poder perfurar por dentro do tubo de revestimento. Quando o poço começa a produzir muita água, o avanço se torna muito difícil, pois há a formação de lama no fundo, tornando-se quase impossível a retirada do material. Após ter atingido a máxima profundidade possível da zona saturada, coloca-se um tubo de fundo cego e furos na lateral, que servirá como filtro e elemento de contenção das paredes da escavação.

2.1.4 Poço radial

São poços escavados, de diâmetro maior do que o normal (3 a 4 metros) nos quais foram cravadas ponteiras ou aberto drenos horizontais em sua parte inferior, num arranjo radial. Isto permite aumentar grandemente a área de captação de água, elevando a produtividade do poço bem mais do que se fosse meramente escavado. Uma das vantagens deste método é que permite que se faça o desenvolvimento do poço, isto é, usar processos que aumentam a permeabilidade do aqüífero ao redor das ponteiras ou drenos.

Uma forma rudimentar de desenvolver um poço é provocar uma grande agitação da água de forma a extrair o sedimento fino que fica entre os grãos maiores. Isto pode ser conseguido com o uso de uma ferramenta (pistão) que ao ser enfiado e retirado repetidamente, num movimento de vai e vem, provoca grande agitação da água e a retirada das partículas finas. Para facilitar a desagregação dos grumos de partículas finas podem ser utilizadas substâncias químicas especiais, não tóxicas. Para que um poço possa ser desenvolvido é necessário que o diâmetro dos orifícios filtrantes da ponteira ou do dreno sejam adequados à granulometria do material perfurado, e permita que somente as partículas mais finas passem, caso contrário ele estará sempre produzindo areia junto com a água.

2.1.5 Galerias

Apesar de não serem exatamente poços, as galerias por serem importantes em certas regiões montanhosas. Estas galerias são túneis cavados horizontalmente nas encostas até se encontrar o substrato rochoso, por onde, circula a água de infiltração. Uma vez encontrada uma região onde esteja havendo suficiente infiltração, cava-se uma pequena bacia de captação a partir da qual a água é levada para fora, através de tubos e por gravidade. Como a saída de água passa a ser constante, é necessária a construção de reservatório para armazená-la.

Uma das grandes vantagens destas galerias é que fornecem água por gravidade, o que implica numa grande economia de energia. Na verdade são verdadeiras nascentes artificiais.

A largura e altura destas galerias são o suficiente para que um homem possa ali se movimentar carregando um carrinho de mão, com o qual é retirado o solo escavado. Seu teto é abobadado. Após a construção e colocação de um tubo resistente como dreno, qualquer desmoronamento do teto não prejudicará a continuidade da saída da água.

É um serviço extremamente perigoso e só deve ser feito por pessoas muito treinadas e conhecedoras da técnica.

2.2 Poços profundos

São poços perfurados com máquinas, com profundidades que variam de 40 a 1000 metros. Em alguns casos profundidades maiores são atingidas quando se procura a produção de água aquecida pelo geotermalismo.

A perfuração de um poço demanda conhecimento técnico especializado. Em linhas gerais podemos dizer que um poço profundo ideal é constituído das seguintes partes:

a) o furo propriamente dito, que pode variar de 10 a 30 centímetros de diâmetro.

b) um tubo de revestimento, cuja finalidade é conter as paredes do poço. Em formações pouco resistentes, perfuradas com ferramenta de percussão, este tubo de revestimento vai sendo colocado na medida em que o poço vai se aprofundando. Nos poços perfurados por ferramentas rotativas, a lama impede a queda das paredes e o revestimento é colocado só no final.

c) uma seção final (filtro) do tubo de revestimento perfurada ou ranhurada, por onde a água passa do aqüífero para o tubo. Em alguns casos pode haver também seções intermediárias filtrantes, colocadas para aproveitar entradas superiores de água, que podem ser do mesmo aqüífero ou de camadas superiores.

d) uma camada de material arenoso (granular) que preenche o espaço anular entre o poço e seu revestimento ou filtro. Este material é chamado de pré-filtro e tem como finalidade permitir o aumento da área de abertura das fendas do filtro, ao mesmo tempo em que retém as partículas do aqüífero, principalmente quando estas são muito finas.

2.2.1 Percussão:

A rocha é perfurada através da batida constante de uma ferramenta chamada trépano, presa a um cabo de aço, que é movimentado para cima e para baixo, através de um balancim acionado por motor. As pancadas do trépano esmigalham a rocha e os fragmentos resultantes, misturados com água do próprio poço ou colocados se este ainda estiver seco, dá origem a uma lama. Estes são retirados do poço através de uma ferramenta chamada caçamba. Esta lama que se forma além de facilitar a retirada do material triturado serve como meio de refrigeração do trépano. A perfuração por percussão é indicada para formações bem consolidadas ou rochas duras, e profundidades não superiores a 250 metros. Em formações pouco consolidadas as paredes podem entrar em colapso, o que obriga o uso de revestimento à medida que o poço se aprofunda, o que cria dificuldades adicionais para a continuidade do trabalho.

Figura 4 – Localização do nível potenciométrico e nível do lençol freático

2.2.2 Rotativa:

A perfuração se dá através do movimento rotatório de uma broca, ao mesmo tempo em que se faz circular lama no poço. Esta lama além de servir para trazer o material triturado para cima, serve para refrigerar a ferramenta de corte e para manter uma pressão contínua dentro do poço, de forma a conter suas paredes, evitando assim seu colapso. A lama poderá ser injetada pelo furo central da haste de perfuração, subindo pelo espaço anelar, ou vice versa. Este método é indicado para formações moles e grandes profundidades. O revestimento do poço é feito no final, antes de bombear toda a lama.

A escolha da ferramenta certa é uma etapa importante no processo, pois a escolha errada implica em maior tempo de perfuração, desgastes excessivos da ferramenta e dos equipamentos, em geral maiores gastos com mão de obra, e perigos potenciais de perda do trabalho devido ao colapso das paredes ou da retenção da ferramenta no fundo do poço.

3. Impactos Ambientais sobre as águas subterrâneas

O manancial subterrâneo acha-se relativamente melhor protegido dos agentes de poluição que afetam rapidamente a qualidade das águas dos rios, na medida em que ocorre sob uma zona não saturada (aqüífero livre), ou está protegido por uma camada relativamente pouco permeável (aqüífero confinado). Mesmo assim, está sujeito a impactos ambientais.

Embora a água subterrânea seja um recurso menos susceptível aos impactos da atividade antrópica comparativamente ao manancial superficial, há dois problemas que podem afetá-la: a poluição e a super-exploração.

3.1 Poluição de águas subterrâneas

A poluição 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. A poluição 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; poluição por água salina advinda do mar em aqüíferos costeiros, por aterros sanitários e lixões; uso indevido de fertilizantes nitrogenados; entre outros.

Inúmeras atividades do homem introduzem no meio ambiente substâncias ou características físicas que ali não existiam antes, ou que existiam em quantidades diferentes. A este processo chamamos de poluição. Assim como as atividades desenvolvidas pela humanidade são muito variáveis, também o são as formas e níveis de poluição.

Estas mudanças de características do meio físico poderão refletir de formas diferentes sobre a biota local, podendo ser prejudicial a algumas espécies e não a outras. De qualquer forma, considerando as interdependências das várias espécies, estas modificações levam sempre a desequilíbrios ecológicos. Resta saber quão intenso é este desequilíbrio e se é possível ser assimilado sem conseqüências catastróficas. Em países europeus o uso intensivo de defensivos agrícolas levou a uma diminuição dos microorganismos e insetos do solo a ponto de estar retardando a reciclagem das fezes animais.

No geral os depósitos de água subterrânea são bem mais resistentes aos processos poluidores dos que os de água superficial, pois a camada de solo sobrejacente atua como filtro físico e químico. A facilidade de um poluente atingir a água subterrânea dependerá dos seguintes fatores:

a) tipo de aqüífero.

Os aqüíferos freáticos são mais vulneráveis do que os confinados ou semiconfinados. Aqüíferos porosos são mais resistentes dos que os fissurais, e entre estes os mais vulneráveis são os cársticos.

b) profundidade do nível estático: (espessura da zona de aeração)

Como esta zona atua como um reator físico-químico, sua espessura tem papel importante. Espessuras maiores permitirão maior tempo de filtragem, além do que aumentarão o tempo de exposição do poluente aos agentes oxidantes e adsorventes presentes na zona de aeração.

c) permeabilidade da zona de aeração e do aqüífero.

A permeabilidade da zona de aeração é fundamental quando se pensa em poluição. Uma zona de aeração impermeável ou pouco permeável é uma barreira à penetração de poluentes no aqüífero. Aqüíferos extensos podem estar parcialmente recobertos por camadas impermeáveis em algumas áreas enquanto em outras acontece o inverso. Estas áreas de maior permeabilidade atuam como zona de recarga e têm uma importância fundamental em seu gerenciamento.

Por outro lado, alta permeabilidade (transmissividade) permite uma rápida difusão da poluição. O avanço da mancha poluidora poderá ser acelerado pela exploração do aqüífero, na medida em que aumenta a velocidade do fluxo subterrâneo em direção às áreas onde está havendo a retirada de água. No caso de aqüíferos litorâneos, a superexploração poderá levar à ruptura do frágil equilíbrio existente entre água doce e água salgada, produzindo o que se convencionou chamar de intrusão de água salgada.

d) teor de matéria orgânica existente sobre o solo.

A matéria orgânica tem grande capacidade de adsorver uma gama variada de metais pesados e moléculas orgânicas. Estudos no Estado do Paraná, onde está muito difundida a técnica do plantio direto, têm mostrado que o aumento do teor de matéria orgânica no solo tem sido responsável por uma grande diminuição do impacto ambiental da agricultura. Têm diminuído a quantidade de nitrato e sedimentos carregados para os cursos d’água. Isto tem modificado o próprio aspecto da água da represa de Itaipu.

e) tipo dos óxidos e minerais de argila existentes no solo.

Sabe-se que estes compostos, por suas cargas químicas superficiais, têm grande capacidade de reter uma série de elementos e compostos.

Na poluição de um solo por nitrato, sabe-se que o manejo de fertilizantes, com adição de gesso ao solo, facilita a reciclagem do nitrogênio pelos vegetais e, consequentemente, a penetração do nitrato no solo é menor. Da mesma forma, a mobilidade dos íons nitratos é muito dependente do balanço de cargas. Solos com balanço positivo de cargas suportam mais nitrato. Neste particular, é de se notar que nos solos tropicais os minerais predominantes são óxidos de ferro e alumínio e caolinita, que possuem significantes cargas positivas, o que permite interação do tipo íon-íon (interação forte) com uma gama variada de produto que devem sua atividade pesticida a grupos moleculares iônicos e polares.

Um poluente após atingir o solo, poderá passar por uma série reações químicas, bioquímicas, fotoquímicas e inter-relações físicas com os constituintes do solo antes de atingir a água subterrânea. Estas reações poderão neutralizar, modificar ou retardar a ação poluente. Em muitas situações a biotransformação e a decomposição ambiental dos compostos fitossanitários pode conduzir à formação de produtos com uma ação tóxica aguda mais intensa ou, então, possuidores de efeitos injuriosos não caracterizados nas moléculas precursoras. Exemplos: Dimetoato, um organofosforado, degrada-se em dimetoxon, cerca de 75 a 100 vezes mais tóxico. O malation produz, por decomposição, o 0,0,0-trimetilfosforotioato, que apresenta uma ação direta extremamente injuriosa no sistema nervoso central e nos pulmões, provocando hipotermia e queda no ritmo respiratório.

Figura 5 – Poluição do lençol freático por lançamento de esgoto sanitário em fossa séptica.

Os processos que agem sobre os poluentes que atingem o solo podem ser agrupados nas seguintes categorias:

a) adsorção-desorção

b) ácido-base

c) solução-precipitação

d) oxidação-redução

e) associação iônica (complexação)

f) síntese celular microbiana

Decaimento radioativo

A poluição capaz de atingir as águas subterrâneas pode ter origem variada. Considerando que os aqüíferos são corpos tridimensionais, em geral extensos e profundos, diferentemente, portanto dos cursos d’água, a forma da fonte poluidora tem importância fundamental nos estudos de impacto ambiental.

3.1.1 Fontes pontuais de poluição:

São as que atingem o aqüífero através de um ponto. Exemplos: sumidouros de esgotos domésticos, comuns em comunidades rurais, aterros sanitários, vazamentos de depósitos de produtos químicos, vazamentos de dutos transportadores de esgotos domésticos ou produtos químicos. Estas fontes são responsáveis por poluições altamente concentradas na forma de plumas.

3.1.2 Fontes lineares de poluição

São as provocadas pela infiltração de águas superficiais de rios e canais contaminados. A possibilidade de esta poluição ocorrer dependerá do sentido de fluxo hidráulico existente entre o curso d’água e o aqüífero subjacente. É necessário enfatizar que, ao longo de um mesmo curso, há lugares onde o fluxo se dá do aqüífero para o talvegue e outros onde se passa o inverso, isto é, as águas do rio se infiltram em direção ao aqüífero. A existência de poços profundos em funcionamento nas proximidades do curso d’água poderá forçar a infiltração de água contaminada no aqüífero invertendo o seu fluxo ou aumentando sua velocidade.

3.1.3 Fontes difusas de poluição

São as que contaminam áreas extensas. Normalmente são devidas a poluentes transportados por correntes aéreas, chuva e pela atividade agrícola. Em aglomerados urbanos, onde não haja rede de esgotamento sanitário, as fossas sépticas e sumidouros estão de tal forma regularmente espaçada que o conjunto acaba por ser uma fonte difusa de poluição. As poluições provenientes das fontes difusas se caracterizam por ser de baixa concentração e atingir grandes áreas.

A vulnerabilidade de um aqüífero refere-se ao seu grau de proteção natural às possíveis ameaças de poluição potencial, e depende das características litológicas e hidrogeológicas dos estratos que o separam da fonte de poluição (geralmente superficial), e dos gradientes hidráulicos que determinam os fluxos e o transporte das substâncias contaminantes através dos sucessivos estratos e dentro do aqüífero.

A poluição 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 aqüíferos. A poluição 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 poluição provocada por produtos químicos, que acarretam danos muitas vezes irreversíveis, causando enormes prejuízos, à medida que impossibilita o uso das águas subterrâneas em grandes áreas.

3.2 Super exploração das águas subterrâneas

A super-exploração ocorre quando a extração de água subterrânea ultrapassa os limites de produção do aqüífero, provocando danos ao meio ambiente ou para o próprio recurso, como aumento nos custos de bombeamento, escassez de água, indução de água contaminada e problemas geotécnicos de subsidência (compactação diferenciada do terreno, causando o colapso de construções civis). Iniciando um processo de rebaixamento do nível potenciométrico que irá provocar danos ao meio ambiente ou para o próprio recurso. Portanto, a água subterrânea pode ser retirada de forma permanente e em volumes constantes, por muitos anos, desde que esteja condicionada a estudos prévios do volume armazenado no subsolo e das condições climáticas e geológicas de reposição.

Além da exaustão do aqüífero, a superexplotação pode provocar:

a) indução de água contaminada causada pelo deslocamento da pluma de poluição para locais do aqüífero;

b) 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;

c) avanço da cunha salina definida como o avanço da água do mar em subsuperfície sobre a água doce, salinizando o aqüífero, em áreas litorâneas. Sem dúvida, a maioria dos aqüíferos costeiros são suscetíveis à intrusão salina, que geralmente resulta da sobrexplotação 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, no Recife.

O desenvolvimento de poderosas bombas elétricas e a diesel permitiu a capacidade de extrair água dos aqüíferos com maior rapidez do que é substituída pela chuva, sem considerar, ainda, que os aqüíferos têm diferentes taxas de recarga, alguns com recuperação mais lenta que outros.

Calcula-se que a extração anual dos aqüíferos é de 160 bilhões de metros cúbicos (160 trilhões de litros) no mundo.

Em quase todos os continentes, muitos dos principais aqüíferos 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.

Existem diversos exemplos no mundo de esgotamento de aqüíferos por superexplotação para uso em irrigação. O esgotamento das águas subterrâneas já provocou o afundamento dos solos situados sobre os aqüíferos na cidade do México e na Califórnia, Estados Unidos, assim como em outros países.

Figura 6 – Interferência de água salgada no lençol freático.

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 problemas de superexplotação. Outro fator que está provocando o comprometimento da qualidade e disponibilidade hídrica dos aqüíferos reside na ocupação inadequada de suas áreas de recarga.

Nos Estados Unidos, verificou-se que o maior aqüífero 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. Muitos fazendeiros nas pradarias altas estão abandonando a agricultura irrigada ao se conscientizarem das conseqüências de um bombeamento excessivo e de que a água não é um recurso inesgotável.

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 poluição 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. Além disso, conhecer a disponibilidade dos sistemas aqüíferos e a qualidade de suas águas é primordial ao estabelecimento de política de gestão das águas subterrâneas.

4. Outorga

4.1 Procedimentos de outorga

É o instrumento legal que assegura ao usuário o direito de utilizar os recursos hídricos. Através da outorga, o IGAM executa a gestão quantitativa e qualitativa do uso da água, emitindo autorização para captações e lançamentos, bem como para quaisquer intervenções nos rios, ribeirões e córregos.

A outorga não dá ao usuário a propriedade de água ou sua alienação, mas o simples direito de seu uso. Portanto, a outorga poderá ser suspensa, parcial ou totalmente, em casos extremos de escassez ou de não cumprimento pelo outorgado dos termos de outorga previstos nas regulamentações, ou por necessidade premente de se atenderem os usos prioritários e de interesse coletivo.

Em Minas Gerais, os usuários de recursos hídricos, de qualquer setor, devem solicitar ao IGAM a outorga de águas de domínio do Estado. Para o uso de águas de rios de domínio da União, a concessão deve ser solicitada à Agência Nacional de Águas (ANA).

São de domínio estadual as águas subterrâneas e as águas superficiais dos cursos de água que escoam desde sua nascente até a foz passando apenas por um Estado. São de domínio da União as águas dos rios e lagos que banham mais de um estado, fazem limite entre estados ou entre o território do Brasil e o de um país vizinho.

4.2 Uso Insignificante

Algumas captações de águas superficiais e/ou subterrâneas, bem como acumulações de águas superficiais, não estão sujeitas à outorga. Elas são consideradas de uso insignificante.

O procedimento inicial para o cadastro de uso insignificante são os mesmos para a solicitação de outorga.

5. O Aqüífero Guarani

O Aqüífero Guarani é a principal reserva subterrânea de água doce da América do Sul e um dos maiores sistemas aqüíferos do mundo, ocupando uma área total de 1,2 milhões de Km² na Bacia do Paraná e parte da Bacia do Chaco-Paraná. Estende-se pelo Brasil (840.000 Km²), Paraguai (58.500 Km²), Uruguai (58.500 Km²) e Argentina, (255.000 Km²), área equivalente aos territórios de Inglaterra, França e Espanha juntas. Sua maior ocorrência se dá em território brasileiro (2/3 da área total) abrangendo os Estados de Goiás, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais, São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.

Denominação do geólogo uruguaio Danilo Anton em memória do povo indígena da região, tem uma área de recarga de 150.000 Km² e é constituído pelos sedimentos arenosos da Formação Pirambóia na Base (Formação Buena Vista na Argentina e Uruguai) e arenitos Botucatu no topo (Missiones no Paraguai, Tacuarembó no Uruguai e na Argentina).

Constitui-se em uma importante reserva estratégica para o abastecimento da população, para o desenvolvimento das atividades econômicas e do lazer. Sua recarga natural anual (principalmente pelas chuvas) é de 160 Km³/ano, sendo que desta, 40 Km³/ano constitui o potencial explorável sem riscos para o sistema aqüífero. As águas em geral são de boa qualidade para o abastecimento público e outros usos, sendo que em sua porção confinada, os poços tem cerca de 1.500 m de profundidade e podem produzir vazões superiores a 700 m³/h.

Figura 7 – Profundidade do Aqüífero Guarani no território brasileiro.

No Estado de São Paulo, o Guarani é explorado por mais de 1000 poços e ocorre numa faixa no sentido sudoeste-nordeste. Sua área de recarga ocupa cerca de 17.000 Km² onde se encontram a maior parte dos poços. Esta área é a mais vulnerável e deve ser objeto de programas de planejamento e gestão ambiental permanentes para se evitar a poluição da água subterrânea e sobrexplotação do aqüífero com o conseqüente rebaixamento do lençol freático e o impacto nos corpos d’água superficiais.

Por ser um aqüífero de extensão continental com característica confinada, muitas vezes jorrante, sua dinâmica ainda é pouco conhecida, necessitando maiores estudos para seu entendimento, de forma a possibilitar uma utilização mais racional e o estabelecimento de estratégias de preservação mais eficientes.

5.1 Impactos Ambientais sobre o Aqüífero Guarani

Estudos têm revelado que as águas do aqüífero Guarani ainda estão livres de poluição. Contudo, considerando que a área de recarga coincide com importantes áreas agrícolas brasileiras, onde se tem usado intensamente herbicidas, é de se esperar que sejam necessárias medidas urgentes de controle, monitoramento e redução da carga de agrotóxicos, sob pena de se vir a ter sérios problemas de poluição.

Figura 8 – Localização do Aqüífero Guarani nos paises sul americanos.

Outros perigos são:

a) uso descontrolado e  excessivo, principalmente  nos locais que apresentam artesianismo jorrante, sendo necessário um rígido controle para se evitar o desperdício de água e conseqüente diminuição da pressão interna do sistema, o que viria a prejudicar os outros usuários das redondezas do poço jorrante.

b) poços abandonados: todo poço, que atinja ou não o  aqüífero Guarani, e deixe de ser usado, deve ser convenientemente selado para evitar a entrada direta de águas poluídas,

c) vedação: todo poço deve ser bem vedado para evitar a entrada de água poluída no espaço anelar existente entre o revestimento do mesmo e as paredes da perfuração.

Muitos poços foram perfurados para a exploração da água subterrânea, sem a devida preocupação com sua proteção, sendo cada caso ou problema tratado isoladamente. Diante da demanda por água doce, faz-se necessário o entendimento amplo deste sistema hídrico de forma a gerenciar e proteger este recurso.

Para tanto, é necessário organizar os dados e sistemas existentes, de forma que seja possível integrar a utilização dos bancos de dados dos diversos países abrangidos pelo Aqüífero Guarani e modelar a hidrodinâmica do sistema, permitindo identificar as áreas mais frágeis que deverão ser protegidas.

Conclusão

No passado, a Água Subterrânea, por ser pouco compreendida, havia uma sombra de mistério e superstição, era comum a crença de que a água subterrânea podia ser detectada por certos indivíduos, e sua captação através de poços artesianos, era apenas uma fonte para suprir pequenas propriedades rurais. Na atualidade  com a intensificação das  pesquisas possibilitaram-se uma avaliação sistemática da real grandeza do  seu potencial e, com uma visão mais ampla do recurso disponível. Foram desenvolvidas tecnologias para o aproveitamento deste imenso manancial.  Hoje a água subterrânea assumiu grande valorização e importância  no desenvolvimento  do mundo,  auxiliando, viabilizando e muitas vezes  constituindo-se  em fonte única e indispensável  no abastecimento de indústrias, agriculturas, cidades, etc.

Mais do que nunca a água é fator  decisivo para o desenvolvimento e  melhoria da qualidade de vida.  A crescente poluição dos mananciais superficiais (rios, arroios e córregos) gerados pelo próprio homem,  tem colocado em  risco a sua utilização, e para isso há que se proceder a rigorosos tratamentos químicos e sofisticados sistemas de filtração. A  água subterrânea está em parte, isenta destes contaminantes, pois ocorre em  profundidade segura no subsolo, protegida por rochas impermeáveis, que garantem a sua qualidade.

Tanto a super-exploração como a poluição de solos e aqüíferos podem ser evitadas. A partir de estudos prévios, é possível estimar as vazões máximas que poderão ser extraídas de uma nova captação, sem que cause danos aos poços vizinhos. Da mesma forma, avaliações específicas podem mostrar se novas atividades antrópicas causarão algum problema ao aqüífero. Cabe aos órgãos de governo, com participação da população, definir as políticas para o bom manejo do recurso, para que este seja utilizado de forma sustentável e que possa promover o bem estar e o desenvolvimento econômico da sociedade.

Bibliografia

ABAS - Associação Brasileira de Águas Subterrâneas.

www.abas.org.br

BORGUETTI, N.R.B; BORGUETTI, J.R; ROSA FILHO, E.F, - (2003) - O Aqüífero Guarani. www.oaquiferoguarani.com.br

FEITOSA, F.A.C.; MANOEL FILHO - (1997) - Hidrogeologia, Conceito e Aplicações, CPRM Serviço Geológico do Brasil.

FOSTER, S.S.D.; HIRATA, R.C.A. - (1993) - Determinação do risco das águas subterrâneas. Um método baseado em dados existentes. Instituto Geológico.

IGAM – Instituto Mineiro de Gestão das Águas.

www.igam.mg.gov.br

MACIEL FILHO, C.L. - (1997) - Águas em subsuperfície. Introdução a Geologia de Engenharia; UFSM/CPRM.

MARTINS, A.M.; MAURÍCIO, R.DA C.; PEREIRA FILHO, J.C.; CAETANO, L.C. - (1997) - Águas Minerais do Estado do Rio de Janeiro, Departamento de Recursos Minerais, Niterói, RJ.

OLIVEIRA, A.M.S.; BRITO, S.N.A. - (1998) - Geologia de Engenharia. São Paulo: ABGE.

REBOUÇAS, A DA C.; BRAGA, B.; TUNDISI, J. G. - (1999) - Águas Doces no Brasil. Academia Brasileira de Ciências, Instituto de Estudos Avançados da USP.

Comentários