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CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS POR NITRATO NA ZONA SUL DE NATAL, RN

 

José Geraldo de Melo
Professor do Departamento de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, DG - UFRN
Campus Universitário, Lagoa Nova - Caixa Postal: 1639
Telefone: (084)02319809 - Fax: (084)2319749
CEP: 59072-970 - Natal - RN - Brasil

Aldo da Cunha Rebouças
Professor do Instituto de Geociências da Universidade de são Paulo, IG - USP
Rua Eduardo da Silva Magalhães, 510 - Parque Continental
Telefone: (011)2682862 - Fax: 8690483
CEP: 05224 - 000 - São Paulo - SP - Brasil

Marcelo Augusto Queiroz
Chefe da Divisão de Atividades Hidrogeológicas da Companhia de Águas e Esgotos do Estado do Rio Grande do Norte, CAERN
Av. Senador Salgado Filho, 1555, Tirol - Caixa Postal: 74
Telefone: (084)2214236 - Fax: (084)2113190
CEP: 59056-000 - Natal - RN - Brasil

As águas subterrâneas que abastecem a Zona Sul da cidade de Natal, estão sendo afetadas pelo sistema de saneamento com disposição local de efluentes. O tipo de contaminante envolvido é o íon nitrato, resultado da biodegradação dos excrementos humanos. Neste artigo é feita uma avaliação da contaminação por nitrato, com um diagnóstico sobre sua formação, baseado no modelo hidrogeológico conceitual.
Em geral, nos setores menos habitados, os teores de nitrato são inferiores ao nível geral de base, ou seja 10 mg/l, enquanto que nos setores de elevada densidade populacional, o teor de nitrato atinge mais de 100 mg/l. As exceções se verificam no caso de potencialização do fluxo subterrâneo oriundo de áreas já contaminadas, que afetam setores até mesmo não habitados. O setor norte da área estudada dispõe de uma rede de esgotamento sanitário. Entretanto, em grande parte do seu domínio os teores de nitrato nas águas subterrâneas continuam elevados e até mesmo crescentes ao longo do tempo, notadamente nos bairros mais antigos e de elevada densidade populacional. Isto se atribuí ao caráter cumulativo e praticamente irreversível do processo de contaminação.

NITRATE CONTAMINATION OF GROUNDWATERS IN SOUTHERN ZONE OF NATAL, RN

José Geraldo de Melo
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The groundwaters which are supplied to the southern part of the city of Natal, are being affected by the type of system used for the disposal of local waste. The principal contaminating agent involved is the nitrate íon resulted by the bio-decomposition of human excrements. An evaluation of contamination through nitrate with a diagnostic about its formation based on hydrogeological model is treated in this paper.
Generally , in the less habited sector the nitrate content is lower at the general base level, i. e. 10 mg/l, while in the sectors of high population density the nitrat content reaches over 100 mg/l. Exceptions were verified as cases of potential underground flow from contaminated areas, affecting even uninhabited sectors.
The northern sector of the studied area has a network of sanitary sewerage. Nevertheless, in a larg part of this domain , the nitrate content in grounwater remains high and even encreases with time, particularly in the older boroughs which have a higher population density. This is attributed to the cumulative and pratically irreversible character of the contamination process.

AVALIAÇÃO DOS RISCOS POTENCIAIS DE CONTAMINAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DA ZONA SUL DE NATAL, RN

José Geraldo de Melo
Professor do Departamento de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, DG - UFRN
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Marcelo Augusto Queiroz
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INTRODUÇÃO

A área de estudo situa-se no município de Natal no Estado do Rio Grande do Norte , abrangendo a maior parte da região urbana e cobrindo uma superfície de cerca de 90 km2.
O suprimento hídrico da população local é feito principalmente por águas subterrâneas, com a utilização de um volume d’água da ordem de 47,4 x 106 m3/ano, o que representa 74% do total de recursos destinados à Zona Sul da cidade, cuja demanda é de cerca de 56,0 x 106 m3/ano (1994). O restante, 26 %, são águas provenientes da Lagoa de Jiqui, situada fora da área deste trabalho.
As águas subterrâneas constituem, reconhecidamente, o manancial mais seguro e viável de aproveitamento, não só pela abundância de recursos e excelente qualidade das águas, como também pela inexistência de outro tipo de manancial em condições favoráveis de utilização. Neste artigo é feita uma avaliação dos riscos potenciais de contaninação das águas subterrâneas da Zona Sul da cidade de Natal, considerando desta feita, os aspectos da vulnerabilidade do sistema hidrogeológico e das atividades impactantes envolvidas no processo.

O CARÁTER DA VULNERABILIDADE

O acesso de contaminantes as águas subterrâneas depende do resultado de ações naturais de defesa que se processam no meio poroso não saturado, em especial na zona biologicamente ativa do solo. Essas ações são atribuídas a interações físicas com o solo (camada insaturada) que retardam o processo de contaminação e reações químicas com os contaminantes que podem reduzir total ou parcialmente a concentração dos mesmos.
As interações físicas são produzidas graças a fenômenos de filtração mecânica, sorção e intercâmbio de íons, enquanto que as ações atenuadoras são atribuídas principalmente a reações de hidrólise, precipitação e complexação, além de transformações bioquímicas. Todo esses processos ocorrem na zona saturada, porém numa intensidade muito menor. Nestas condições, o fator principal de proteção é a diluição.
No caso de contaminantes persistentes e móveis, como os nitratos, a zona insaturada exerce pouca influência, podendo apenas aumentar o tempo de trânsito dos mesmos as águas subterrâneas (FOSTER, et al, 1987). Em situação como esta, a zona saturada é mais eficiente na redução da concentração das contaminantes, mediante o mecanismo de diluição pelas águas do fluxo subterrâneo.
A eficácia desses processos atenuadores de contaminantes esta condicionada, fundamentalmente, a ocorrência nos terrenos de matéria orgânica e argilas, e, também, maior profundidade do nível das águas subterrâneas, o que propicia um maior tempo de trânsito das águas de percolação, oferecendo desta maneira maiores oportunidades para atenuação ou eliminação dos contaminantes.

O SISTEMA HIDROGEOLÓGICO

A área de estudo está compreendida entre os rios Potengi, Pitimbu e o mar. É caracterizada no seu interior por uma rede de drenagem pouco desenvolvida, relevo suavemente ondulado, com a formação de bacias fechadas e ocorrência de lagoas. As precipitações pluviométricas no domínio da área são da ordem de 1600 mm anuais e o clima é quente e úmido.
Geologicamente, a cidade está assentada sobre coberturas recentes de areias de dunas que se sobrepõem a sedimentos tercio-quartenários do Grupo Barreiras. As dunas apresentam espessuras muito variadas e condicionadas ao relevo local, estando em geral insaturadas. São areias puras nas partes superiores dos perfis e areias com percentual argiloso nas partes inferiores. Neste caso, a condutividade hidraúlica é da ordem de 2,2 x 10-4 m /s). Os estratos arenosos inferiores do Grupo Barreiras constituem o denominado aquífero Barreiras, o qual apresenta espessura saturada que varia de 36 a 54 m. A condutividade hidraúlica varia de 6,7 x 10-5 a 3,7 x 10-4 m/s.
A análise das variações de cargas hidraúlicas nos poços, bem como o caráter lito-estrutural dos estratos sedimentares sugerem que as formações dunares e os sedimentos “Barreiras’ formam no conjunto um sistema hidraúlico único, complexo e indiferenciado, que foi designado de sistema aquífero Dunas/Barreiras (MELO, 1995). Este, em geral, comporta-se como livre, podendo apresentar localmente semi-confinamentos.
A zona principal de recarga do sistema aquífero Dunas/Barreiras situa-se no setor sul-sudoeste da área estudada. O fluxo é divergente: em direção ao mar, em direção ao Rio Potengi e em direção ao Rio Pitimbu, caracterizando desta feita condições de eflluência das águas superficiais com relação ao sistema aquífero.
A profundidade do nível das águas subterrâneas está condicionada as feições geomorfológicas e estrutura geológica. Em geral, entretanto, as maiores profundidades correspondem as zonas de relevo mais elevado, onde os níveis d’água situam-se a profundidades superiores a 40 m; enquanto que nas zonas mais baixas, o nível d’água geralmente é mais raso, com profundidades em alguns casos inferiores a 5,0 m (fevereiro de 1993). Ver figura 1. Nas margens do Rio Potengi, as águas subterrâneas afloram sob a forma de fontes. Na época das chuvas, há uma elevação da superfície das águas subterrâneas de 7,0 a 12,0 m.

AS FONTES POTENCIAIS DE CONTAMINAÇÃO DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Foi efetuado o cadastramento das atividades que potencialmente podem vir a contaminar as águas subterrâneas da Zona Sul da cidade de Natal (Fig. 2), mediante o preenchimento em campo de fichas elaboradas para cada tipo de atividade contaminante, cujos resultados são apresentados a seguir:

- Disposição local de efluentes domésticos
O sistema público da rede de esgotos da cidade de Natal cobre menos de 20 % da área considerada neste trabalho. Alguns ramais foram instalados há mais de 40 anos, enquanto que outros são recentes e datam de 8 anos atrás. A maior parte da área, portanto, não dispõe de rede de esgotos, sendo utilizado o sistema de disposição local de efluentes, mediante o uso de fossas e sumidouros. É reconhecido, que sistemas de saneamento desda natureza podem contaminar as águas subterrâneas por microorganismos patogênicos e produtos da bio-degradação dos excrementos humanos, como são os nitratos.
Avaliou-se o perigo potencial de contaminação das águas subterrâneas devido as condições de saneamento com base na cobertura da rede de esgotos e na distribuição populacional, de acordo com a metodologia apresentada em FOSTER & HIRATA (1991). Foram definidas três zonas de diferentes densidades populacionais e identificadas como zona de alta, média e baixa densidade populacional, que correspondem as faixas de > 200 hab/ha, 100-200 hab/ha e < 100 hab/ha, respectivamente. A superposição destas zonas com o mapa de cobertura da rede de esgotamento sanitário permitiu a caracterização das sub-zonas A, B, C, D, E e F, que definem a categoria de perigo potencial de contaminação (Fig. 3).
As sub-zonas de maior perigo potencial de contaminação das águas subterrâneas, são as designadas de C e E, as quais não dispõem de rede de esgotamento sanitário e são de densidade populacional média a elevada. A sub-zona B é de baixo perigo potencial de contaminação, já que a densidade populacional é baixa e dispõe de rede de esgotos. As demais sub-zonas são de perigo potencial moderado.

- Atividades industriais
Na área estudada foram cadastradas 14 indústrias consideradas de maior porte e de possíveis efeitos impactantes nas águas subterrâneas, Em função do tipo de indústria e volume d’água utilizado, avaliou-se, qualitativamente, a categoria de perigo potencial atribuída as mesmas, de acordo com o estabelecido em FOSTER & HIRATA (1991).
Das indústrias cadastradas, cinco delas são têxteis com perigo potencial moderado a alto, apresentando como contaminantes principais a matéria orgânica e orgânicos sintéticos. Quatro indústrias são de alimento, de perigo potencial baixo a moderado, com riscos de contaminação por matéria orgânica e patógenos. Foram cadastradas duas indústrias de couro, caracterizadas de alto perigo potencial de contaminação, cujos contaminantes de destaque são orgânicos sintéticos e metais pesados. Duas indústrias são de processamento de metais, de alto perigo potencial de contaminação para as águas subterrâneas, tendo os metais pesados como os prováveis elementos impactantes.

- Disposição no solo de resíduos sólidos
A área de lançamento do lixo produzido na cidade de Natal é o Parque de Reciclagem e Compostagem de Lixo situado no bairro de Cidade Nova e administrado pela Prefeitura local, o qual recebeu outras designações como o “lixão” ou “Forno do Lixo”. Os dados oficiais do Setor de Planejamento Urbano indicam que o sistema entrou em operação como aterro sanitário em agosto de 1988, porém sabe-se que a área é utilizada como depósito de lixo desde 30 anos atrás.
Cerca de 30 % do lixo é reciclado. A maior parte do lixo é de origem doméstica, com uma pequena parcela de natureza hospitalar e quantidade pouco expressiva de lixo industrial.
O aterro sanitário está situado sobre elevações dunares na zona principal de recarga do sistema aquífero Dunas/Barreiras, cuja estrutura hidrogeológica local indica a presença de areias de dunas até a profundidade de 30 m, seguido de sedimentos argilo-arenosos da parte superior do “Barreiras” no intervalo de 30 a 60 m. A partir daí são arenitos com intercalações argilosas. O nível d’água no local situa-se a uma profundidade de 50 m (fevereiro de 1993). A presença de níveis argilosos no meio poroso insaturado e a elevada profundidade do nível freático atribui ao local baixa vulnerabilidade.
- Postos de combustível e oficinas mecânicas
Os efeitos impactantes atribuídos aos tanques de armazenamento de combustível sobre as águas subterrâneas são devido aos riscos de contaminação das mesmas por hidrocarbonetos, Isto ocorre, sempre que há vazamentos, devido a ação corrosiva sobre os tanques. Foi comprovado na Europa e Estados Unidos (OLIVEIRA et al, 1990), através de experimentos, que os tanques de combustível de aço protegidos unicatodicamente ficam corroídos e vazam dentro de 20 anos após a instalação e, em grande parte dos casos. os mesmos não resistem 15 anos.
Foram cadastrados 54 postos de derivados de petróleo. Quinze deles entraram em operação há mais de 20 anos e a maioria dos mesmos não teve seus tanques substituídos, o que constitui uma ameaça `as águas subterrâneas de serem afetadas por hidrocarbonetos em conseqüência de possíveis vazamentos de combustível.
As oficinas mecânicas produzem resíduos tóxicos, tais como tintas, graxas e óleos, que se não forem adequadamente dispostos sobre a superfície do solo, podem contaminar as águas subterrâneas por compostos orgânicos sintéticos e metais pesados, mediante a infiltração das águas de consumo. Na Zona Sul da cidade de Natal foram cadastradas 194 oficinas, a maioria das quais lançam os efluentes em fossas ou sobre a superfície do solo sem nenhum controle, o que potencializa as contaminações.

- Hospitais e cemitérios
Apesar dos benefícios sociais advindos com a construção de hospitais, os mesmos quando não dispõem de um sistema eficaz de coleta dos efluentes e resíduos sólidos, podem constituir uma ameaça as águas subterrâneas por patógenos e até mesmo metais pesados, como é o caso do mercúrio. Foram cadastrados 28 hospitais, os quais apresentam boas condições de operação do lixo. Os efluentes são descarregados na rede de esgotos do Sistema Público de Saneamento e os resíduos sólidos são dispostos em sacos plásticos dentro de câmaras de lixo e em seguida conduzidos para o aterro sanitário dos resíduos urbanos.
No domínio da área estudada existem cinco cemitérios nos quais os cadáveres na maior parte dos casos são dispostos em gavetas de concreto e em menor percentual, os caixões são enterrados na areia. Em geral, as águas subterrâneas no domínio destes cemitérios estão situadas a profundidades superiores a 20 m (fevereiro de 1993) e em terrenos de natureza argilo-arenosa. São, portanto, de baixa vulnerabilidade à contaminação.

- Expansão urbana
Os impactos de obras civis sobre a quantidade e qualidade das águas subterrâneas processa-se em geral muito lentamente e, portanto, com efeitos cumulativos, não observáveis diretamente e de difícil restauração (CUSTÓDIO E CARRERA, 1989).
O setor sul da área estudada, que compreende a zona principal de recarga do manancial hídrico subterrâneo, esta sujeito a ocupação em boa parte de sua extensão. Uma obra viária com revestimento asfáltico foi construída recentemente pelo Governo do Estado, cruzando cordões dunares, o que que poderá acelerar e ampliar o processo de urbanização naquele domínio. A ocupação deste espaço, com a impermeabilização do terreno, poderá diminuir a infiltração eficaz e modificar o caráter do fluxo subterrâneo, afetando desta maneira as disponibilidades de águas para a cidade de Natal.

- Outras fontes ou atividades impactantes
As demais fontes e atividades impactantes sobre as águas subterrâneas são: Fugas na rede de esgotos, disposição de efluentes domésticos e industriais em lagoas e drenos superficiais, cacimbas transformadas em fossa e poços sem proteção sanitária.
As tubulações da rede de esgotos na ausência de uma operação e manutenção adequadas estão sujeitas a vazamentos, com perigo potencial de contaminação para as águas subterrâneas.
Existem quatro lagoas que regularmente recebem descargas de esgotos clandestinos com riscos de contaminação das águas subterrâneas.
Foram identificados vinte cacimbões transformados em fossa, constituindo verdadeiras fossas negras, com riscos efetivos para as águas subterrâneas.
Alguns poços do sistema público de abastecimento e a maioria dos poços particulares não apresentam proteção sanitária adequada, o que pode facilitar a penetração de águas contaminadas no interior dos mesmos através do encascalhamento artificial.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Do ponto de vista hidrogeológico, as unidades geológicas da Zona Sul da cidade de Natal, formadas pelas dunas e sedimentos do Grupo Barreiras, constituem um sistema hidraúlico único, complexo e indiferenciado, que é o sistema aquífero Dunas/Barreiras. Trata-se de um sistema livre, embora localmente possa ocorrer semi-confinamentos. As dunas exercem a função de transferência das águas de infiltração em direção aos estratos arenosos inferiores do “Barreiras”. Este modelo conceitual difere do concebido nos trabalhos anteriores, os quais admitem a existência dois aquíferos distintos: o aquífero Dunas do tipo livre e o aquífero Barreiras do tipo semi-confinado.
As feições geomorfológicas e características geológicas da área, com um capeamento superficial de areias de dunas, formação de bacias fechadas e ocorrência de lagoas, além da conexão hidraúlica das dunas com os sedimentos “Barreiras”, atribuem ao sistema aquífero Dunas/Barreiras elevada vulnerabilidade à contaminação.
As águas subterrâneas da área de Natal estão sujeitas à degradação devido as atividades do desenvolvimento urbano, salientando-se como as mais impactantes: o sistema de saneamento com disposição local de efluentes, a ocupação irregular e desordenada do terreno, a disposição inadequada de resíduos sólidos (lixão e aterro sanitário), além de cacimbões transformados em fossa, lagoas com o lançamento de efluentes clandestinos e eventuais fugas na rede de esgotamento sanitário.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CUSTODIO, E. & CARRERA, J. - Aspectos generales sobre la contaminación de las aguas subterráneas. Seminari impacte ambiental. Fundació Narcís Muntoriol, Universitat d ‘Éstiu Catalunya, Barcelona, 1989.
FOSTER, S & HIRATA, R. C. - Determinacion del riesgo de contaminacion de aguas subterráneas. Una metodologia basada en datos existentes. CEPIS. Technical Report (OPS - OMS - HPE), Lima, Peru, 1991 - 81p, il..
FOSTER, S.; HIRATA, R. C. & ROCHA, G. A. - Riscos de poluição das águas subterrâneas: uma proposta metodológica de avaliação regional, - in: Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 5º, São Paulo, SP, 1988 - Anais - p.175 - 185.
FOSTER, S.; VENTURA, M. & HIRATA, R. - Contaminacion de las aguas subterráneas: un enfoque ejecutivo de la situación en America Latina y el Caribe en relación con el suministro de agua potable. CEPIS Technical Report (OMS, OPS-HPE), Lima, Perú, 1987 - 42p. il..
MELO, José Geraldo - Impactos do desenvolvimento urbano nas águas subterrâneas de Natal, RN. - Tese de Doutorado - USP, São Paulo, 1995.
OLIVEIRA, E.; CLEARY, R. W.; CUNHA, R. C. & PACHECO, A. - Gasoline hydrocarbons: groundwater pollution potential in Metropolitan São Paulo. International Seminer of pollution, protection and control of grounwater, Porto Alegre, RS,. 1990 p. 92-103.

 


 

 

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