O lodo gerado como resíduo do tratamento de esgoto constitui uma fonte potencial de poluição, devido às altas concentrações de elemento nocivos à saúde. O presente estudo se desenvolveu nas dependências da Estação de Tratamento de Esgoto de Barueri, São Paulo, no terreno onde corpos de lodo permanecem depositados em contato direto com o solo. A disposição do lodo ao ar livre favorece a lixiviação e potencializa a contaminação das águas subterrâneas, objeto desta pesquisa. A avaliação da qualidade e das características da água subterrânea no local afetado foi realizada através da caracterização hidrogeológica local, do monitoramento mensal de parâmetros físico-químicos (Eh, pH, condutividade elétrica, temperatura), análise química de amostras coletadas incluindo os íons metálicos \'Cu POT. 2+\', \'Pb POT. 2+\', \'Zn POT. 2+\', \'Fe POT. total\', \'Cr POT. total\', \'Mn POT. 2+\', \'Ni POT. 2+\', \'Ba POT. 2+\', \'Al POT. 3+\', \'Sr POT. 2+\', \'Ag POT. +\', \'Cd POT. 2+\' e do monitoramento do nível d\'água. A velocidade de fluxo da água subterrânea varia entre os valores de 0,4 e 6,3 m/ano. Na maioria dos resultados, as análises químicas apresentaram teores para os metais estudados abaixo dos limites de potabilidade implicando na ausência de contaminação. Concentrações mais elevadas são encontradas somente para os metais Fe, Mn e Al. No entanto, tratando-se de elementos formadores de rochas, sua origem provavelmente não está relacionada à presença do lodo. Assunção (1996) mostrou que os metais são removidos do corpo do lodo por lixiviação através do aumento de sua concentração na porção inferior dos depósitos. Os baixos teores destes metais presentes nas águas subterrâneas são conseqüência da sua retenção no solo. Além disso, na zona saturada, as condições de Eh e pH mostram-se favoráveis à imobilização dos elementos Ag, Cr, Cu, Pb, Zn (parcialmente), Al, Ba e Sr. Dados disponíveis na literatura sobre a zona não saturada também mostram-se ) compatíveis com esta proposição. / Uncontrolled disposal of sludge from wastewater treatment plants might be an important source of contamination to soil and groundwater due to its high concentrations of contaminants of environmental concern. The aim of the present study is to determine potential impacts to a shallow water table caused by sludge disposal at the Wastewater Treatment Plant of Barueri (ETE - Barueri), in São Paulo State, Brazil. ln a previous study on this site, Assunção (1996) showed that heavy metals leach from the sludge and concentrate on lower portions of the deposits. The hydrogeology and hydrogeochemistry of the aquifer was studied through nine monitoring wells. These wells were used to determine hydrogeologic parameters and to collect groundwater samples monthly during a 10 month period. The hydrogeochemical parameters analyzed were Eh, pH, condutivity, temperature and the metals \'Cu POT. 2+\', \'Pb POT. 2+\', \'Zn POT. 2+\', \'Fe POT. total\', \'Cr POT. total\', \'Mn POT. 2+\', \'Ni POT. 2+\', \'Ba POT. 2+\', \'Al POT. 3+\', \'Sr POT. 2+\', \'Ag POT. +\', \'Cd POT. 2+\'. The ETE - Barueri is a recharge area where groundwater flows radially from the area towards Rio Tietê to the North, Rio to the West and small drainages to the East and South. The average linear velocity of groundwater varies from 0,4 to 6,3 m/year. Groundwater samples indicated concentrations below drinking standards (Portaria 36, Ministério da Saúde) for most analyzed metals, except Fe, Mn e Al. These three metals are typical rock forming elements and are not related to the sludge. Eh and pH conditions in the saturated zone favor immobilization of the metals Ag, Cr, Cu, Pb, Zn (partially) Al, Ba and Sr. Literature information about saturated zone supports these findings. Although the heavy metal contents high within the sludge, concentration in groundwater did not characterize groundwater contamination.

Esta pesquisa tem por finalidade cumprir o requisito final no Programa de Doutorado na área de Concentração em Recursos Minerais e Hidrogeologia do Instituto de Geociências/USP. Foi desenvolvida na Região Metropolitana de Fortaleza - RMF, Estado do Ceará, tendo por objetivo traçar diretrizes para otimizar o manejo integrado dos recursos hídricos superficial e subterrâneo, apresentando fundamentos hidrogeológicos integrados ao uso e ocupação do meio físico. A região em estudo apresenta todos os problemas básicos encontrados nas grandes áreas urbanas, particularmente do mau uso de suas águas subterrâneas e degradação qualitativa dos recursos hídricos em geral, consequência da ocupação desordenada do meio físico e da falta de conscientização da população e órgãos de planejamento. A metodologia de trabalho constou da pesquisa bibliográfica, cadastro de pontos d\'água, fontes potenciais de poluição dos recursos hídricos e das análises físico-químicas e bacteriológicas, elaboração das bases temáticas, etapas de campo e tratamento dos dados. Ao final, trabalhou-se com um Arquivo e/ou Banco de Dados de 4.465 poços tubulares, 425 açudes, 309 lagoas, 1.478 análises físico-químicas e 1.073 bacteriológicas, 178 postos de serviço (combustível) e 97 indústrias de efluentes líquidos tóxicos. Existem nove (9) bacias hidrográficas na RMF: São Gonçalo, Cauípe, Juá, Ceará, Maranguape, Cocó, Pacoti, Catu e Caponga Funda, caracterizads pela existência de rios intermitentes, mas que são utilizados para a formação de lagos artificiais, responsáveis por aproximadamente 65% do abastecimento d\'água da RMF. Os açudes Pacoti-Riachão-Gavião (511 \'hm POT.3\'). Pacajus (148 \'hm POT.3\') e Acarape do Meio (34 \'hm POT.3\') representam os principais reservatórios de água superficial para absatecimento da RMF. Existem perdas d\'água de 45% entre os volumes distribuídos (12.864.590 \'m POT.3\'/mês) e medidos (6.587.649 \'m POT.3\'/mês), demonstrando que é preciso a implementação urgente de uma política de planejamento operacional. Na área foram definidos quatro (4) sistemas aqüíferos. Dunas/Paleodunas Quaternárias, Aluviões Recentes, Sedimentos Terciários Barreias e Rochas do Embasamento Precambriano, com o primeiro apresentando a melhor vocação aqüífera. O Sistema Dunas/Paleodunas é um aqüífero livre com espessura média saturada de 6,0 metros, nível estático predominantemente inferior a 4,0 metros, vazão média de 6,0 \'m POT. 3\'/h, porosidade efetiva estimada em 15%, condutividade hidráulica de 0,73 a 2,5 x \'10 POT. -4\'m/s e transmissividade de 2,4 a 7,0 \'m POT.2\'/h. Suas águas são, no geral, captadas por poços tubulares rasos com profundidade entre 10 e 15 metros. As aluviões não são exploradas em função do elevado grau de poluição a que estão submetidas. O Barreiras é um aqúífero livre, localmente semi-confinado por níveis silto-argilosos, com espessura média saturada de 15 metros, nível estático médio de 8,6 metros, sendo explotado por poços tubulares com profundidades entre 30 e 50 metros, que cedem vazão média de 2,8 \'m POT.3\'/h. O Cristalino possui pequena vocação hidrogeológica, apresentando-se heterogêneo e anisotrópico, permitindo recarga, armazenamento e fluxo hídrico subterrâneo nas zonas com fraturas abertas, interconectadas e com zonas de recarga. O nível estático médio é de 6,0 metros e os poços contexto possuem profundidades entre 30 e 80 metros, com vazão predominantemente abaixo de 2,0 \'m POT.3\'/h. Existem 56,8 milhões de \'m POT.3 \'/ ano para as reservas renováveis, distribuídos entre as Dunas/Paleodunas e Barreiras, com 41,5 e 15,3 milhões de \'m POT.3\'/ ano respectivamente. As reservas permanentes correspondem a 638,3 milhões de \'m POT.3\' calculadas para Dunas/Paleodunas (177,3 milhões de \'m POT.3\') e Barreiras (461 milhões de \'m POT.3\') Os recursos explotáveis foram calculados sob a forma de disponibilidade potencial (Sistemas Dunas/Paleodunas e Barreiras) que apresentou um valor mínimo de 200 milhões de \'m POT.3\'/ano) e efetiva (Sistemas Dunas/Paleodunas, Barreiras e Cristalino) que corresponde a 23,6 milhões de \'m POT.3\'/ano, ou seja, somente 3,7% das reservas permanentes. No geral as águas subterrâneas são cloretadas sódicas, com boa qualidade físico-química, mas possuíndo problemas quanto a qualidade bacteriológica em função de coliformes fecais, com a presença predominante da bactéria Eschirichia coli. As águas superficiais estão poluídas bacteriologicamente, resultado da disposição direta de efluentes domésticos e/ou industriais que transformam os cursos d\'água em verdadeiros esgotos a céu aberto. As fontes potenciais e/ou efetivas de poluição das águas subterrâneas são: intrusão salina, sistema de esgotamento sanitário, águas superficiais poluídas, postos de serviço, resíduos sólidos (domésticos e industriais), cemitérios e a construção de poços tubulares sem critérios técnicos. Foram definidos quatro (4) níveis de vulnerabilidade natural na área: Extrema (Dunas/Paleodunas e Aluviões), Alta (Cristalino com fraturas abertas), Alta a Moderada (Barreiras) e Baixa a Muito Baixa (Cristalino com fraturas fechadas e/ou sem fraturas) As águas subterrâneas constituem um recurso estratégico, particularmente nos períodos de estiagem, responsável pelo abastecimento de aproximadamente 35% da população da RMF. / The present thesis meets the final requirement of the Doctorate Program in the Mineral Resources and Hydrogeology concentration area of the Geosciences Institute of the University of São Paulo, Brazil. The study has been developed in the Metropolitan Region of Fortaleza (MRF), in the State of Ceará, with the goal of stablishing standards for the optimization of the integrated management of water resources, both surface and underground, introducing hydrogeologic fundamentals based on use and occupation of the physical environment. The target area presents all common problems found in large urban regions, specially the bad use of ground water and quality degradation of water resources in general, due to inadequate occupation of the urban space and lack of educated conscience of both population and planning agencies. The study methodology consisted of bibliographic research, inventory of water points and contamination potential sources, physical-chemical and bacteriological analysis, elaboration of thematic bases, field work and data treatment. The resulting data bank contains information of 4,465 tubular wells, 426 surface reservoirs (dams), 309 lakes, 1,478 physical-chemical analyses, 1,073 bacteriological analyses, 178 gas stations, and 97 contaminating industries. In the MRF are found nine hydrographic basins: São Gonçalo, Cauipe, Juá, Ceará, Maranguape, Cocó, Pacoti, Catu, and Caponga Funda, all characterized by intermitent rivers which have been dammed to form artificial lakes (reservoirs), responsible for about 65% of the RMF water supply. The reservoir systems of Pacoti-Riachão-Gavião (511 hm3), Pacajus (148 hm3) and Acarape do Meio (34 hm3) are the main sources of water supply for the RMF. Total losses reach 45% of delivered (12,864,590 m3/month) and measured (6,587,649 m3/month) volumes, demonstrating the urgent need of improvements in the distribution system by the local water company. Three aquifer systems were defined: Quaternary Dunes and Paleodunes, Recent Alluvial, Barreiras Tertiary Sediments, and Precambrian Basement Rocks, the first beeing the most important in terms of potential. The Dunes and Paleodunes System is a free aquifer with average saturated thickness of 6 m, static level usually under 4 m, average yeld of 6 m3/h, effective porosity estimated as 15%, hydraulic conductivity between 0,73 and 2,5 x \'10 POT.-4\' m/s and transmissibility between 2,4 and 7,0 m2/h. Its waters are generally obtained through shallow tubular wells, 10 to 15 m deep. The Alluvial Systems are usually not exploited due to their high degree of contamination. The Barreiras is a free aquifer, locally semi-confined by clay-silty strata, with average saturated thickness of 15 m, mean static level of 8,6 m, exploited through tubular wells 30 to 50 m deep, which average yeld of 2.8 m3/h. The Precambrian (Crystalline) System shows a very low hydrogeologic potential. It is heterogeneous and anisotropic, allowing recharge, storage and flow in zones with interconnected open fractures, with recharge zones. The mean static level is of 6 m and wells are 30 to 80 m deep, yelding usually bellow 2 m3/h. There are 56,800,000 m3 in renewable reserves, distributed between the Dunes/Paleodunes (41,500,000 m3) and the Barreiras (15,300,000 m3) systems. Permanent reserves reach 638,300,000 m3 distributed between Dunes/Paleodunes (117,300,000 m3) and Barreiras (461,000,000 m3). The exploitable resources were calculated as potential disponibility (Dunes/Paleodunes and Barreiras), reaching a minimum value of 200,000,000 m3/year, and effective disponibility (Dunes/Paleodunes, Barreiras and Precambrian), reaching 23,600,000 m3/year, or only 3.7% of the permanent reserves. In general, ground waters are sodium chloride rich, with good physical-chemical quality, but with poor bacteriological quality due to high contents of fecal coliforms, mainly Eschirichia coli. The biological contamination of ground waters is the result of direct disposition of domestic and industrial efluents, which make rivers and creeks true open sewage channels. Potential or effective sources of ground water contamination are: marine intrusion, lack or failure of sanitary systems, contaminated surface waters, gas stations, solid residues (domestic and industrial), cemiteries, and lack of technical criteria in the construction of tubular wells. Four levels of natural vulnerability were defined for the MRF area: extreme (Dunes/Paleodunes), high (Precambrian with open fractures), high to moderate (Barreiras), and low to very low (unfractured of closed fractured Precambrian). Ground water is a strategic resource, specially in the drought periods, and is the source of supply for approximately 35% of the total MRF population.

Esta Tese estuda o comportamento geoquímico dos metais Ag, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn contidos em lodos residuais gerados na Estação de Tratamento de Esgotos de Barueri, SP, que ficaram expostos a condições intempéricas superficiais tropicais por 5 anos. A ETE de Barueri trata esgotos da Região Metropolitana de São Paulo aplicando o método do Lodo Ativado com uma etapa de Digestão Anaeróbia e outra de Condicionamento Químico por Fe\'Cl IND. 3\' e Ca\'(OH) IND. 2\'. O resíduo resultante do processo, aqui denominado Resíduo Fresco, teve suas principais características químicas (teores de metais e valores de pH) monitoradas pela própria ETE e foi disposto ao ar livre, constituindo três grandes corpos com espessura média de 2,20m. Nesses corpos, foram coletadas amostras de canal e de trado, tanto dos resíduos quando do solo a eles sotoposto. Essas amostras foram submetidas à determinação do pH e dos teores de Ag, Cd, Cr, Cu, Mn, Fe, Ni, Pb e Zn com abertura por ácidos fortes a quente e abertura por água deionizada a frio. Foram determinadas também a distribuição granulométrica e a composição mineralógica, bem como investigadas as morfologias em Microscópio Ótico e Microscópio Eletrônico de Varredura. A água subterrânea da área de deposição dos resíduos e os chorumes produzidos por eles também foram analisados para determinação de teores dos mesmos metais, pH, Eh e temperatura. Essas análises levaram à conclusão de que a interação entre processos de natureza endógena (digestão anaeróbia) e exógena (ação do meio ambiente) provocaram a diferenciação vertical dos corpos de resíduos, com individualização de duas zonas distintas: superior (aerada) e inferior (anóxica). A diminuição dos pH´s e a solubilização de metais ocorreram de formas distintas em cada uma dessas zonas. Da porção basal, foram removidos principalmente Fe e Mn. Da porção superior foram removidos mais intensamente os demais metais. A grande maioria dos metais removidos ficaram retidos em hidróxidos de ferro dos solos, principalmente no seu primeiro metro de profundidade. Graças a isso, as águas subterrâneas não foram severamente atingidas, com exceção de Fe, Mn e Pb. Concluiu-se finalmente, que os resíduos são geoquimicamente ativos, liberam metais e que a forma da sua disposição no meio ambiente, principalmente a espessura dos corpos depositados, é fator determinante do seu comportamento geoquímico final. / This Thesis studies the geochemical behavior of metals Ag, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn contained in residual sludges generated by the Sewage Treatment Plant (STP) in Barueri, São Paulo, which were exposed to superficial tropical weathering conditions for 5 years. The Barueri STP treats sewage originated in the São Paulo metropolitan region by means of the Activated Sludge method, with one stage of Anaerobic Digestion and another stage of Chemical Conditioning by Fe\'Cl IND. 3\' and Ca\'(OH) IND. 2\'. The residue resulting from the process, herein called Fresh Residue, had its main chemical characteristics (metallic content and pH values) monitored by the STP themselves, and was disposed of in the open air, making up three large bodies 2.2 meters thick on average. In these bodies, channel and auger samples were collected, both from the residues and from the underlying soil. These samples underwent the determination of pH and contents of Ag, Cd, Cr, Cu, Mn, Fe, Ni, Pb and Zn, with opening by hot strong acids and opening by cold deionized water. Granulometric distribution and mineralogical composition were also determined, and morphologies were investigated under optical and scanning electronic microscopes. Underground water in the residue deposition area and leakages originated by them were also analyzed so as to determine the contents of the same metals, pH, Eh, and temperature. Such analyses lead to the conclusion that the interaction between endogenous (anaerobic digestion) and exogenous (environmental action) processes caused the vertical differentiation of the residual bodies, resulting in two distinct, individualized zones: upper (aerated) and lower (anoxic). The decreasing pH\'s and the solubilization of metals occurred differently in both zones. From the bottom portion, mainly Fe and Mn were removed. From the top portion, the remaining metals were more intensely removed. Most metals removed were retained in the iron hydroxides contained in the soil, mainly in its top meter. Due to this factor, underground water were not severely affected, except for Fe, Mn and Pb. In a nutshell, we can conclude that the residues are geochemically active, they release metals, and the form of their disposition in the environment, especially the thickness of deposited bodies, is a determining factor in their final geochemical behavior.

Neste trabalho foram utilizadas técnicas e critérios hidrogeológicos, hidroquímicos e de sensores remotos para propósito de uma adequada exploração e aproveitamento dos recursos hídricos do Chaco central paraguaio. Foram realizados cadastros de poços existentes, análises físico-químicas e perfurações de poços onde não se tinham dados. Este estudo está baseado em informações sobre mais de 450 poços existentes na região. Os resultados obtidos mostram que a área esta composta geologicamente por sedimentos não consolidados (areias, siltes e argilas) de idade quaternária e que o leque aluvial do rio Pilcomayo está dividido em três zonas geomorfológicas da planície aluvial: norte, central e sul. Nelas se encontram as seguintes morfologias, de paleocanais arenosos cobertos por gramíneas (espartilho), paleocanais de monte cobertos por material silto-argiloso com vegetação de mato, de transição com cobertura areno-siltosa e vegetação de mato e monte com cobertura argilosa com vegetação densa de mato e floresta. Os extensos paleocanais constituem uma alternativa importante de armazenar água das precipitações por meio de recarga artificial ou natural. Os recursos de água subterrânea gerada, embora foram relativamente pequenos, podem ser utilizados para o abastecimento domiciliar e comercial, já que a área é semiárida, com déficit hídrico, carência de águas superficiais e com aqüíferos salgados regionalmente. Com respeito à qualidade química da água subterrânea podem distinguir-se três tipos: doces (bicarbonatada cálcica-magnesiana), salobras (cloretada sódica - sulfetada) e salgadas (cloretada e sulfetada sódica). Os resultados dos métodos, técnicas e critérios utilizados para a prospeccão e exploração das águas subterrâneas que foram desenvolvidos no decorrer da pesquisa são expostos com suas vantagens e desvantagens, alem de isso oferecerem diretrizes para a localização da água subterrânea nos diferentes tipos de ) paleocanais, para exploração, gestão dos recursos hídricos do Chaco central e seu melhor aproveitamento sustentável. / ln this work methods and hydrogeological, hydrochemical criteria have been applied with the aim to achieve an adequate exploration and use of the hydrological resources of the Central Chaco of Paraguay. A census of existing wells and chemical groundwater analyses were carried out. ln areas where no information was available wells have been drilled. Thus this study is based on the data of 450 wells located in the area. According to investigation results, the geology of the area is made up of quaternary non-consolidated sediments (sand, loam and clay). The aluvial paleo-fan of the River Pilcomayo can be subdived into three geomorphological zones: northern, central and southern zone. ln these zones the following morphological characteristics are identified: two type of sandfilled paleo-channels, covered with espartillar grass and covered with bush (paleocauce de monte); transition zone with a sandy loam overlaying sands containing with grass and bush vegetation; sandy clays and clays covered by dense bush and forest (monte). At length sandfilled paleo channels offer storage for rain water both from natural infiltration and from artificial recharge. ln the semi-arid Central Chaco these groundwater resources, though relatively small, constitute an important resource for the supply of homesteads and commercial premises as most of the deep groundwater is saline and perennial surface water bodies do not exist. The following three hydrochemical groundwater types can be distinguished: fresh (calciummagnesium bicarbonate), brakish (sodium-sulfate-chlorid) and saline (sodium-chloridsulfate). The results obtained by applying methods and techniques for the exploration and development of the groundwater developed during the investigations are described and assessed. Guidelines are given for the localization of fresh groundwater bodies in the sandy paleo-channels and for the exploitation and sustainable management of the water resources of the Chaco.

A seleção da área de pesquisa, localizada na região do município de Sete Lagoas (MG), surgiu pelo interesse em desenvolver o conhecimento de aspectos específicos da geologia do carste pouco estudados das rochas carbonáticas neoproterozoicas de uma área representativa da Formação Sete Lagoas (FSL). O estudo dos aspectos litológicos, geoquímicos, estruturais e cársticos abordados neste trabalho permitiram estabelecer algumas diferenças importantes para o desenvolvimento da porosidade de dissolução das rochas dos membros Pedro Leopoldo (MPL) e Lagoa Santa (MLS) da FSL. O estudo estrutural da porosidade secundária permitiu distinguir três conjuntos principais de descontinuidades rúpteis, cujas direções principais C1, C2 e C3, com orientações subverticais são: N10-20E, N30-40E e N80-W, respectivamente; estes conjuntos combinados com a superfície de acamamento individualizaram 3 linhas de interseção L1, L2 e L3: N20E/6-10º, N40E/6-10º e N80W/6-10º, as quais guiam grande parte do desenvolvimento da porosidade terciária cárstica das rochas da FSL. As diferenças geoquímicas e litológicas entre os membros da FSL são outro fator determinante para os diferentes graus de carstificação observados em campo, sendo que o MLS é mais susceptível à dissolução e à formação de porosidade terciária devido aos baixos teores médios de MgO e de resíduo insolúvel, em relação ao MPL. O sistema cárstico do MLS apresenta um sistema de drenagem subterrânea bem desenvolvido, com feições de iniciação freática atualmente na zona vadosa que indicam a presença de um sistema de condutos freáticos em desenvolvimento. Interpretou-se, também, a presença de provável carste subjacente (interestratal) no MLS abaixo da cobertura metapelítica da Formação Serra de Santa Helena, a qual recarrega os calcários através do seu sistema de fraturamento. A sistemática aplicada no presente estudo permitiu determinar os fatores condicionantes litológicos e estruturais para a evolução da porosidade nas rochas carbonáticas da FSL, e pode ser aplicada como análogo ao estudo da porosidade terciária em rochas desta Formação em outros setores da Bacia do São Francisco. / The research area, located in the region of Sete Lagoas municipality (MG) has been selected in order to develop specific aspects of karst geology on the neo proterozoic carbonate rocks of a representative area of the Sete Lagoas Formation (SLF). The study of lithological, geochemical, structural, and karst issues addressed in this study allowed to establish some important differences in the development of dissolution porosity of the Pedro Leopoldo (PLM) and Lagoa Santa (LSM) members of the SLF. The structural study of the secondary porosity allowed to distinguish three main sets of fractures called C1, C2, and C3, their main directions are N10-20E, N30-40E, and N80-W respectively, with subvertical dips. These sets combined with the bedding surface defined three interception lines called L1, L2 and L3: N20E/6-10º, N40E/6-10º, and N80W/6-10º, which guides much of the development of the tertiary porosity of the SLF carbonate rocks. The geochemical and lithological differences between the members of the SLF are also determining factors for the different degrees of karstification observed in the field, LSM is more susceptible to dissolution and to form tertiary porosity due to lower mean levels of MgO and insoluble residue, compared to PLM. The LSM karst system has a well-developed groundwater drainage system with phreatic features (anastomosis and proto conduits) currently at the vadose zone, which indicate the presence of a developing phreatic conduit system. The morphological pattern and geological setting of the Rei do Mato cave suggests the presence of a probable subjacent karst (interstratal) in the LSM, below the metapelitic cover of the Serra de Santa Helena Formation, which recharges the limestone through its fracture system. The results of the present study allowed to determine the lithological and structural conditioning factors for the evolution of porosity in the SLF carbonate rocks, which can be applied as analogous to the study of the tertiary porosity in rocks of this formation in other sectors of the São Francisco Basin.

A Amostragem de Vapores do Solo (AVS) é uma técnica introduzida recentemente usada para a detecção, de forma indireta, da contaminação das águas subterrâneas por solventes orgânicos-voláteis, incluindo entre estes, os chamados DNAPL.O rápido desenvolvimento desta técnica foi motivado pela dificuldade e elevados custos que estão envolvidos os métodos tradicionais na avaliação do impacto de um acidente com substâncias organo-sintéticas. Tais métodos implicam na perfuração de numerosos poços de monitoração associados a um programa de coleta de água e análise. Dadas as características destes produtos químicos de não apresentarem contrastes elétricos e possuírem baixa solubilidade em água, métodos geofísicos comumente usados (eletroresistividade e eletromagnéticos) não têm se mostrado eficazes. A técnica AVS envolve a extração de uma pequena quantidade de gases succionado do solo a pouca profundidade e sua análise em campo ou laboratório, identificando os compostos presentes e correlacionando as composições dos vapores e das águas subterrâneas. O principio de detecção relaciona-se com o estabelecimento de um gradiente de concentração química na zona não-saturada, resultando um fluxo difusivo ascendente do contaminante nas áreas onde as águas subterrâneas se acham poluídas. O presente trabalho desenvolve a técnica AVS inovando na forma de aprisionamento de vapores quando se sugere o uso de colunas adsorventes duplas de carvão ativado, e adapta procedimentos de laboratório com uso de cromatografia gasosa para análise de colunas e identificação dos poluentes. Esta dissertação apresenta os resultados do uso da técnica AVS desenvolvida neste estudo, quando da aplicação pioneira no Brasil, acidente ambiental ocorrido no em Porto Feliz - (SP), onde o vazamento de um tanque de solventes orgânicos causou a contaminação de expressiva porção do aquífero. O AVS permitiu avaliar com sucesso a extensão do acidente de poluição no aquífero e em subsuperfície e o formato da pluma contaminante. O mapeamento com AVS definiu três zonas com diferentes concentrações de vapores: altas, médias e baixas e mostrou que a pluma está se deslocando no sentido SE para NW atingindo, no momento, uma área de 113.000 m². A coleta de vapores do solo a diferentes profundidades possibilitou o estabelecimento das taxas de volatilização, quantificando o fluxo vertical de tetracloreto de carbono em 1,0 x 1\'0 POT.-5\' \'+ OU -\' 6,9 x 1\'0 POT.-7\'µ/m²/s e clorofórmio em 6,4 x 1\'0 POT. -5\' \'+ OU -\' 1,7 x 1\'0 POT. -5 µ/m²/s. Os resultados das amostras de água subterrânea e vapores do solo permitiram estabelecer correlações bastante expressivas de 0,9 e 0,8 para o clorofórmio e tetracloreto de carbono. Com intuito de medir o tempo de trânsito e volatilização dos compostos halogenados de interesse em meio não saturado, foram preparados experimentos envolvendo colunas de areia em laboratório. Os testes permitiram avaliar as perdas por volatilização do clorofórmio e tetracloreto de carbono numa razão de 20 e 30%, após 30 horas de experimento. Esta dissertação analisa também, de forma crítica, trabalhos publicados por outros pesquisadores, permitindo avaliar a técnica aqui proposta comparativamente a outras. estabelecer alcances e restrições do método, dando ênfase na influência do meio e dos compostos no sucesso do uso do AVS, tema ainda pouco explorado por pesquisadores desta técnica. Este estudo sugere ainda uma classificação em 6 grupos do método AVS, segundo sua configuração e forma de aprisionamento e análise dos contaminantes. / Soil-gas sampling is a recently introduced technique for the indirect detection of groundwater contamination by volatile organics, including dense non-aqueous phase Iiquids (DNAPLs), such as those involved in the Porto Feliz accident. The rapid development of this technique was prompted by the difficulties and high costs that are involved in the evaluation of the impact of an accident with synthetic organic substances using traditional methods. The traditional approach involves the drilling of many monitoring wells to be used subsequently in a groundwater sampling and laboratory analysis program. In the Porto Feliz case, the chemical compounds involved showed negligible electrical contrast and low solubility in water, making commonly used geophysical methods, such as electrical resistivity and electromagnetic induction logging, inapplicable. The soil gas sampling technique involves the extraction of a small amount of soil gas from a shallow depth with subsequent analysis in the field or laboratory, identiying the compounds present and correlating the vapor composition with the composition of the underlying groundwater. The principle behind the technique is related to the establishment of a chemical concentration gradient in the unsaturated zone which causes an upward diffusive flux of contaminants in areas where the underlying groundwater is contaminated with volatile organics. The present research developed a soil gas sampling technique which is innovative in both the manner gases are captured, through the use of a double activated carbon column apparatus, and in the laboratory procedures used to analyze the columns and identify the pollutants with gas chromatography. The dissertation presents the results of the application of the soil gas sampling technique developed in this study to the environmental accident which occured in Porto Feliz when a large solvent tank leaked and contaminated a significant portion of the underlying aquifer. It is the first application of the soil gas sampling technique in Brasil. The technique allowed the successful evaluation of the extent of aquifer contamination and the shape of the groundwater plume. Plume mapping using soil gas concentrations defined three zones with different vapor concentration levels: high, medium and low. It also showed the plume moving in a SE to NW direction, contaminating 113,000 m² at the present time. The extraction of vapors at different depths allowed the calculation of soil gas emission flux rates of 1,0 x 1\'0 POT. -5\' \'+ OU - \' a 6,9 x 1\'0 POT. -7\' and 6,4 x 1\'0 POT. -5\' \'+ OU -\'1,7 x 1\'0 POT. -5\' µg/m²/s for chloroform and carbon tetrachloride respectively. The results of groundwater and vapor sampling showed excellent correlation coefficients of 0,9 and 0,8 for chloroform and carbon tetrachloride respectively. With the idea of measuring the travel time and volatilization of halogenated organics of interest in the unsaturated zone, experiments involving sand columns were prepared in the laboratory. The tests allowed the evaluation of volatilization losses of chloroform and carbon tetrachloride on the order of 20 and 30% hours of flow. The dissertation constructively analyzes studies published by other researchers, allowing a comparative evaluation of their techniques with the technique developed in this study. A review of more than 100 published documents on the subject allowed the establishment of restrictive limits on the method, highlighting the influence of the medium and the physico-chemical properties of the chemical compounds on the success of the soil gas sampling technique. The literature review also resulted in classiffing soil gas sampling into 6 groups according to the physical method used, the manner of gas capturing and the method of analyzing the gases.

Diversos métodos geofísicos têm sido empregados para a identificação de zonas fraturadas em rochas cristalinas a fim de locar pontos de perfuração de poços tubulares. Os métodos geoelétricos têm tido um papel importante na identificação destas zonas fraturadas, no entanto, em áreas urbanas sofrem com a falta de espaço e interferências diversas, o que limita suas aplicações. O presente trabalho visou correlacionar as anomalias geoelétricas típicas de zonas fraturadas em rochas cristalinas, com medidas de emanação natural de radônio a fim de estabelecer parâmetros que possam ser aplicados em áreas onde os fatores externos impeçam a execução dos métodos geoelétricos, uma vez que os fatores que interferem na aplicação desses métodos não interferem na emanação do radônio. Os resultados encontrados nas áreas investigadas mostraram uma boa correlação entre as anomalias geoelétricas e as anomalias de emanação de radônio, bem como foram boas as correlações com os resultados de vazão dos poços existentes nas áreas investigadas. A metodologia aqui proposta alcançou os objetivos podendo ser uma excelente ferramenta para prospecção de água subterrânea, tanto como método auxiliar, quanto como ferramenta principal de prospecção de aqüíferos em áreas onde outros métodos não possam ser aplicados devido a interferências diversas tais como: tubulações metálicas, fiações elétricas, entre outras. Estes tipos de interferências são bastante comuns em áreas urbanas, justamente onde a perfuração de poços é mais requerida. / A several geophysical methods have been used for the identification of shear zones in crystalline rocks in order to mark points to water well drilling. The geoelectrical methods have had an important role on the identification of these shear zones. However, in urban areas they suffer with the lack from space and diverse interferences, what it limits the application of these ones. The present research aimed to correlate the typical electrical anomalies of shear zones in crystalline rocks, with measures of natural emanation of radon, in order to establish parameters that can be applied in areas where the external factors hinder the execution of the geoelectrical methods, because the factors that intervene with the application of these methods do not intervene with the emanation of the radon. The results found in the investigated areas had shown a good correlation with the electrical anomalies and the radon emanation anomalies, as well as had been good the correlations with the results of yield of water wells on the investigated areas. The methodology proposal reached the objectives being able to be an excellent tool for groundwater prospection, as a auxiliary method auxiliary, as a main tool of prospection of fractured aquifers in areas where other methods cannot be applied due several interferences, as metallic pipes, electric wirings, and others. These types of interferences are sufficiently common in urban areas, exactly where the water well drilling its more necessary.

O objetivo principal deste trabalho é estimar a recarga direta e profunda do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) na bacia representativa do Ribeirão da Onça. Paralelamente são analisados os comportamentos do aqüífero e da evapotranspiração na bacia. A bacia do Ribeirão da Onça apresenta características representativas típicas da região de afloramento do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) no Estado de São Paulo. A bacia do Ribeirão da Onça tem a vantagem de ser uma bacia amplamente estudada em vários aspectos referentes à sua hidrologia e hidrogeologia. Obtiveram-se dados suficientes para fazer um balanço hídrico da bacia monitorada por um ano hidrológico e extrair uma estimativa da recarga direta e profunda nesta zona de afloramento do Sistema Aqüífero Guarani. Utilizaram-se dados da flutuação do nível do aqüífero para estimar a recarga direta e a variação do armazenamento subterrâneo. Os poços de monitoramento foram distribuídos em diversas culturas, possibilitando uma análise do comportamento do aqüífero por cultura. Estimou-se que a recarga direta do sistema, na bacia, está em torno de 400 mm anuais. A estimativa da recarga profunda indica um valor entre zero e 40 mm. A análise do comportamento do aqüífero mostra que a recarga direta é menor em solos cultivados com eucalipto e maior em áreas cultivadas com pastagem. A variação do nível do aqüífero apresenta forte correlação entre as culturas, exceto a de eucaliptos. A posição dos poços é fator fundamental para a estimativa da recarga direta. Terrenos mais planos tendem a produzir uma maior recarga direta do aqüífero. Avaliaram-se métodos de estimativa de evapotranspiração. A avaliação foi realizada entre alguns métodos empíricos e a evapotranspiração obtida através do balanço hídrico. Estimou-se uma evapotranspiração em torno de 900 mm anuais a partir do balanço hídrico. Todos os métodos empíricos e semi- empiríco, com exceção do de Thornthwaite, superestimaram a evapotranspiração quando comparados ao valor estimado pelo balanço hídrico. O método de Hargreaves-Samani foi o que mais se distanciou, com 1894 mm anuais. O método de Thornthwaite foi o que mais se aproximou, com 936 mm anuais, com discrepância de apenas entre 3% e -6% do valor estimado pelo balanço hídrico. A utilização dos métodos empíricos e semi- empíricos de estimativa da evapotranspiração, para estudos da recarga de aqüíferos na região da zona de afloramento do Sistema Aqüífero Guarani no estado de São Paulo, deve ser vista com cautela. Só uma avaliação prolongada poderá indicar quais os métodos mais se aproximam da realidade. Pelos resultados obtidos, recomenda-se a revisão das estimativas de disponibilidade hídrica sustentável do Sistema Aqüífero Guarani e a utilização com cautela dos métodos empíricos e semi-empíricos de estimativa da evapotranspiração, para estudos hidrológicos no estado de São Paulo. A análise do monitoramento da bacia do Ribeirão da Onça só vem a confirmar a representatividade dos estudos feitos nessa região e a grande relevância que esses estudos terão para o gerenciamento desse importante reservatório que é o Sistema Aqüífero Guarani / The main objective of this work is to esteem the recharge direct and deep in the Guarani Aquifer System (GAS) at the representative basin of Ribeirão da Onça. At the same time, the behavior and the evapotranspiration at the water basin have been studied. The Ribeirão da Onça water basin has typical representative characteristics on the outcrop region in the Guarani Aquifer System (GAS) in the São Paulo State. Its hydrology and hydrogeology have been widely studied under several aspects, what consists of an advantage. It had been gotten enough data to make a water balance of the monitored water basin for one hydrological year and get out the direct and deep recharge estimate at this outcrop region of the Guarani Aquifer System. It had been used data of the aquifer level fluctuation in order to estimate the direct recharge and the subterranean storage. The monitoring wells are distributed in several crops, making the behavior in the aquifer per crop analysis possible. The estimated direct recharge of the system, at the water basin, is about 400 mm. The estimated deep recharge is between zero and 40 mm. The aquifer behavior analysis shows that the direct recharge is smaller in soils with eucalyptus cultivated than it is in other crops. The wells position is also an important aspect to the direct recharge. Plainer and higher lands tend to produce a greater direct recharge of the aquifer. Evapotranspiration esteem methods had been also evaluated. The evaluation was made with some empirical methods and the evapotranspiration gotten through to the water balance. The evapotranspiration estimated through the water balance was about 900 mm per year. All the empirical and semi-empirical methods, excepting Thornthwaite, overestimated the evapotranspiration if compared to the water balance estimated value. The Hargreaves-Samani´s method was the most far-away, with 1894 mm per year. The Thornthwaite method was the closest, with 936 mm per year, only between -6% and 3% of the estimated value through the water balance. The use of empirical and semi-empirical methods to esteem the evapotranspiration, in order to study the aquifers recharge in the region of the outcrop zone of the Guarani Aquifer System at São Paulo State, must be used with caution. Only a long-term evaluation could say which methods get closer to the reality. Through the analysis of the gotten results, it is recommended a revision of the estimated sustained water accessibility of the Guarani Aquifer System and the cautious use of the empirical and semi- empirical methods to esteem the evapotranspiration, to hydrological studies at São Paulo State. The analysis of the monitoring of the Ribeirão da Onça water basin comes to prove the active role of the studies in this region and the importance that this studies will have to the management of this great reservoir that is the Guarani Aquifer System

Made available in DSpace on 2015-03-05T12:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta tese trata da influência que os grandes sistemas de falhas no Rio Grande do Sul, produzem na estruturação espacial e hidroestratigráfica do Sistema Aqüífero Guarani (SAG). Inicialmente foram apresentados os conceitos relativos a unidades hidroestratigráficas e sistemas aqüíferos, com a posterior determinação da hidroestratigrafia do SAG no Rio Grande do Sul. Foram confeccionadas oito seções geológicas e hidrogeológicas, que permitiram a delimitação de quatro grandes compartimentos estruturais. O Compartimento Leste é delimitado pelo Sistema de Falhas Dorsal de Canguçu (Falha do Leão), e os aqüíferos estão associados com as Formações Botucatu e Pirambóia ou exclusivamente a Formação Botucatu, na porção norte - nordeste do compartimento. O Compartimento Oeste é delimitado pelo Sistema de Falhas Jaguari - Mata e sua hidroestratigrafia é semelhante à da porção uruguaia do SAG, com a ocorrência das Formações Guará e Botucatu, correlacionáveis com a Formação Tacuarembó do Uruguai. O Compartimento Norte - Alto

A contaminação de aqüíferos rasos e livres por fossas sépticas e negras é um problema bastante sério, principalmente em países em desenvolvimento. Nesta dissertação pretendeu-se estudar processos de remediação de aqüíferos rasos e livres utilizando-se da técnica de wetlands, que são definidos como habitats onde o nível d\'água pode estar na superfície, sobre, ou bem próximo a ela. Como exemplo destas áreas pode-se citar os pântanos, brejos e manguezais, mas há também os criados artificialmente, geralmente com fins ambientais. Através de modelagem matemática foram criados possíveis cenários da aplicação de wetlands artificiais para a atenuação de plumas contaminantes em aqüíferos rasos. A remediação dos aqüíferos apresenta, por meios desses processos estudados, baixo custo operacional. Os resultados obtidos indicam a necessidade de uma área superior 2.000 m² para a implantação de um sistema capaz de tratar 10 m³ de água por dia, considerando um tempo de residência de 10 a 15 dias. Este volume corresponde ao efluente produzido por 70 pessoas (150 L/hab/dia). O volume drenado e o tempo de permanência da água dentro do canal são inversamente proporcionais e fortemente controlados pela condutividade hidráulica do terreno, que é um fator limitante para a construção de uma wetland para tratar água subterrânea. O tempo de trânsito sofre, ainda, forte influência de recarga. Em simulações com recarga de 250 mm/ano os tempos foram menores que os obtidos nas simulações sem recarga. As dimensões da pluma a ser capturada podem ser controlada com a construção de barreiras impermeáveis, tanto horizontais quanto verticais, como por exemplo, um cone para aumentar a abertura permeável para a captura da água subterrânea e a inserção de barreiras verticais logo abaixo dessa abertura. Porém as barreiras verticais deverão ser bastante profundas, pois barreiras de até 4 m além do fundo do canal, aumentariam, no máximo, em até 1 m a profundidade de captura dos tubos de fluxo da água subterrânea. Além dos modelos matemáticos, foram estudados dois sistemas integrados de \'wetlands\' - de fluxo superficial com plantas flutuantes (aguapés) seguidos de solos filtrantes com arroz irrigado - construídos para o tratamento de água superficial. No primeiro sistema, localizados em São Paulo (PET-EG), a eficiência para demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO) foi de 55% e 72%, respectivamente. Já os compostos nitrogenados, com exceção do nitrato, apresentaram valores erráticos, sem nenhum valor conclusivo de eficiência. O nitrato apresentou concentrações sempre inferiores ao limite de detecção. No segundo sistema, localizado na SABESP de Carapicuíba, a eficiência para DBO e DQO foi de 83% a 86%. Para os compostos nitrogenados a eficiência foi de 83 a 93,6% para N-total, 80 a 87% para amônio e amônia, e de até 89% para nitrato, para as concentrações de entrada comuns para o Rio Cotia, em torno de 5 m/L \'\'NO IND. 3\' POT. -\'. Um experimento de injeção de uma solução de nitrato a 20 mg/L \'\'NO IND. 3\' POT. -\' retornou valores de eficiência para este nutriente em torno de 77%. A eficiência desse sistema foi boa também para cor (83 a 94%), turbidez (80 a 95,6%), fósforo total (92 a 97%) e agentes tensoativos (83%). Os alcances sociais deste trabalho são diretos, principalmente no atendimento de áreas de alta densidade de ocupação, como favelas, onde é comum a geração de plumas contaminantes que deságuam em córregos e pequenas drenagens, contaminando-os; e como alternativa no tratamento prévio da água para pequenos municípios. / The main goal of this research was to study the remediation of unconfined and shallow aquifers through the wetland technique. The wetlands are defined as the habitats where the water level can be either above, beneath or at the surface ground. As example of these areas, one can mention swamp and marsh, which are natural. However there are also the manmade ones, which are generally constructed for environmental purposes. Possible scenarios of artificial wetland application for the attenuation of contaminant plumes in shallow aquifers were created by means of numerical modeling, using the code Visual Modflow. The results indicated the need of an area larger than 2000 m² for the implementation of a system capable of treating 10 m³/day of water, considering the residence time of 10 to 15 days. This volume corresponds to the effluent produced by 70 people/day. lt was also demonstrated that the drained volume is in the inverse ratio to the residence time of the water within the channel and both are strongly controlled by the hydraulic conductivity of the aquifer. This is a limiting factor for the construction of a wetland to groundwater treatment purposes. The transit time is also influenced by the recharge. ln simulations of 250 mm/y of recharge the times were smaller than that obtained in simulations with no recharge. The dimension of the captured plume can be enhanced by the construction of impermeable barriers, either horizontal or vertical, such as a funnel to increase the aperture for the capture of the groundwater plume and the insertion of vertical barriers immediately bellow the aperture. However the vertical barriers must be quite deep, since barriers of at least 4 m further from the channel bottom would increase the depth of the groundwater flux tube capture only up to 1 m. Besides the mathematical modeling, two integrated systems of wetlands were studied. These facilities consist of superficial flux with floating plants (Eichhornia crassipes) channel followed by filtering soils with irrigated rice units, which were constructed for surface water treatment. ln the first system, located in São Paulo (Parque Ecológico do Tietê), the efficiency for the oxygen biochemical and chemical demands was of 55% and 72%, respectively. The nitrogen compounds, in turn, except for the nitrate, presented random values and non-conclusive efficiency results. The nitrate always presented concentrations smaller than the equipment detection limit. ln the second system, located at SABESP in Carapicuiba, the efficiency for oxygen biochemical and chemical demands was 83% and 86%. For the nitrogen compounds the efficiency was of 83% and 94% for total-N, 80% and 87% for ammonium and ammonia, and up to 89% for nitrate; for the common input concentrations of Cotia river, around 5 m/L \'\'NO IND. 3\' POT.-\'. An experiment of nitrate solution injection at 20 mg/L \'\'NO IND.3\' POT. - \' produced efficiency values around 77% for this nutrient. The efficiency for this system was also satisfactory for color (83 to 94%), turbidity (80 to 96%), total phosphorous (92 to 97%) and tensoactive agents (83%). The social outcomes of this research are direct, mainly for: (1) the assistance of densely occupied areas, such as slams, where the generation of contaminant plumes, which are drained to small drainages, is common; and (2) as an alternative for the water treatment for small communities.