O estudo desenvolveu-se em área de plantação de arroz na região de Águas Claras, Município de Viamão, caracterizada por depósitos arenosos quaternários inconsolidados inseridos no Sistema Laguna-Barreira da Planície Costeira do Rio Grande do Sul. O trabalho teve por objetivo avaliar o impacto do uso intensivo de fertilizantes NPK nos solos e na água do aqüífero livre, verificando a transferência de elementos primários (macro nutrientes), micronutrientes, metais, metalóides e outros elementos-traço (inclusive Elementos Terras Raras) no perfil. Foram coletadas amostras de fertilizante aplicado na área, solos e água em duas áreas fertilizadas e uma não fertilizada (background), realizando-se análises de parâmetros físico-químicos de águas in-loco, análises de difratometria de Raios-X e CTC, e análises multi-elementares com ICP-MS. A coleta de amostras de água foi realizada através de dois poços de monitoramento em três tempos distintos, 6 meses pós-fertilização, duas semanas pré-fertilização e três semanas pós-fertilização. Os solos coletados são classificados como arenosos, contudo, observou-se presença significativa de argila em um perfil. A difração de raios-X identificou presença dos argilominerais ilita e caolinita nas amostras com conteúdo de argila mais elevado. Análises de capacidade de troca de cátions revelaram resultados entre 4,86 e 17,9 cmol/dm3. A condutividade hidráulica do aqüífero freático, registrada através do Teste de Slug resultou em 1,168x10-4 cm/s para o solo do poço com presença maior de argila. No levantamento dos parâmetros de campo observou-se, em quase a totalidade das amostras, as águas possuem pH abaixo de 6 e o conteúdo de sólidos totais dissolvidos situam-se acima do permitido pela Resolução CONAMA 396/08. Os dados químicos de elementos maiores mostram que as águas classificam-se como em praticamente todas as amostras como cloretada-sódico-cálcicas, de acordo com o Diagrama Piper. A análise dos resultados demonstra que o fósforo e magnésio são em sua maior parte adsorvidos no solo, causando efeito cumulativo. Outros elementos químicos que sofreram maior enriquecimento nos solos devido à aplicação de fertilizante foram Al, As, Cd, Cs, Eu, Fe, Li, Mn, Rb, U e V. Nas análises de água detectou-se excesso de manganês, ultrapassando o limite máximo permitido pela Resolução CONAMA 396/08 0,1mg/L, tendo Ce, La e Nd entre os Elementos Terras que tiveram maior enriquecimento. Os resultados demonstram que a aplicação de fertilizantes em aqüíferos com elevada vulnerabilidade pode contaminar as águas subterrâneas, comprometendo sua potabilidade. / This study has been developed in area of rice plantation in the region of Aguas Claras, Municipal District of Viamão, which is comprises quaternary deposits of sandy soils related to the Lagoon-Barrier System of the Rio Grande do Sul Coastal Plain. The main objective was to evaluate the impact of intensive use of fertilizers NPK in the soils and in the free-aquifer, verifying the transfer of primary elements (macronutrients), micronutrients, metals, metalloids and other trace elements (including Elements Rare Earth) in the soil. Samples of fertilizer applied in the plantation, soils, and water in two fertilized areas and in one non-fertilized area (background) were collected. Main physico-chemical parameters of water were measured in the field, while analyses of X-Ray Diffraction, CTC, and multielementary analyses by ICP-MS were processed. The water samples were collected in two monitoring wells in three different periods, 6 months before fertilization, two weeks before fertilization and three weeks after fertilization. The collected soils are classified as sandy, however, significant presence of clay was observed in one profile. The X-Ray Diffraction identified illite and caolinite as the clay minerals phase in samples with higher clay content. Analyses of Cation Exchange Capacity revealed values between 4,86 and 17,9 cmol/dm3. The hydraulic conductivity of the free aquifer through the Slug Test resulted in 1,168x10-4 cm/s for the clayish soil. In the samples majority, the water pH is below 6, and the total dissolved solids is above the limits of the CONAMA Resolution 396/08. The chemical data of major elements show that chlorinated-sodic-calcic water type prevails in the area, according to the Piper Diagram. The chemical results demonstrate that phosphorus and magnesium are mainly adsorved in the soil, causing cumulative effect. Other chemical elements showing higher enrichment in the soil due to fertilizer application were Al, As, Cd, Cs, Eu, Fe, Li, Mn, Rb, U and V. The water analyses detected a manganese excess, according CONAMA Resolution 396/08, while Ce, La and Nd among the REE had larger enrichment. The results clearly demonstrate that intensive fertilizer application in aquifer with high vulnerability can contaminate groundwater.

O presente estudo resulta de convênio entre a Fundação de Apoio da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (FAURGS) e a Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), tendo como objetivo o diagnóstico das contaminações por metais e hidrocarbonetos dos solos e águas subterrâneas na área e seus domínios. Os poços tubulares profundos existentes ao redor da refinaria registram 559 unidades distribuídas num raio de 2.000 metros, que têm uso residencial dominante (81,5%) e, em menor escala, comercial (6,5%), industrial (2,6%) e público (0,9%). A caracterização geológica revelou grande variação lateral e vertical, marcada pela ocorrência de sedimentos quaternários síltico-argilosos e arenosos finos com lentes de argilas orgânicas plásticas, tendo espessura de até 14 metros cobrindo rochas sedimentares da Formação Sanga do Cabral. Esta última composta principalmente por arenitos finos a muito finos, siltitos e argilitos avermelhados. Uma parcela significativa da área encontra-se capeada por aterros de terraplenagem com espessuras entre 0,5 e 4 metros. Os estudos hidrogeológicos da área registram a existência de um aqüífero freático livre, constituído pelo material de aterro e camadas sedimentares superficiais, e outro semi-confinado, representado por níveis arenosos descontínuos intercalados no pacote dominantemente síltico-argiloso de sedimentos quaternários. Os sedimentitos da Formação Sanga do Cabral fazem parte do aqüífero semiconfinado. O diagnóstico da contaminação de solos por hidrocarbonetos e metais contou com a análise química de 94 amostras coletadas em 48 sondagens manuais em diferentes profundidades. Os resultados apontaram a virtual ausência de vanádio e baixos níveis de contaminação por cromo, mercúrio, cádmio, cobre, chumbo e Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (TPH). A grande quantidade de amostras permitiu a realização de uma avaliação geoestatística para determinação dos teores naturais do terreno e das concentrações oriundas de contaminações. Os solos presentes no entorno da bacia de aeração e da área de descarte de borras e caliças apresentaram as maiores concentrações de metais e, mesmo que inexpressivas, de TPH. A avaliação da qualidade das águas subterrâneas do aqüífero semiconfinado foi realizada através da instalação de 10 poços de monitoramento com profundidades da ordem de 20 metros e coleta de amostras para análises químicas. Também foram coletadas amostras do aqüífero freático em 9 poços de monitoramento rasos com profundidades da ordem de 5 metros, já existentes na ocasião. Os resultados obtidos para as águas do aqüífero semi-confinado retratam uma boa situação ambiental deste, com teores de metais inexistentes na grande maioria dos poços e concentrações abaixo dos limites de intervenção apenas em alguns. Hidrocarbonetos de petróleo (TPH) foram registrados em apenas um poço, em quantidade inexpressiva. Os poços rasos revelam um cenário menos favorável no aqüífero freático, apontando contaminação pouco significativa por hidrocarbonetos de petróleo em apenas 4 locais.

O estudo desenvolveu-se em área de plantação de arroz na região de Águas Claras, Município de Viamão, caracterizada por depósitos arenosos quaternários inconsolidados inseridos no Sistema Laguna-Barreira da Planície Costeira do Rio Grande do Sul. O trabalho teve por objetivo avaliar o impacto do uso intensivo de fertilizantes NPK nos solos e na água do aqüífero livre, verificando a transferência de elementos primários (macro nutrientes), micronutrientes, metais, metalóides e outros elementos-traço (inclusive Elementos Terras Raras) no perfil. Foram coletadas amostras de fertilizante aplicado na área, solos e água em duas áreas fertilizadas e uma não fertilizada (background), realizando-se análises de parâmetros físico-químicos de águas in-loco, análises de difratometria de Raios-X e CTC, e análises multi-elementares com ICP-MS. A coleta de amostras de água foi realizada através de dois poços de monitoramento em três tempos distintos, 6 meses pós-fertilização, duas semanas pré-fertilização e três semanas pós-fertilização. Os solos coletados são classificados como arenosos, contudo, observou-se presença significativa de argila em um perfil. A difração de raios-X identificou presença dos argilominerais ilita e caolinita nas amostras com conteúdo de argila mais elevado. Análises de capacidade de troca de cátions revelaram resultados entre 4,86 e 17,9 cmol/dm3. A condutividade hidráulica do aqüífero freático, registrada através do Teste de Slug resultou em 1,168x10-4 cm/s para o solo do poço com presença maior de argila. No levantamento dos parâmetros de campo observou-se, em quase a totalidade das amostras, as águas possuem pH abaixo de 6 e o conteúdo de sólidos totais dissolvidos situam-se acima do permitido pela Resolução CONAMA 396/08. Os dados químicos de elementos maiores mostram que as águas classificam-se como em praticamente todas as amostras como cloretada-sódico-cálcicas, de acordo com o Diagrama Piper. A análise dos resultados demonstra que o fósforo e magnésio são em sua maior parte adsorvidos no solo, causando efeito cumulativo. Outros elementos químicos que sofreram maior enriquecimento nos solos devido à aplicação de fertilizante foram Al, As, Cd, Cs, Eu, Fe, Li, Mn, Rb, U e V. Nas análises de água detectou-se excesso de manganês, ultrapassando o limite máximo permitido pela Resolução CONAMA 396/08 0,1mg/L, tendo Ce, La e Nd entre os Elementos Terras que tiveram maior enriquecimento. Os resultados demonstram que a aplicação de fertilizantes em aqüíferos com elevada vulnerabilidade pode contaminar as águas subterrâneas, comprometendo sua potabilidade. / This study has been developed in area of rice plantation in the region of Aguas Claras, Municipal District of Viamão, which is comprises quaternary deposits of sandy soils related to the Lagoon-Barrier System of the Rio Grande do Sul Coastal Plain. The main objective was to evaluate the impact of intensive use of fertilizers NPK in the soils and in the free-aquifer, verifying the transfer of primary elements (macronutrients), micronutrients, metals, metalloids and other trace elements (including Elements Rare Earth) in the soil. Samples of fertilizer applied in the plantation, soils, and water in two fertilized areas and in one non-fertilized area (background) were collected. Main physico-chemical parameters of water were measured in the field, while analyses of X-Ray Diffraction, CTC, and multielementary analyses by ICP-MS were processed. The water samples were collected in two monitoring wells in three different periods, 6 months before fertilization, two weeks before fertilization and three weeks after fertilization. The collected soils are classified as sandy, however, significant presence of clay was observed in one profile. The X-Ray Diffraction identified illite and caolinite as the clay minerals phase in samples with higher clay content. Analyses of Cation Exchange Capacity revealed values between 4,86 and 17,9 cmol/dm3. The hydraulic conductivity of the free aquifer through the Slug Test resulted in 1,168x10-4 cm/s for the clayish soil. In the samples majority, the water pH is below 6, and the total dissolved solids is above the limits of the CONAMA Resolution 396/08. The chemical data of major elements show that chlorinated-sodic-calcic water type prevails in the area, according to the Piper Diagram. The chemical results demonstrate that phosphorus and magnesium are mainly adsorved in the soil, causing cumulative effect. Other chemical elements showing higher enrichment in the soil due to fertilizer application were Al, As, Cd, Cs, Eu, Fe, Li, Mn, Rb, U and V. The water analyses detected a manganese excess, according CONAMA Resolution 396/08, while Ce, La and Nd among the REE had larger enrichment. The results clearly demonstrate that intensive fertilizer application in aquifer with high vulnerability can contaminate groundwater.

A região de São Gabriel, localizada na fronteira oeste do Rio Grande do Sul, está inserida na borda sul da Bacia do Paraná, compreendendo rochas que vão desde o Précambriano, representativas do Escudo Sul-riograndense, até depósitos triássicos da Bacia do Paraná. As unidades pertencentes aos depósitos sedimentares da Bacia do Paraná correspondem a 3/4 da área total aflorante na região. Por constituírem-se de rochas formadas em ambientes deposicionais bastante distintos, as águas subterrâneas da região apresentam composições químicas bastante variadas. As principais unidades hidroestratigráficas da região são o Aquífero Rio Bonito (ARB), Sistema Aquífero Sanga do Cabral-Pirambóia (SASCP), Sistema Aquífero do Embasamento Cristalino (SAEC) e Aquitardos Permianos (AP). Análises físico-químicas realizadas em 55 amostras de água de poços da região indicam que as composições químicas das águas subterrâneas são de boa qualidade no Aquífero Rio Bonito e nos Sistemas Aquífero Sanga do Cabral-Pirambóia e Embasamento Cristalino. Entretanto, onde o Aquífero Rio Bonito apresenta-se confinado pelos Aquitardos Permianos, suas águas tendem a tornarem-se salinizadas, com o aumento das concentrações de Sólidos Totais Dissolvidos e, principalmente, dos íons sódio e flúor, tornando-se, muitas vezes, impróprias para consumo humano. Ensaios de solubilização/lixiviação demonstram a intensa troca de cátions entre os sedimentos argilosos dos aquíferos com as águas subterrâneas, permitindo a dessorção de sódio para as águas subterrâneas e a adsorção de cálcio pelos argilominerais. Análises isotópicas de 14C registram idades de recarga de 70 a 42.000 anos, enquanto isótopos de oxigênio e hidrogênio indicam que a recarga ocorreu em climas mais secos e quentes do que os atuais. / The São Gabriel is located on the West Region of Rio Grande do Sul State. It is geologically inserted in the southern portion of the Paraná Basin comprising metamorphic end igneous rocks from Precambrian Shield and Triassic sedimentary rocks from Parana Basin. The lithostratigraphic units of Parana Basin correspond to three quarters of the total area outcropping in the studied region. Because these rocks are formed in different depositional environments, the groundwater has wide range in chemical compositions. The main hydrostratigraphic units in the region are the Rio Bonito Aquifer (ARB), Sanga do Cabral-Pirambóia Aquifer System (SASCP), Crystalline Basement Aquifer System (SAEC) and Permian Aquitards (AP). The physico-chemical analyzes made in 55 groundwater samples indicate good quality to Rio Bonito Aquifer, Sanga do Cabral–Pirambóia Aquifer System and Crystalline Basement Aquifer System. However, where the Rio Bonito Aquifer is confined by Permian Aquitards its groundwater become more salinized, increasing the concentrations of TDS and especially sodium and fluoride ions. This results in water unfit for drinking. Solubilization/ leaching tests demonstrate the intense cation exchange between the clay from the aquifers and groundwater, allowing desorption sodium to groundwater and calcium adsorption by clay minerals. Isotopic analysis of 14C indicates recent (70 years old) to very old (42,000 years old) recharge, while oxygen and hydrogen isotopes point recharge in dry and hot climates.

A região de São Gabriel, localizada na fronteira oeste do Rio Grande do Sul, está inserida na borda sul da Bacia do Paraná, compreendendo rochas que vão desde o Précambriano, representativas do Escudo Sul-riograndense, até depósitos triássicos da Bacia do Paraná. As unidades pertencentes aos depósitos sedimentares da Bacia do Paraná correspondem a 3/4 da área total aflorante na região. Por constituírem-se de rochas formadas em ambientes deposicionais bastante distintos, as águas subterrâneas da região apresentam composições químicas bastante variadas. As principais unidades hidroestratigráficas da região são o Aquífero Rio Bonito (ARB), Sistema Aquífero Sanga do Cabral-Pirambóia (SASCP), Sistema Aquífero do Embasamento Cristalino (SAEC) e Aquitardos Permianos (AP). Análises físico-químicas realizadas em 55 amostras de água de poços da região indicam que as composições químicas das águas subterrâneas são de boa qualidade no Aquífero Rio Bonito e nos Sistemas Aquífero Sanga do Cabral-Pirambóia e Embasamento Cristalino. Entretanto, onde o Aquífero Rio Bonito apresenta-se confinado pelos Aquitardos Permianos, suas águas tendem a tornarem-se salinizadas, com o aumento das concentrações de Sólidos Totais Dissolvidos e, principalmente, dos íons sódio e flúor, tornando-se, muitas vezes, impróprias para consumo humano. Ensaios de solubilização/lixiviação demonstram a intensa troca de cátions entre os sedimentos argilosos dos aquíferos com as águas subterrâneas, permitindo a dessorção de sódio para as águas subterrâneas e a adsorção de cálcio pelos argilominerais. Análises isotópicas de 14C registram idades de recarga de 70 a 42.000 anos, enquanto isótopos de oxigênio e hidrogênio indicam que a recarga ocorreu em climas mais secos e quentes do que os atuais. / The São Gabriel is located on the West Region of Rio Grande do Sul State. It is geologically inserted in the southern portion of the Paraná Basin comprising metamorphic end igneous rocks from Precambrian Shield and Triassic sedimentary rocks from Parana Basin. The lithostratigraphic units of Parana Basin correspond to three quarters of the total area outcropping in the studied region. Because these rocks are formed in different depositional environments, the groundwater has wide range in chemical compositions. The main hydrostratigraphic units in the region are the Rio Bonito Aquifer (ARB), Sanga do Cabral-Pirambóia Aquifer System (SASCP), Crystalline Basement Aquifer System (SAEC) and Permian Aquitards (AP). The physico-chemical analyzes made in 55 groundwater samples indicate good quality to Rio Bonito Aquifer, Sanga do Cabral–Pirambóia Aquifer System and Crystalline Basement Aquifer System. However, where the Rio Bonito Aquifer is confined by Permian Aquitards its groundwater become more salinized, increasing the concentrations of TDS and especially sodium and fluoride ions. This results in water unfit for drinking. Solubilization/ leaching tests demonstrate the intense cation exchange between the clay from the aquifers and groundwater, allowing desorption sodium to groundwater and calcium adsorption by clay minerals. Isotopic analysis of 14C indicates recent (70 years old) to very old (42,000 years old) recharge, while oxygen and hydrogen isotopes point recharge in dry and hot climates.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.