The design of effective quality management strategies in groundwater systems is crucial, as clean water is essential for livelihood, health, and development. Colloids represent a class of contaminants that might be pathogenic or benign. Colloids can also enhance or inhibit the transport of dissolved contaminants in groundwater, which has inspired the use of benign colloids in the remediation of contaminated aquifers. Reliable modelling of colloid behavior is therefore essential for the design of effective remediation strategies, both those employing benign colloids and those aiming at the removal of pathogenic colloids. While colloid transport is controlled by groundwater velocity, colloid retention is governed by the physical and chemical properties of the aquifer together with those of the colloid. The present study aims at enhancing the reliability of modelling colloid behavior in fractured aquifers through: i) developing a synchronization-based framework that can effectively identify hydraulic connections within the aquifer; ii) developing a mathematical model for the relationship between the fraction of colloids retained along a fracture (Fr) and the parameters describing the aquifer’s physical and chemical properties; iii) developing an analytical model for the relationship between Fr and the coefficient describing irreversible colloid deposition in single fractures; and, iv) developing a numerical technique that can efficiently simulate colloid behavior in single fractures and fracture networks under different physical, chemical, and matrix conditions. The performance of the synchronization-based framework, mathematical and analytical models, and the numerical technique was assessed separately for different verification cases, and the corresponding efficacy was confirmed. Coupling the tools developed in the present study enables the reliable prediction of colloid behavior in response to changes in the groundwater-colloid-fracture system’s physical and chemical properties, which can aid in understanding how to manipulate the system’s properties for the effective design of groundwater quality management and remediation strategies. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD) / Microorganisms, microplastics, clay, and fine silt are classified as colloids within the spectrum of contaminants that might exist in groundwater. Although some colloids are benign (e.g., clay and fine silt), they can still affect the groundwater quality and aquifer porosity. Colloids can also enhance or inhibit the migration of other contaminants in groundwater because of their high adsorption capacity. Several remediation strategies are being envisioned to remove pathogenic colloids and eliminate other contaminants adsorbed onto benign colloids, where effective design of such strategies requires reliable models of colloid behavior. The present study aims at enhancing the reliability of simulating colloid behavior in fractured aquifers through: i) developing models that capture the effects of the aquifer’s physical and chemical properties on colloid behavior; and, ii) designing a framework that improves the reliability of aquifer conceptualization. Effective remediation strategies can then be designed for contaminated fractured aquifers based on the developed tools.

Master of Science / Department of Geology / Saugata Datta / Elevated concentrations of arsenic (As) and fluoride (F) have been documented within the volcano-sedimentary aquifers of the Independence Basin Aquifer System in Guanajuato, Mexico which lies in the Mesa Central (MC) physiographic province on the northern edge of the Trans Mexican Volcanic Belt (TVMB). The geogenic sources of these contaminants are not well understood. This study adds to the existing record of the distribution of As and F contamination in the major aquifers of the basin by analyzing 24 water samples from five urban and rural areas. The mean As and F concentrations in the Cuenca Alto Rio Laja (CARL) aquifer on the western side of the basin were ~10 µg/L (median = 36 µg/L) and ~0.5 mg/L (median = 0.8 mg/L), respectively. In contrast, the mean As and F concentrations in the Laguna Seca (LS) aquifer on the eastern side of the basin were ~44 µg/L (median = 11 µg/L) and ~5.8 mg/L (2.6 mg/L), respectively. The high sodium, alkalinity, and low calcium concentrations observed in both aquifers are typical for fractured acid volcanic geothermal systems which have been observed in many Mexican states. Boron, lithium, and groundwater temperature showed positive correlations with As (R2 = 0.47, 0.68, and 0.55) and F (R2 = 0.31, 0.73, and 0.57) concentrations. These trace elements and elevated groundwater temperatures are indicators of water with hydrothermal origins. The drill cuttings from two boreholes ~500 m in depth were analyzed by X-ray diffraction, petrographic, and elemental analysis. This work revealed that the volcanic rocks of the CARL aquifer are primarily comprised of plagioclase, quartz, potassium-feldspar, calcite, volcanic glass, apatite, and iron oxyhydroxides. Additionally, there are layers of volcanic rocks comprised of pyroxene, plagioclase, quartz; amphibole, biotite, and apatite. The sedimentary rocks of the LS aquifer are comprised primarily of plagioclase, potassium feldspar, muscovite, biotite, volcanic glass, apatite, calcite, and quartz. These sedimentary rocks were deposited on volcanic rocks comprised of plagioclase, pyroxene, quartz, calcite, apatite, olivine, amphibole, hematite, chlorite, biotite, and ilmenite. To determine source zones the distribution of leachable F from the drill cuttings of both boreholes was examined through batch reactors. The leached F concentration profile revealed that the upper 140 m and lower 400 m of the western and eastern sides of the basin were the dominant source zones of leachable F. Overpumping in the IBAS has caused water table levels in this aquifer the decline over time. As these groundwater wells continue to be constructed to deeper depths to reach groundwater the release of As and F from these sources and the mechanisms controlling As and F from these subsurface lithologies needs to be understood. The release of both As and F from the rocks of the western and eastern side of the basin at 400 to ~500 m depths were examined through pH-adjusted batch reactors with groundwater from the CARL which contained initial As and F concentrations of ~7.9 µg/L and ~0.8 mg/L; respectively. The dissolution of F-bearing minerals and adsorption reactions with iron oxyhydroxides display a dominant control on the changes in As and F concentrations in the groundwater of the CARL aquifer. At pH 5, the rocks from the 400 – 500 m depth within the CARL aquifer reduced the initial concentrations of As and F to values of ~5.8 µg/L and ~0.5 mg/L, respectively, after 200 hours. Whereas at a pH of 9 these rocks leached F increasing its concentration to ~0.9 mg/L. The As concentration was reduced to ~6.3 µg/L. In contrast to the CARL aquifer rocks, the rocks of the LS aquifer released F at all three pH values as F-bearing minerals dissolved. Alongside F-bearing mineral dissolution, adsorption on to iron oxyhydroxide surfaces could be occurring as F concentrations continuously decreased after 50 hours of reaction. The As concentrations in the rocks from the 400 – 550 m depths of the LS aquifer released minor amounts of As at pH 7 and 9, increasing the concentration slightly until 50 hours of reaction. During the remaining 150 hours of reaction the As concentrations displayed a continuous decrease in concentration. At pH 5, however, As concentrations decreased to ~5.7 µg/L after 200 hours of reaction. The spatial and kinetic leaching patterns observed in this study, combined with the mapping of known As- and F-bearing minerals within major rock aquifer groups on the east and west side of the basin, will suggest initial release or mobilization mechanisms to future researchers. The mechanisms of initial release and transport of As and F through aquifers of the Independence Basin should be studied through a combination of laboratory experiments and reactive flow and transport modeling to determine the migration of As and F from source rocks to groundwater wells.

Although many efforts and strategies have been implemented to reduce over-pumping of aquifer-systems, land subsidence is still a serious issue worldwide. Accurate aquifer characterization is critical to understand the response of an aquifer-system to prolonged pumping but is often difficult and expensive to conduct. The purpose of this thesis is to determine the validity of estimating aquifer-system parameters from a single cumulative compaction record and corresponding nested water-level data deconvolved into temporal components. Over a decade of compaction and water-level data were collected from an extensometer and multi-level piezometer at the Lorenzi site in Las Vegas Valley and when graphed yearly, seasonal, and daily signals are observed. Each temporal signal reflects different characteristics of the aquifer-system, including the distinction between aquifer and aquitard parameters, as the three temporal stresses influence the compaction record uniquely. Maximum cross-correlation was used to determine the hydrodynamic lag between changing water-levels and subsidence within the seasonal signal while principal components analysis was used to statistically verify the presence of the three temporal signals. Assumptions had to be made but nearly all estimated Lorenzi site aquifer-system parameters fell either within the reasonable range or were similar in magnitude to parameter values estimated in previous studies. Unfortunately, principal components analysis was unable to detect the three temporal signals. A cumulative compaction record may be difficult to obtain but analyzing the precision measurements of an extensometer results in precise aquifer-system parameters and as the precision of aquifer-system parameters increase so does the ability to sustainably manage groundwater. / Master of Science

A condutividade hidráulica (K) é um dos parâmetros controladores da magnitude da velocidade da água subterrânea, e consequentemente, é um dos mais importantes parâmetros que afetam o fluxo subterrâneo e o transporte de solutos, sendo de suma importância o conhecimento da distribuição de K. Esse trabalho visa estimar valores de condutividade hidráulica em duas áreas distintas, uma no Sistema Aquífero Guarani (SAG) e outra no Sistema Aquífero Bauru (SAB) por meio de três técnicas geoestatísticas: krigagem ordinária, cokrigagem e simulação condicional por bandas rotativas. Para aumentar a base de dados de valores de K, há um tratamento estatístico dos dados conhecidos. O método de interpolação matemática (krigagem ordinária) e o estocástico (simulação condicional por bandas rotativas) são aplicados para estimar os valores de K diretamente, enquanto que os métodos de krigagem ordinária combinada com regressão linear e cokrigagem permitem incorporar valores de capacidade específica (Q/s) como variável secundária. Adicionalmente, a cada método geoestatístico foi aplicada a técnica de desagrupamento por célula para comparar a sua capacidade de melhorar a performance dos métodos, o que pode ser avaliado por meio da validação cruzada. Os resultados dessas abordagens geoestatísticas indicam que os métodos de simulação condicional por bandas rotativas com a técnica de desagrupamento e de krigagem ordinária combinada com regressão linear sem a técnica de desagrupamento são os mais adequados para as áreas do SAG (rho=0.55) e do SAB (rho=0.44), respectivamente. O tratamento estatístico e a técnica de desagrupamento usados nesse trabalho revelaram-se úteis ferramentas auxiliares para os métodos geoestatísticos. / Hydraulic conductivity (K) is one of the parameters controlling magnitude of the groundwater velocity, and consequently, is one of the most important parameters affecting groundwater flow and solute transport. This study aims to estimate hydraulic conductivity values for two distinct areas, one in the Guarani Aquifer System (GAS) and the other in Bauru Aquifer System (BAS) through three geostatistical methods: ordinary kriging, cokriging and conditional simulation by turning bands. Carrying out statistic treatment of the available data in order to increase the database. The mathematical interpolation method (ordinary kriging) and the stochastic one (conditional simulation by turning bands) are applied to estimate directly the K values, while the methods of ordinary kriging combined with linear regression and cokriging allow to incorporate specific capacity (Q/s) values as a secondary variable. Moreover, the declustering by cells technique is applied for each geostatistical method to evaluate if there is improvement in their performance, which can be accessed by cross validation. The results of these geostatistical approaches indicate that the method of conditional simulation by turning bands with declustering technique is more suitable for GAS area (rho=0.55), whereas the ordinary kriging combined with linear regression method without this technique is for BAS area (rho=0.44). The statistical treatment and declustering technique undertaken in this study revealed to be useful tools for the application of geostatistical methods.

A condutividade hidráulica (K) é um dos parâmetros controladores da magnitude da velocidade da água subterrânea, e consequentemente, é um dos mais importantes parâmetros que afetam o fluxo subterrâneo e o transporte de solutos, sendo de suma importância o conhecimento da distribuição de K. Esse trabalho visa estimar valores de condutividade hidráulica em duas áreas distintas, uma no Sistema Aquífero Guarani (SAG) e outra no Sistema Aquífero Bauru (SAB) por meio de três técnicas geoestatísticas: krigagem ordinária, cokrigagem e simulação condicional por bandas rotativas. Para aumentar a base de dados de valores de K, há um tratamento estatístico dos dados conhecidos. O método de interpolação matemática (krigagem ordinária) e o estocástico (simulação condicional por bandas rotativas) são aplicados para estimar os valores de K diretamente, enquanto que os métodos de krigagem ordinária combinada com regressão linear e cokrigagem permitem incorporar valores de capacidade específica (Q/s) como variável secundária. Adicionalmente, a cada método geoestatístico foi aplicada a técnica de desagrupamento por célula para comparar a sua capacidade de melhorar a performance dos métodos, o que pode ser avaliado por meio da validação cruzada. Os resultados dessas abordagens geoestatísticas indicam que os métodos de simulação condicional por bandas rotativas com a técnica de desagrupamento e de krigagem ordinária combinada com regressão linear sem a técnica de desagrupamento são os mais adequados para as áreas do SAG (rho=0.55) e do SAB (rho=0.44), respectivamente. O tratamento estatístico e a técnica de desagrupamento usados nesse trabalho revelaram-se úteis ferramentas auxiliares para os métodos geoestatísticos. / Hydraulic conductivity (K) is one of the parameters controlling magnitude of the groundwater velocity, and consequently, is one of the most important parameters affecting groundwater flow and solute transport. This study aims to estimate hydraulic conductivity values for two distinct areas, one in the Guarani Aquifer System (GAS) and the other in Bauru Aquifer System (BAS) through three geostatistical methods: ordinary kriging, cokriging and conditional simulation by turning bands. Carrying out statistic treatment of the available data in order to increase the database. The mathematical interpolation method (ordinary kriging) and the stochastic one (conditional simulation by turning bands) are applied to estimate directly the K values, while the methods of ordinary kriging combined with linear regression and cokriging allow to incorporate specific capacity (Q/s) values as a secondary variable. Moreover, the declustering by cells technique is applied for each geostatistical method to evaluate if there is improvement in their performance, which can be accessed by cross validation. The results of these geostatistical approaches indicate that the method of conditional simulation by turning bands with declustering technique is more suitable for GAS area (rho=0.55), whereas the ordinary kriging combined with linear regression method without this technique is for BAS area (rho=0.44). The statistical treatment and declustering technique undertaken in this study revealed to be useful tools for the application of geostatistical methods.

Na última década foram encontradas concentrações anômalas de bário em poços de abastecimento do Sistema Aquífero Bauru (SAB), com casos de ocorrências de teores acima do limite de potabilidade (0,7 mg/L). Estas concentrações foram encontradas pelo monitoramento da CETESB e por estudos anteriores. Tavares (2013) e Crespi (2013) indicam que a contaminação nesta área tem origem natural, advinda da lixiviação da cimentação carbonática da Formação Marília. Utilizando dados bibliográficos e expandindo o estudo para toda a região do Espigão de Marília, este trabalho visou aprofundar o conhecimento sobre esta anomalia e tentar compreender o seu comportamento com auxílio de dados isotópicos (O e H) de chuva e água subterrânea. Para o entendimento da anomalia foi construído um banco de dados com os Autos de Outorga de poços do DAAEE, CETESB e CPRM. Após o cadastro destes dados, foram confeccionadas as seções geológicas, o modelo conceitual de fluxo da área, e um modelo hidrogeológico. Após esta etapa foram selecionados 21 poços para as duas primeiras campanhas de amostragem ao longo do ano hidrológico e 8 poços para uma terceira campanha de amostragens ao longo do ano hidrológico. Simultaneamente foi instalado no DAAEE de Marília um coletor de chuva para coletar amostras desde junho de 2014 até dezembro de 2015 para a confecção da reta meteórica local. Os resultados analíticos dos poços foram tratados agrupando-os de acordo com sua geologia, observando-se padrões de distribuição dos parâmetros químicos analisados, bem como dos isótopos. Foi possível notar que há contaminação por cloreto e nitrato em alguns poços. A contaminação de bário ocorre em diferentes pontos, não estando restrita a apenas uma formação. Sem nenhuma relação com os demais componentes antrópicos, esta anomalia se confirma natural. Os altos teores de bário também aparecem em locais com uma maior variedade geológica. A análise dos isótopos de hidrogênio e oxigênio das amostras mostrou que as águas amostradas são mais empobrecidas que as de chuva, até mesmo as mais rasas. Em teste de bombeamento foi possível acompanhar a evolução da assinatura com a profundidade. O que pode ser concluído é que a anomalia de bário ocorre em todo o Espigão, em geral em poços com filtros nas Formações Marília e Adamantina, que possuam um teor mais elevado de magnésio, não necessariamente tendo uma influência antrópica. / In the last decade, anomalous concentrations of barium were found in supply wells of Bauru Aquifer System (BAS), with occurrences of levels above the drinking limit (0.7 mg/L). These concentrations were found by CETESB monitoring and some previous studies. Tavares (2013) and Crespi (2013) indicate that contamination in this area has natural origin, from the leaching of carbonate cementation of Marília Formation. Using bibliographic data and expanding the study to the entire region of the Espigão de Marília this study aimed to increase knowledge about this anomaly and try to understand their behavior with aid of isotopic data (O and H) of rain and groundwater. For the understanding of the anomaly, a database was built with information from DAAEE, CETESB and CPRM wells. After the register of this database, some geological sections were made, the groundwater flow conceptual model for the area, and a geological model. After this step, 22 wells were selected for the three sampling campaigns. At the same time was installed in DAAEE of Marília a rain collector that operated from middle of 2014 by the end of 2015, to construct a Local Meteoric Water Line. The wells have been grouped according to the geology, and some patterns were discovered. It was possible to notice that there is a problem about chloride and nitrate contamination. Barium contamination appeared at various points, not being restricted to just one Formation. Without any relation with man-made components, according to the bibliography, this anomaly confirms natural. High levels of barium also appear in places with greater geological variety. The analysis of the isotopes of hydrogen and oxygen of the samples showed that the waters sampled are isotopic depleted compared to the rain. In pumping test was possible to monitor the evolution of the signature with the depth. It is possible to conclude that the barium anomaly is spread all over the Espigão de Marília, in general in wells with filters in Marília and Adamantina Formations, which have a higher content of magnesium, not necessarily having a human influence.

O município de São José do Rio Preto (SJRP), localizado na porção noroeste do estado de São Paulo, é extremamente dependente da água subterrânea, tanto para abastecimento público quanto privado, justificando-se o grande número de poços existentes, que excede a mais de dois mil, sobretudo no Sistema Aquífero Bauru (SAB). Embora este recurso seja fundamental para o abastecimento da cidade, 79% dos poços não possuem outorga. O aumento do número de poços, sem o devido controle, explotando o aquífero, pode justificar e intensificar os problemas de forte abatimento da superfície potenciométrica na região central da área urbana do município. Nesse sentido, esta pesquisa objetivou desenvolver um aplicativo computacional, na forma de modelagem numérica de simulação de fluxos subterrâneos, para subsidiar a explotação sustentável do SAB. Para o sucesso do modelo numérico, foi realizada toda a caracterização hidrogeológica e definido o modelo conceitual de fluxo das águas subterrâneas. O modelo numérico foi calibrado em regime estacionário para duas situações: pré-explotação e bombeamento atual; e, posteriormente, foram gerados três diferentes cenários futuros de bombeamento: a) explotação duas vezes maior do que a atual (Q = 133.206 m³/dia); b) explotação três vezes maior do que a atual (Q = 199.809 m³/dia); c) explotação apenas dos poços públicos (Q = 39.662 m³/dia). Houve médias de rebaixamento na área urbana de 15 m, 42 m e 8 m, respectivamente. Rebaixamentos mais proeminentes do nível freático ocorrem na área central do município, onde se concentra 80% dos poços. Dessa forma, recomendam-se algumas ações direcionadas ao poço, à proteção do aquífero e ao usuário. / The city of São José do Rio Preto (SJRP), located in the northwestern portion of the state of São Paulo, is highly dependent of groundwater for both public and private supply, that justifies the large number of existing wells, which exceeds more than 2000, especially in the Bauru Aquifer System (BAS). Although this resource is essential for the city supply, 79% of the wells do not have grants. The increase of wells, without the correct control, exploring the aquifer can justify and intensify the problems of strong relief in the central region of the urban area by city. Then, this research aimed to develop a computational application how numerical simulation modeling of groundwater flow, to support the rational exploitation of the BAS. For the success of the numerical model, the entire hydrogeological characterization was performed and defined the conceptual model of groundwater flow. The numerical model was calibrated in steady state for two situations: pre-exploitation and current pumping, and then were generated three different future scenarios of pumping: a) exploitation twice larger than the current (Q = 133,206 m³/day); b) exploitation three times larger than the current (Q = 199 809 m³/day); and c) exploitation of only public wells (Q = 39,662 m³/day). There were averages of debasement in the urban area of 15 m, 42 m and 8 m, respectively. Most prominent debasements of groundwater level occurred in the central area of the city, which the concentrates is 80 % of the wells. Therefore, some actions are recommended directed to the well, to protect the aquifer and the user.

A gestão das águas subterrâneas transfronteiriças surge como um novo paradigma. Nos dias atuais fala-se muito em mudanças, principalmente na área ambiental, porém, muito pouco tem sido feito a respeito. O grande desafio para a sociedade no século XXI será o modo como pensamos a gestão dos recursos hídricos. Historicamente a gestão dos recursos hídricos tem sido direcionada a expansão da oferta de água, sendo que a única solução encontrada para enfrentarmos a escassez são as grandes obras. Atualmente não existe uma regulamentação internacional especifica para as águas subterrâneas transfronteiriças, esse cenário nos traz uma questão, como o Brasil está preparado? A legislação e os instrumentos de gestão nacionais são fundamentais para o país exercer a sua soberania e não ficar vulnerável a ação de outros Estados. É nesse sentido que, os esforços cooperativos na busca da sustentabilidade e da segurança ambiental internacional concorrem com a concepção clássica de soberania. Hoje o Sistema Aquífero Guarani (SAG) se encontra em um cenário de abundância de água em geral, porém existe um aumento gradual no uso da água, e também, problemas quantitativos por concentração de usos e problemas de contaminação local, ambos em áreas transfronteiriças e nacionais. Existe também uma possível contaminação difusa em áreas de recarga. As políticas para o SAG terão que apontar soluções e alternativas para esses problemas pontuais, a realidade vivida em todos os países com os profundos desequilíbrios sociais, econômicos e ecológicos será posta em questão. Se a Gestão integrada não tiver como objetivo fundamental a superação desses desequilíbrios, seguramente teremos ações políticas meramente ilustrativas. Essa idéia leva a um questionamento fundamental: Os Países estão dispostos a ceder parte de seus possíveis benefícios na procura de um bem comum? / The transboundary groundwater management emerges as a new paradigm. Nowadays there is talk in much change, especially in the environmental area, but very little has been done about it. The great challenge for society in the XXI century will be how we think the water resources management. Historically the water resources management has been directed to expanding the supply of water, and the only solution to tackle the shortage are the major works. Currently there is no specific international regulations for transboundary groundwater, this scenario brings us a question, as Brazil is ready? The legislation and the instruments of nationals management are fundamental to the country exercising its sovereignty and not be vulnerable to actions of other states. That is why the cooperative efforts in the pursuit of sustainability and international environmental safety competition with the classical conception of sovereignty. Today the Guarani Aquifer System (known as the SAG in Spanish and Portuguese) is in a scenario of water abundance in general, but there is a gradual increase in water use, and also quantitative problems for concentration of uses and problems of local contamination, both in transboundary areas and national. There is also a possible diffuse contamination in recharge areas. Policies for the SAG will have to point out solutions and alternatives to these problems, the reality experienced in all countries with deep social, economic and ecological imbalances will be called into question. If the integrated management has not aimed to overcoming these imbalances, we certainly have political action merely illustrative. This idea leads to a fundamental question: The countries are willing to cede part of its possible benefits in seeking a common good?

Resumo: A interpretação de perfis geofísicos e dados de poços constituiu importante ferramenta para o entendimento do arcabouço hidrogeológico da área do assentamento Margarida Alves, região oeste do Estado de São Paulo. Foram reconhecidas as formações Santo Anastácio e Caiuá, separadas por superfície de discordância regional evidenciada nos perfis geofísicos. As referidas formações constituem unidades aquíferas homônimas que representam o Sistema Aquífero Bauru, caracterizado na área como livre e multi-camadas. Essas unidades litoestratigráficas são constituídas por intercalações de camadas arenosas interdigitadas a camadas areno-siltosas e silto-arenosas, compondo corpos lenticulares de espessuras métrica a decamétrica de pequenas extensões laterais. Esses corpos estão arranjados em padrão de fining upward, sugerindo um ambiente deposicional fluvial. O fluxo regional é em direção SW e tem o ribeirão Nhancá como área de descarga. Na porção ocidental da área, foi identificado um aquífero freático suspenso com águas pouco mineralizadas e baixos teores de sólidos totais dissolvidos. As águas do Sistema Aquífero Bauru apresentam constituição química distintas. No Aquífero Santo Anastácio foram classificadas como bicarbonatadas magnesianas e no Aquífero Caiuá classificadas como bicarbonatadas cálcicas / Abstract: Geophysical logs and water well data constitute important tool for understanding the hydrogeologic framework of the Margarida Alves settlement, located in western Sao Paulo State. Two lithostratigraphic formations - Santo Anastácio and Caiuá - were recognized and they are separed by an unconformity surface. These formations are water-bearing units of the multi-layered Bauru Aquifer System (SAB). These lithostratigraphic units are composed of sandy layers intercalated with sandy-silty and silty-sand layers, forming lenticular bodies of metric to decametric thickeness with small lateral continuity. These bodies, as evidenced in well logs, are arranged in fining upward pattern, typical of fluvial depositional environment. The regional flow is directed SW and it discharge in the ribeirão Nhancá. In the western portion of the area a perched aquifer has been identified, bearing waters with low levels of total dissolved solids. Two distinct type of groundwater have been identified in the SAB, the Santo Anastácio aquifer is classified as bicarbonated-magnesian water and that of Caiuá Aquifer as bicarbonated-calcium rich waters / Orientador: Chang Hung Kiang / Coorientador: Flávio de Paula e Silva / Banca: Maria Antonieta Alcântara Mourão / Banca: Didier Gastmans / Mestre

à crescente a preocupaÃÃo com o meio ambiente, onde se destaca neste trabalho a preocupaÃÃo com a vulnerabilidade e risco à poluiÃÃo do Sistema AqÃÃfero MÃdio, que representa um dos melhores sistemas aqÃÃfero do estado do CearÃ. A Ãrea de estudo situa-se na regiÃo entre Crato e MissÃo Velha, Vale do Cariri, CearÃ, à 538 km da capital. O acesso a partir de Fortaleza pode ser realizado por via terrestre atravÃs da BR-116 ou pela CE-060, conhecida como estrada do algodÃo e por via aÃrea, trecho Fortaleza â Juazeiro do Norte. O objetivo do trabalho foi avaliar a vulnerabilidade e risco à poluiÃÃo do Sistema AqÃÃfero MÃdio. A metodologia adotada foi bÃsica, dividida em seis etapas: revisÃo da literatura, elaboraÃÃo de um arquivo de dados de poÃos do Sistema AqÃÃfero MÃdio, confecÃÃo de mapas preliminares, etapas de campo, tratamento e integraÃÃo dos dados e, por fim, a elaboraÃÃo da DissertaÃÃo de Mestrado. Na Bacia do Araripe tem-se, da base para o topo, as seguintes formaÃÃes geolÃgicas: Mauriti, Brejo Santo, MissÃo Velha, Abaiara, Rio da Batateira, Santana, Arajara e Exu. A partir da caracterizaÃÃo das formaÃÃes geolÃgicas, a imprecisÃo na descriÃÃo de grande parte dos perfis geolÃgicos dos poÃos tubulares, e a pequena profundidade alcanÃada pelos mesmos, chegando a 360m, adotou-se a divisÃo hidrogeolÃgica proposta por MONT`ALVERNE et al. (1986) para a Bacia Sedimentar do Araripe: Sistema AqÃÃfero Superior (FormaÃÃes Exu e Arajara); Aquiclude Santana; Sistema AqÃÃfero MÃdio (FormaÃÃo Rio da Batateira, Abaiara e MissÃo Velha); Aquiclude Brejo Santo e Sistema AqÃÃfero Inferior (FormaÃÃo Mauriti e parte basal da FormaÃÃo Brejo Santo). A metodologia adotada para elaboraÃÃo do mapa de vulnerabilidade natural do Sistema AqÃÃfero MÃdio foi a GOD, onde se utilizam trÃs parÃmetros bÃsicos: âGâ condiÃÃo do aqÃÃfero (livre, semiconfinado, confinado ou nÃo hà aqÃÃfero); âOâ caracterizaÃÃo global do aqÃÃfero quanto ao grau de consolidaÃÃo e natureza litolÃgica (da zona nÃo saturada); e âDâ profundidade do nÃvel estÃtico ou topo do aqÃÃfero confinado (zona nÃo saturada). Os Ãndices de Vulnerabilidade do Sistema AqÃÃfero MÃdio variaram de NegligÃvel a Extremo sendo, no geral, de NegligÃvel a Baixo, explicados pela ocorrÃncia de camadas argilosas dando uma maior proteÃÃo natural ao sistema. A elaboraÃÃo do Mapa de Vulnerabilidade Natural à ContaminaÃÃo facilitou a identificaÃÃo das Ãreas mais ou menos susceptÃveis à contaminaÃÃo. A Zona de Alta Vulnerabilidade situa-se entre as sedes dos municÃpios de Juazeiro do Norte e Barbalha. As cargas poluidoras foram quantificadas pelo nÃmero de atividades antrÃpicas potenciais de emissÃo de poluentes, em cada municÃpio, sendo classificadas em trÃs Ãndices: Elevado, Moderado e Baixo. Juazeiro do Norte à o que apresenta um maior risco de poluentes, seguido por Crato, Barbalha e MissÃo Velha. A porÃÃo do Sistema AqÃÃfero MÃdio na Ãrea de estudo que apresenta um maior risco de contaminaÃÃo por apresentar Zona de Alta Vulnerabilidade e Elevadas cargas de poluentes situa-se no municÃpio de Juazeiro do Norte, e em seqÃÃncia de risco por municÃpio tem-se Barbalha, Crato e MissÃo Velha. / It is increasing in the entire globe, the preoccupation with the environment, where we emphasize in this work the preoccupation with the vulnerability and risk to pollution of Medium Aquifer System in the region between Crato and MissÃo Velha towns, Cariri Valley, Araripe Basin, CearÃ. The studied area is located at the south portion of Cearà State, in the basis of Araripe Plateau, which influences very much its weather. The access, from Fortaleza, can be done by terrestrial through the BR-116 or CE-060 highway, known as cotton road, and by aerial way. The objective of the work is to evaluate the vulnerability and risk to pollution of Medium Aquifer System. The methodology adopted is basic, divided in six stages: literature revision, elaboration of a well archive of the area, confection of preliminary maps, field stages, treatment and integration of data. The water supply on the area is in almost entirely done by groundwater. In the southern region of Cearà is situated one of the best Aquifer Systems that is the Medium Aquifer System, target of the research. The formation of Araripe Basin began at the Paleozoic going until the Mesozoic, where it has from the bottom to the top the following geologic formations: Mauriti, Brejo Santo, MissÃo Velha, Abaiara, Rio da Batateira, Santana, Arajara and Exu. Starting by the characterization of the geologic formations, the inaccurate description of most part of the geologic sections of the drilled wells and the shallow depth reached by the wells, it was adopted the following hydrogeologic division in Araripe Sedimentary Basin: Superior Aquifer System (Exu and Arajara Formations); Santana Aquiclude; Medium Aquifer System (Rio da Batateira, Abaiara and MissÃo Velha Formations); Brejo Santo Aquiclude; and Inferior Aquifer System (Mauriti Formation and bottom part of Brejo Santo Formation).The methodology adopted to the elaboration of the vulnerability and natural risk map of the Medium Aquifer System was the GOD, where is used three basic parameters: âGâ aquifer condition (free, semi-confined, confined or there is no aquifer); âOâ global characterization of the aquifer in relation to consolidation degree and lithologic nature (of the unsaturated zone); and âDâ depth until the freatic level or confined aquifer top (unsaturated zone). The indices of the vulnerability of Medium Aquifer System had varied of NegligÃvel the Extremity of vulnerability, being in the generality of NegligÃvel and Baixa, explained for the occurrence of argillaceous layers giving a bigger natural protection to the system. The elaboration of the map of natural vulnerability the contamination facilitated the identification of the areas more or less susceptÃveis to the contamination. The polluting load risk was taken in consideration to the number of some potential activities of pollution, not taking in consideration the amount of polluting loads, being possible to make a comparative degree of risk between the cities. The area of the city of Juazeiro do Norte is the one that presents a bigger risk of contamination for presenting zones of High vulnerability and raised loads of pollutants, followed of Barbalha, Crato and MissÃo Velha.