I SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN: METOLODOGÍA.
Toluca, México. 20-22 de Junio de 2001

OITO PERGUNTAS E OITO TENTATIVAS DE RESPOSTAS SOBRE A VULNERABILIDADE À POLUIÇÃO DE AQÜÍFEROS

Por: Dr. Ricardo Hirata*

Universidade de São Paulo, Brasil

(Brasil)

INTRODUÇÃO

Os útimos anos têm sido marcados pela crescente preocupação da sociedade com a degradação dos recursos hídricos subterrâneos. Paralelamente, é cada vez mais clara a consciência dos responsáveis pela gestão das águas subterrâneas das limitações técnicas, econômicas e de disponibilidade de mão de obra especializada para remediar a contaminação existente, sobretudo em países em desenvolvimento. Como resultado dessa situação, tem-se notado a popularização do uso e do próprio desenvolvimento de técnicas de mapeamento de vulnerabilidade à poluição de aqüíferos, como uma ferramenta para a sua proteção.
A cartografia de vulnerabilidade tem servido à racionalização de ações de proteção de aqüíferos, na medida que tenta compatibilizar as atividades antrópicas e a capacidade do terreno em suporta-las, sem prejuizo à qualidade das águas subterrâneas.

1. CLASSES DE VULNERABILIDADE DEFINIÇÃO PRÁTICA

Extrema Vulnerabilidade a muitos poluentes,  com relativo rápido impacto em muitos cenários de contaminação.
Alta Vulnerável a muitos poluentes, exceto aqueles muito pouco móveis e pouco persistentes.
Moderada Vulnerável a alguns poluentes, mas somente quando continuamente lançado.
Baixa Somente vulnerável a contaminantes conservativos em longo prazo, quando continuamente e amplamente lançado.
Negligível a camadas confinantes com fluxo vertical descendente não significativos.

Tabela 1: Principais métodos para a determinação da vulnerabilidade à poluição de aqüíferos (Hirata & Rebouças, 1999).

2.1. - O que é vulnerabilidade à poluição de aqüíferos?

O conceito de vulnerabilidade de aqüíferos foi inicialmente utilizado por Le Grand (1964), nos EUA, e Albinet & Margat (1970), na França, e mais amplamente nos anos 1980 por vários outros autores (Aller et al, 1985; Bachmat & Collin, 1987, Foster, 1987, Foster & Hirata, 1988) (Tabela 1).

Desde então, esse conceito tem sido usado para expressar:

a) características intrínsecas que determinam a sensibilidade de um aqüífero ser adversamente afetado por uma carga contaminante antrópica imposta;
b) classificação dos aqüíferos baseada na importância do recurso hídrico que é ou será utilizado no presente e no futuro incluindo a possibilidade de ser substituído por outro recurso; e
c) classificação baseada na importância do aqüífero em manter áreas ecológicas importantes.
As limitações que são geradas por uma cartografia geral podem ser superadas pela adoção de uma escala adequada de trabalho.

Entende-se que em escalas menores que 1:100.000, a perscepção das diferenças de comportamento entre contaminantes são menores e a vulnerabilidade de aqüíferos será mais dependente de características como a advecção, comparativamente a degradação e a retardação, que são mais função específica do contaminante.

Do ponto de vista técnico-científico, a primeira definição é a mais amplamente utilizada. Alguns autores advogam que o termo vulnerabilidade de aqüíferos deveria levar em consideração apenas as propriedades da zona não saturada ou da camada de cobertura do aqüífero (Foster & Hirata, 1988). Alguns métodos incluem na avaliação de características da zona saturada.

Este procedimento não parece correto, pois o termo, assim como foi cunhado, deveria se restringir à avaliação do impacto nas águas subterrâneas e não em captações, que necessitaria de uma avaliação do transporte de contaminante na zona saturada, típica em perímetros de proteção de poços.
Basicamente a vulnerabilidade de um aqüífero pode ser entendida em função de (Foster & Hirata, 1988):

a) acessibilidade hidráulica da zona não saturada à penetração de contaminantes (advecção de contaminantes); e
b) capacidade de atenuação da camada que cobre a zona saturada, resultado da retenção ou reação físico-química de contaminantes (dispersão, retardação e degradação).

2.2. - Uma cartografia de vulnerabilidade geral (integrada) para todos os tipos de contaminantes em um cenário típico de poluição tem sentido do ponto de vista técnico-científico?

Cientificamente é mais lógico e coerente avaliar a vulnerabilidade para cada contaminante ou cada classe de contaminante (nutriente, microorganismos patogênicos, hidrocarbonetos clorados ou não, metais pesados, etc.) individualmente ou cada grupo de atividade (saneamento in situ, cultivos agrícolas, disposição de efluentes industriais, etc.) separadamente (Seller & Canter, 1980; Le Grand, 1983; Carter et al, 1987).

Entretanto, não há informação suficiente e/ou dados adequados para alcançar esse nível. Na tentativa de criar mapas para contaminantes específicos ou para cada tipo de atividade, seria necessário desenvolver um atlas para cada região que se queira mapear. Esse procedimento causaria dificuldades na manipulação da informação e na interpretação dos resultados. Conseqüentemente, sistemas mais generalizados e menos refinados de mapeamento de vulnerabilidade de aqüíferos têm sido desenvolvidos (Albinet & Margat, 1970; Heartle, 1983; Aller et al., 1985; Foster & Hirata, 1988).

Esses autores acreditam que para um planejamento global, é possível a utilização de mapas integrados, sempre que se façam as ressalvas contra maus usos, limitações e possíveis erros que esta simplificação possa causar. Tais ressalvas foram bem expressas por NRC (1993), que postula três “leis” da vulnerabilidade de aqüíferos:

a) os aqüíferos são todos vulneráveis em algum grau;
b) a incerteza é inerente à todas as cartografias de vulnerabilidade; e
c) o risco que o óbvio possa ser obscurecido e o sutil indistinguível existe sempre.

2.3. - É possível ter um indicador de vulnerabilidade absoluta ou deve-se estar restrito a um índice menos útil de vulnerabilidade relativa?

A grande complexidade hidrogeológica, que faz com que cada ambiente seja único, dificulta que métodos de cartografias de vulnerabilidade classifiquem os aqüíferos de forma absoluta, ou seja, que cada unidade tenha significado sem a comparação com outras unidades. A grande maioria dos métodos existentes classifica os aqüíferos de forma relativa.

Embora o procedimento de um índice relativo seja mais simples e, de certa forma até mais confiável, ele cria dificuldades práticas em sua implementação, incluindo a compatibilização de mapas gerados em diferentes programas. Da mesma forma, há dificuldade para o planejador estabelecer os usos do terreno frente à vulnerabilidade relativa.

Nesse sentido, Foster & Hirata (1988) e Foster et al. (em preparação) têm sugerido uma definição prática de classes de vulnerabilidade de aqüíferos à poluição (Tabela 2).

Tabela 2: Classes de vulnerabilidade de aquíferos à poluição (Foster, 1998)

2.4. - Até que ponto pode-se confiar em um mapa de vulnerabilidade à poluição de aqüíferos?

Uma das grandes críticas aos métodos de vulnerabilidade de aqüíferos, e de qualquer outra técnica para a proteção das águas subterrâneas, é sua precisão. Estimar o comportamento de contaminantes na zona não saturada, onde atuam a advecção, dispersão, retardação e degradação, é complexo.

Na maioria dos métodos existentes é esperado um maior grau de confiança, em pelo menos duas situações: quando os aqüíferos apresentam uma negligível ou uma extrema vulnerabilidade.

O primeiro caso refere-se a um aqüifero sem uma fácil conexão hidráulica (um aquífero confinado por uma espessa camada de material pouco permeável e/ou quando o fluxo das águas subterrâneas é ascendente, com pouca possibilidade de inversão por bombeamento).

Já o segundo, inclui aqueles aqüíferos que não criariam resistência à chegada de contaminantes pouco persistentes (zona não saturada constituída de material bastante permeável e pouco espesso). As situações intermediárias são as mais difíceis de se classificar. Em qualquer caso, a precisão está intimamente associada ao conhecimento geológico da área, embora se deva reconhecer que um grau de subjectividade sempre estará associado a qualquer avaliação, e, portanto, um bom mapa de vulnerabilidade dependerá da experiência dos hidrogeólogos envolvidos.

2.5. - Qual é a escala mais apropriada para uma cartografia de vulnerabilidade?

A escala de trabalho e apresentação de qualquer mapa é função direta da densidade de informação existente e dos objetivos a que se quer atender.

Normalmente no planejamento de uso do solo ou em programas de gestão da proteção dos recursos hídricos, a escala dos mapas de vulnerabilidade é entre 1:250.000 e 1:100.000. Muitas vezes são criadas cartas em escalas menores que 1:250.000 (de menor detalhe), servindo a estudos regionais para o macro-planejamento.

A maioria das técnicas de vulnerabilidade existentes gera cartas nas escalas entre 1:200.000 e 1:100.000 (Tabela 3). Escalas menores impedem uma adequada caracterização de variações espaciais de níveis de água ou mesmo das diferentes unidades geológicas. Já o maior detalhamento que 1:100.000 acaba criando uma baixa relação custo/benefício, pois outras técnicas, inclusive a modelação analítica, poderia ser utilizada.

Tabela 3: Escala apropriada para a cartografia de vulnerabilidade

2.6. - Como a cartografia de vulnerabilidade pode ser utilizada em um programa de proteção dos recursos hídricos subterrâneos?

Dois instrumentos para a proteção das águas subterrâneas são utilizados em vários países: perímetros de proteção de poços e fontes e mapas de vulnerabilidade à poluição de aqüíferos. Uma possível integração entre essas duas técnicas em um programa de proteção das águas subterrâneas é representada na Figura 1 (Hirata & Rebouças, 1999).

Reconhece-se três situações distintas, segundo o histórico de ocupação do terreno:

i) áreas onde as atividades já estão instaladas (fontes potenciais existes);
ii) áreas onde já se conhece a contaminação do aqüífero (fontes herdadas);
iii) áreas onde as atividades serão instaladas (fontes futuras).

Em cada um dos casos, a vulnerabilidade de aqüíferos poderá ser utilizada para priorizar a ação do órgão gestor, buscando aquelas atividades que oferecem maiores perigos de contaminação (interação entre vulnerabilidade e carga contaminante potencial, Figura 2) ou restringir ou permitir a instalação de uma atividade segundo a sua vulnerabilidade.

Em qualquer um dos casos, a vulnerabilidade de aqüíferos poderá ser usada na zonificação do terreno, identificando aquelas atividades que não são compatíveis com os índices atribuídos ao terreno (Tabela 4).

2.7. - Quais são os pontos que devem ser resolvidos no futuro?

Com o advento dos computadores pessoais e a popularização dos modelos numéricos de simulação nas águas subterrâneas, criou-se a errônea impressão de que os métodos de cartografia de vulnerabilidade seriam abandonados. A realidade, entretanto, tem mostrado que a complexidade geológica e a falta de dados confiáveis para uma simulação matemática têm restringido o seu uso, sobretudo em programas de proteção dos recursos hídricos subterrâneos. Com isso, nos últimos anos, tem-se observado um novo impulso no desenvolvimento e na aplicação de técnicas de vulnerabilidade de aqüíferos à poluição.

Existem várias dezenas de técnicas para a cartografia de vulnerabilidade (Tabela 1), muitas das quais baseadas em diferentes critérios e até diferentes enfoques do que se entende como vulnerabilidade. Desta forma, há a necessidade de uma ampla revisão sobre o tema, incluindo:

a) Desenvolver e melhorar o conceito de vulnerabilidade de aqüíferos permitindo que seja melhor aceito pela comunidade usuária e de geocientíficos;
b) Estabelecer critérios básicos e consistentes para o mapeamento de vulnerabilidade de aqüíferos;
c) Testar a validade de métodos de vulnerabilidade baseada em estudos de monitoramento cuidadoso da qualidade das águas subterrâneas, sobretudo quando associados a modelos numéricos de transporte de fluxo e massa na zona não saturada;
d) Desenvolver métodos de vulnerabilidade em aqüíferos complexos, como em aqüíferos cristalinos, cársticos e vulcânicos recentes;
e) Adaptar métodos que permitam uma melhor caracterização de aqüíferos multicamadas, especialmente onde a porção superficial já está contaminada e se explore níveis mais profundos (Figura 3).
 

Tabela 4: Atividades permitidas e proibidas, segundo critérios de vulnerabilidade e perímetros de proteção de poços

 

Figura 1: Estratégia de proteção do recurso hídrico subterrâneo ante problemas de contaminação por fontes antrópicas (Hirata & Rebouças, 1999).
 

Figura 2: Esquema integrado de gestão dos recursos hídricos subterrâneos, em aspectos de qualidade e quantidade (Foster & Hirata, 1989)

 

2.7. - Qual é o futuro dos métodos de vulnerabilidade de aqüíferos?

As técnicas digitais têm revolucionado a cartográfia e isso têm permitindo (Vrba & Zaporozec, 1994):

a) melhorar os métodos de vulnerabilidade, reduzindo o tempo de confecção de mapas;
b) normatizar os métodos para se obter atributos básicos;
c) melhorar a qualidade e precisão na definição das classes de vulnerabilidade, baseada no conhecimento do fluxo e transporte de contaminantes;
d) incrementar a produção em larga escala de mapas de vulnerabilidade;
e) atualizar rapidamente os mapas existentes com dados novos, permitindo integra-los a rotinas de planejamento local e regional.

No futuro, quando for possível desenvolver mapas de vulnerabilidade específicos para diferentes classes de contaminantes, estes poderão ser integrados através de sistema de informação geográfica (SIG). Estando os mapas em formato digital, eles poderão ser ativados quando a carga contaminante potencial evidenciar a presença de determinado contaminante.

3. - Referências bibliográficas

Adams, B. & Foster, S. 1992. Land-surface zoning for groundwater protection. Jour. Institution of Water and Environmental Management, n.6, 312-320p.
Albinet, M. & Margat, J. 1970. Cartographie de la vulnerabilite a la pollution des nappes d’eau souterraine. Bull BRGM 2me Series 3(4):13-22.
Aller, L.; Bennet, T; Leher, J.; Petty, R. 1985. DRASTIC: a standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrogeologic settings. US
Bachmat, Y. & Collin, M. 1987. Mapping to assess groundwater vulnerability to pollution. In: Vulnerability of soil and groundwater to pollutants (W. van Duijvenbooden and H.G. van Waegeningh, eds.), TNO Committee on Hydrological Research, The Hague, Proceeding and Information No. 38, p. 297-307.
Caldwell, S.; Barret, K.; Chang, S. 1981. Ranking system for releases of hazardous substance. In: CONF. ON MANAGEMENT OF UNCONTROLLED HAZARDOUS WATER SITES. Hazardous Material Control Research Institute, Silver Spring, Maryland. 14-20p.
Carter, A.; Palmer, R.; Monhouse, R. 1987. Mapping the vulnerability of groundwater to pollution from agricultural practice particularly in respect of nitrate. Proc. Intl. Conf. “Vulnerability of soil and groundwater to pollution” (Nordwijk, The Netherlands, April 1987).
Civita, M.; Forti, O.; Marini, P.; Micheli, L.; Piccini, L.; Pranzini, G. 1990. Carta de la vulnerabilità all´inquinamento degli acquiferi delle Alpi Apuane. Mem. explic. Monografia GNDCI. – CNR. n. 399, Firenze, 56p.
Duarte, U. 1980. Geologia ambiental da área de São Pedro (SP): vetor águas subterrâneas. (Tese de Doutoramento, IG-USP, inédita)
Ferreira, L. & Hirata, R. 1993. Determinação de riscos de contaminação das águas subterrâneas por sistemas de saneamento in situ. Estudo de Caso: Município de Campinas (SP). In: CONG. BRAS. REC. HIDR., 10. Anais… Gramado, 1993, ABRH, Porto Alegre.
Foster, S. 1987. Fundamental concept in aquifer vulnerability pollution risk and protection strategy. Proc. Intl. Conf. “Vulnerability of soil and groundwater to pollution” (Nordwijk, The Netherlands, April 1987).
Foster, S. & Hirata, R. 1988. Groundwater pollution risk assessment: a methodology based on available data. CEPIS/PAHO Technical Report. Lima, Peru.
Foster, S. 1998. Groundwater recharge and pollution vulnerability of British aquifers: a critical overview. In: Robins, N. (editor). Groundwater pollution, aquifer recharge and vulnerability. Geological Society, London, Special Publication, 130, 7-22.
Foster, S.; Hirata, R.; D’Elia, M. (em preparação). Groundwater quality protection: a guide for water-service companies, municipal authorities and environmental agencies. World Bank. Global Water Partnership. Washington.
Hargerty, D.; Oavoni, L. Heer, J. 1973. Solid water management. Van Nostrand Reinhold, New York.
Heartle, A.1983. Method of working and employment of EDP during the preparation of groundwater vulnerability maps. IAHS Publn 142(2):1073-1085.
Hirata, R. & Rebouças, A. 1999. La protección de los recursos hídricos subterráneos: Una visión integrada, baseada en perímetro de protección de pozos y vulnerabilidade de acuíferos. Boletín Geológico y Minero. Instituto Tecnológico GeoMinero de España. v.110. 79-92p.
Kufs, C. 1980. Rating the hazard potential on water disposal facilities. In: NAT. CONF. ON MANEGEMENT OF UNCONTROLLED HAZARDOUS WASTE SITES. Proce… Silver Spring. Hazardous Material Control Research Institute. 30-41p.
Le Grand, H. 1964. System for evaluating contamination potential for some waste sites. American Water Work Association Journal. V.56 (8):959-974.
Le Grand, H. 1983. A standardized system for evaluating waste disposal sites. NWT (Worthington, Ohio, USA): 49 p.
Marcolongo, B. & Pretto, L. 1987. Vulnerabilitá degli acquiferi nella pianura a nord di Vicenza. Publicación GNDCI-CNR n. 28, 13p.
National Research Council (U.S.). 1993. Ground water vulnerability assessment—predicting relative contamination potential under conditions of uncertainty. Committee on Techniques for Assessing Ground Water Vulnerability, National Research Council, National Academy Press, Washington, DC, 204p.
Philips, C.; Nathwani, J.; Mooij, H. 1977. Development of a soil-waste interaction matrix for assessing land disposal of industrial waste. Wat. Research. (11):859-868.
Rao, P.; Hornsby, A.; Jessup, R. 1985. Indices for ranking the potential for pesticide contamination of groundwater. In: CONG. SOIL CROP SCIENCES SOC. OF FLORIDA. SCSSF. 44:1-8.
Seller, L. & Canter, L.1980. Summary of selected groundwater quality impact assessment methods. NCGW. Report 80-3 (Norman, Oklahoma, USA): 142 pp.
Silva, C.; Amir, Y.; Penna, Y. 1980. Controle da poluição das águas subterrâneas do Vale do Paraíba. In: CONG. BRAS. DE ÁGUAS SUBTERR., 1. Anais… Recife, ABAS.
Taltasse, P. 1972. Mapas de vulnerabilidade à poluição dos lençóis aquíferos do município de Campinas (SP). Universidade de São Paulo (IGc). Publ. Avulsa n.1.
Vrba, J. & Zaporozec, A. 1994. Guidebook on mapping groundwater vulnerability. International Association of Hydrogeologists. Verlag Heinz Heise, v.16. 131p.
Western Michigan University. 1981. Hydrogeologic atlas of Michigan. Dept. of geology. Kalamazoo, MI.

| Indice | Presentación | Contenidos Didácticos | Investigación |
| Noticias | Sitemap | Master | Redes de Control | Enlaces | Actualizaciones |
| Ponencias en esta web | Bases de Datos | Foro | Punto de Encuentro |

| Inicio Página | Volver a Tierra | I Seminario-Taller |

Ultima actualización: 28 Diciembre de 2003.©
Pagina actualizada y corregida por A. Pelayo Martínez