Geochemistry and the nitrate contamination of groundwater in Piranema neighborhood, Seropedica-RJ, Brazil

Orientadores: Jacinta Enzweiler, Sueli Yoshinaga PereiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeociênciasResumo: O nitrato encontra-se presente nas águas, nos tecidos vegetais e animais. Devido a ações antrópicas, a concentração de nitrato em águas tem aumentado nas últimas décadas e valores máximos permitidos para águas potáveis foram estabelecidos por órgãos reguladores. Uma fonte comum de contaminação de aqüíferos por nitrato é o uso de sistemas de saneamento in situ do tipo fossas e valas negras. Este trabalho foi desenvolvido no bairro Piranema, limítrofe às cidades de Itaguaí e Seropédica, estado do Rio de Janeiro, onde se situa o aqüífero Piranema. Os principais objetivos foram determinar a variação espacial e temporal da concentração de nitrato no aqüífero Piranema e as conseqüentes alterações na composição e na qualidade da água subterrânea. Catorze poços rasos (com até 15 metros de profundidade) de residências do bairro foram monitorados por um ano, com a medida mensal de parâmetros fisico-químicos (pH, Eh, temperatura, condutividade elétrica) e a análise química de amostras de água de três coletas distintas. Na primeira amostragem, em cinco poços foram medidas concentrações de nitrato superiores a de 45 mg/L, o Valor Máximo Permissível (VMP), enquanto nas duas outras coletas, somente dois poços excederam este limite. Nas amostras de alguns poços, também foram detectados nitrito e amônio. O monitoramento demonstrou que as concentrações de nitrato variam sazonalmente com os níveis potenciométricos e a direção do fluxo da água subterrânea, concentrando-se na região de descarga do fluxo subterrâneo local. Alguns poços sistematicamente apresentaram valores mais altos e/ou mais baixos de pH, Eh, condutividade elétrica e temperatura, enquanto outros não demonstraram possuir qualquer tipo de tendência de variação. Nenhuma relação entre estes parâmetros fisico-químicos e a hidroquímica pode ser estabelecida. Os sedimentos, constituídos por quartzo, feldspato, e intercalações argilo-arenosas, e a dinâmica do aqüífero Piranema pouco influenciam na composição cloretada-sódica da água subterrânea, que é majoritariamente proveniente de spray marinho. A distribuição das espécies foi calculada por modelagem hidrogeoquímica e confirmou-se que os cátions principais (Na+, Ca2+, Mg2+ e K+) encontram-se preponderantemente na forma livre. Somente pequena parte reage com HC03 - e S042- para formar complexos. Os ânions encontram-se como íons livres simples (Cr) e nas respectivas formas oxidadas (HC03-, N03- e SO42-) A presença de NH4+ em alguns poços indica que a contaminação pode ser recente, não tendo transcorrido tempo suficiente para sua oxidaçãoAbstract: Nitrate is found in waters, vegetable and animal tissues. Due to man activities, the concentration of nitrate in waters has increased in the last decades and a maximum allowed value for drinkable water was established by regulatory agencies. A common source of aquifers contamination by the nitrate is the use of in situ sanitation systems, like as cesspits and ditches. This work has been developed in Piranema neighborhood, between Itaguaí and Seropédica municipalities , in the state of Rio de Janeiro, where also the Piranema aquifer is situated. The main purposes of the study were to determine the spatial and temporal variations of nitrate concentration in the Piranema aquifer and the consequent change in the groundwater's composition and quality. Fourteen shallow wells (untill5 meters deep) of houses in the neighborhood were monitored for one year, with the monthly measurement of physical-chemical parameters (pH, Eh, temperature, conductivity) and the chemical analysis of water samples in three distinct samplings.. Water samples from five wells of the first sampling had nitrate concentrations over 45mg/L, the Maximum Allowed Value (VMP), while in the two other samplings, on1y two wells exceeded this limit. In samples of some wells, nitrite and ammonium were also detected. It was possible to associate the nitrate concentrations with the seasonal potentiometric leveI and the direction of the groundwater flow , being concentrated in the discharge region of the local aquiferflow. Some wells systematically presented higher and/or lower values of pH, Eh, conductivity and temperature parameters, while others did not appear to have any kind of tendency to lower and/or higher values, but no relation between those parameters and the hydrochemistry could be established. The sediments, constituted by quartz, feldspars, and layers of c1ay and sand and the Piranema aquifer dynamics have very little influence in the sodiumchloride composition of the groundwater, which mainly comes from oceanic rain water. The distribution of species was calculated by geochemical modeling, which confirmed that the main cations (Na+, Ca2+, Mg2+ e K+) are present in their free form. On1y a small part reacts with HCO3 - and sol- to form complexes. The anions are present as free ions (Cr) and in the respective oxidized forms (HCO3-, NO3 - e SO42-) The presence of NH4+ + in some wells indicates that the contamination might be recent, not having passed enough time for its oxidationMestradoGeologia e Recursos NaturaisMestre em Geociência