Hydrogeochemistry characterization of the Barra Bonita stream small watershed, São Paulo

O estudo da microbacia de drenagem do córrego Barra Bonita, (S: 22º 25\' 53,9\" ; O: 48º 32\' 34,8\") objetivou a caracterização de seus parâmetros hidrogeoquímicos utilizando-se os modelos de transporte de materiais nas fases dissolvida e particulada para identificar as relações entre os processos de ocupação do solo e qualidade da água. Pelo fato de não existir um zoneamento ambiental no município, este estudo foi pioneiro investigação da qualidade ambiental da microbacia, contribuindo diretamente em futuros planos de conservação e utilização de suas águas superficiais para abastecimento público. O estudo foi conduzido de setembro de 2005 a dezembro de 2006 em quatro córregos principais formadores da microbacia, sendo selecionados oito pontos de amostragem de montante a jusante para coletas de água durante as diferentes fases da hidrógrafa. Além disso, uma amostragem intensiva foi realizada durante um evento de chuva para melhor acompanhamento dos mecanismos de transporte de materiais dissolvidos e particulados. O protocolo analítico empregado neste estudo possibilitou a determinação de variáveis hidrogeoquímicas como vazão, concentração de sedimentos em suspensão e sua caracterização isotópica quanto ao carbono e nitrogênio orgânico particulado, concentração de íons maiores dissolvidos, transporte de material dissolvido e particulado, concentração de metais em solução, sua biodisponibilidade nos sedimentos aquáticos, separação das componentes superficial e subterrâneo no escoamento total da microbacia e mecanismos de aporte difuso e pontual da carga dissolvida e particulada em escalas espaciais e temporais. Com relação ao material dissolvido na microbacia, as espécies químicas apresentaram comportamento de diluição com o aumento das vazões, predominando, portanto os aportes pontuais de carga dissolvida na microbacia. Por outro lado, durante o evento de chuva estudado as concentrações apresentaram aumento em função das vazões, destacando-se a origem superficial das espécies química nestas condições. As espécies químicas predominantes foram o HCO3-, Na+ e Ca2+, as quais estiveram relacionadas tanto à formação geológica da região quanto à aportes pontuais por meio de aplicação de insumos agrícolas como gesso, calcário e vinhaça. A parte agrícola da microbacia apresentou maior contribuição à carga dissolvida transportada durante o período considerado como chuvoso, enquanto os aportes pontuais de efluentes domésticos e de águas urbanas sobressaíram-se durante o período de seca. O material particulado em suspensão apresentou correlacionamento significativo com o incremento das vazões, sendo a parte agrícola a principal responsável pela carga transportada pela microbacia. A caracterização isotópica do material orgânico particulado para o carbono e nitrogênio evidenciou os processos de fracionamento da assinatura isotópica da matriz de plantas C4 (cana de açúcar) presente na microbacia, estando tais processos mais relacionados à degradação do material orgânico presente no solo, bem como do aporte de poluição originado da parte urbana. Apenas durante eventos de maior escoamento rápido superficial, o carbono orgânico particulado do sedimento em suspensão se aproximou do \"delta\"% das plantas C4. As concentrações de metais dissolvidos foram bastante baixas conforme o esperado, destacando-se o Fe e Al que estiveram mais relacionados ao tipo de solo da região. A biodisponibilidade de metais nos sedimentos aquáticos também foi baixa em relação a bacias hidrográficas mais industrializadas.The study in the Barra Bonita stream small watershed (S: 22o 25\' 53,9\" and W: 48o 32\' 34,8\") aimed to characterize its hydrogeochemical parameters by dissolved and particulate material transport models to identify the relations between soil use and water quality. Because there was no longer an environmental zoning in the municipality of Barra Bonita, this study was pioneer on the watershed environmental investigation, which may contribute directly to future conservation plans for the utilization of this water source as public supplying. The study was conducted from September 2005 to December 2006 in four main watershed tributaries where eight sampling points were established, upstream to downstream, for water sampling along with the hidrogram phases. Besides that, an intensive sampling excursion was carried out during a storm event in order to achieve better data about the dissolved and particulate material transport. In this study were analyzed the following hydrogeochemical parameters: discharge, major dissolved ions, suspended sediments concentrations and their isotopic characterization for particulate carbon and nitrogen, dissolved and particulate transport, dissolved metals concentration and the biodisponibilty of metal from the bottom aquatic sediments, superficial and sub superficial components of the total discharge and the punctual and diffuse input mechanisms of dissolved and particulate load for spatial and time scales. For the dissolved material in the watershed the major chemical species presented decreased concentrations with the discharge, showing the dominance of punctual input processes in the watershed. On the other hand during the storm flow event the ions concentrations increased with the discharge, showing their superficial origins in this condition. The dominant chemical species were HCO3-, Na+ and Ca2+, which were related to the regional geological formation and punctual input by agriculture like gypsum, liming and stillage. The agricultural area of the watershed presented the major contribution to the transported dissolved load in thee rainy period while the punctual inputs of domestic sewage and urban waters more important in the dry period. The suspended particulate material showed significant correlation with the discharge increasing and the agricultural part was source of the total transported load in the watershed. The isotopic characterization of the particulate organic carbon and nitrogen showed the fractioning processes of the isotopic signature from the C4 plants (sugarcane) matrix presented in the watershed, which were more related to the soil organic matter mineralization as well as with the pollution input from the urban area Only at high flows periods the particulate organic carbon was to the C4 \"delta\"% values. The dissolved metals concentrations were low as previewed, except for Fe and Al that were related to the regional soil types. The metals biodisponibility in the bottom aquatic sediments were also low in relation to more industrialized region