CARACTERIZAÇÃO GRANULOMÉTRICA DOS SEDIMENTOS
COMO SUPORTE PARA ANÁLISE DE CONTAMINAÇÃO
AMBIENTAL NA BARRAGEM MÃE D’ÁGUA, REGIÃO
METROPOLITANA DE PORTO ALEGRE-RS
Felippe Fernandesa, Cristiano Poletob
Mestrando Ciências da Engenharia Ambiental EESC – USP km 13 da Rodovia Domingos
Innocentini, município de Itirapina (SP). Email: [email protected]; Professor Dr. IPH
– UFRGS Av. Bento Gonçalves, 9500. Porto Alegre (RS). Email: [email protected];
a
Palavras-chave: Granulometria; Sedimentos Urbanos; Barramentos-Represas.
Introdução
O crescimento urbano às margens ou no entorno dos
ecossistemas aquáticos pode ocasionar a degradação da
qualidade das águas, acarretando em prejuízos expressivos à
comunidade aquática e a saúde pública. O uso indevido do
solo, aliado à rápida e desordenada urbanização, é uma das
principais causas da degradação dos recursos naturais,
gerando prejuízos não apenas pelas alterações hidrológicas,
mas também pela carga de poluentes lixiviados ou carreados.
Segundo Carvalho (1994), sedimento é a partícula derivada
da rocha, ou materiais biológicos, que pode ser transportada
por um fluído. Em outras palavras, é a partícula derivada da
fragmentação das rochas, por processos físicos e/ou
químicos, e que é transportada pela água ou pelo vento do
lugar de origem aos rios e aos locais de deposição, sendo o
material sólido em suspensão na água ou depositado no leito.
Segundo Teixeira et al. (2009), O intemperismo é o conjunto
de processos de ordem física e química que deriva uma
partícula das rochas aflorantes na superfície da Terra, com
grande contribuição dos processos biológicos. Como
produto do intemperismo, são as rochas alteradas (Alterita
ou Saprolito) e as partículas do solo, que podem sofrer
erosão, transporte e sedimentação.
Os sedimentos são encontrados em camadas na forma de
partículas finamente divididas no fundo de rios, lagos,
reservatórios, baias, estuários e oceanos. Esses consistem de
maneira geral em vários minerais com granulação fina,
media e grossa, incluindo argilas, silte e areia misturados
com matéria orgânica, sendo que sua composição (mineral e
orgânica) dependera da geologia e biota local, enquanto o
tamanho das particulas ou granulometria varia
principalmente com as condições de sua origem
(MANAHAN, 2000).
Segundo Alloway & Ayres (1997) sedimentos de fundo
desempenham papel muito importante na avaliação da
poluição de mananciais. Eles refletem a qualidade atual e/ou
histórica, caso se avalie amostras em profundidade, do
sistema aquático e podem ser usados para detectar a
presença de contaminantes, principalmente os que não
permanecem solúveis após o seu lançamento em águas
superficiais. Além disso, os sedimentos podem agir como
possíveis fontes de poluição.
No presente momento a área de estudo encontra-se
predominantemente caracterizada por uma ocupação
residencial, onde a poluição é advinda de fontes difusas.
Conforme os estudos realizados por Poleto (2007), houve no
passado uma importante indústria metalúrgica, onde atraiu
migrantes para a Bacia do Lago Mãe d’água. A metalúrgica
Heraud, que segundo Escobar (2010) teve como principal
demanda o fornecimento dos componentes metálicos para a
travessia Getúlio Vargas (Ponte do lago Gauíba). Tal fato
histórico, tras importante consideração no âmbito da
sedimentação e concentração de poluentes como por
exemplo, os metais presente nos sedimentos de base.
O propósito deste trabalho é apresentar o comportamento
granulométrico acumulativo das partículas de sedimentos de
origem urbana e rural coletados no barramento Mãe D’água,
tendo em vista mapear as diferentes frações granulométricas
e classifica-las por intermédio de mapas, as regiões,
avaliando os diferentes graus textural dos sedimentos e suas
relações com a poluição por metais, depositados nessa subbacia urbana.
Materiais e Métodos
Área de estudo
O local amostrado situa-se no estado do Rio Grande do Sul,
região metropolitana de Porto Alegre, mais precisamente no
município de Viamão. A barragem Mãe d`Água é um
afluente do Arroio Dilúvio, importante curso d’água que se
estende para o município de Porto Alegre, cortando-o no
sentido Leste-Oeste.
A barragem Mãe d`Água é o exutório de quatro arroios,
correspondendo a uma área de 353 há e se situa no Campus
do Vale da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A
Figura 1, representa a área de estudo, caracterizando a
localização e a dimensão do barramento.
milímetros, rígido de PVC no sedimento de fundo, assim,
conforme o tubo é cravado no leito do corpo d´água, começa
uma série de impactos no tubo, para que seja produzinda a
perfuração e coleta do sedimento através de uma força
manual, repetidas às vezes, até que encontre uma barreira
suficientemente sólida que impeça a continuidade da
penetração.
Figura 1– localização e representação do represamento
em estudo na Região Metropolitana de Porto Alegre- RS.
A área encontra-se na porção sudeste do morro Santana, um
corpo granítico, de forma alongada, com sentido NE-SW e
cujo posicionamento está associado à implantação de uma
zona de cisalhamento transcorrente ocorrida no final do
Proterozóico. A topografia predominante é suavemente
ondulada, o perfil destes solos está diretamente relacionado
com a rocha subjacente em virtude das suas propriedades
texturais e a declividade das vertentes (ALVES, 2000).
Coleta de sedimentos urbanos
A coleta dos testemunhos foi realizada no dia 09/06/2014.
Os pontos para coleta dos testemunhos foram planejados
para obter uma melhor distribuição espacial no lago. Foram
amostrados oito pontos no lago e coletadas suas coordenadas
geográficas, altura da lâmina d´água e o comprimento do
perfil sedimentar coletado (Tabela 1).
Tabela 1 – Informações dos testemunhos coletados.
Coordenadas UTM (m)
Comprimento
Lâmina
Amostra
(Elipsóide WGS-84)
do
d'água
(Testemunho)
testemunho
(m)
X
Y
(m)
488716,333 6672912,68
T- 1
0,40
0,52
4
2
488730,758 6672942,86
T- 2
0,40
0,52
9
1
488718,150 6672968,70
T- 3
0,40
0,52
0
4
488729,645 6672984,72
T- 4
0,40
0,52
2
2
488700,227 6672954,52
T- 5
0,40
0,52
9
7
488681,464 6672977,90
T- 6
0,40
0,52
2
0
488647,996 6672981,86
T- 7
0,40
0,52
2
8
488633,545 6672976,31
T- 8
0,40
0,52
5
2
A Figura 2 apresenta a distribuição espacial dos testemunhos
de coleta. A técnica empregada foi do amostrador de núcleo
(“Core Sampler”), sendo um conjunto de peças destacáveis,
consistindo na introdução de um tubo cilíndrico de 75
Figura 2 – Distribuição espacial dos pontos amostrados
no lago. Fonte: GOOGLE EARTH (2014)
A extremidade do tubo possui uma borda cortante, servindo
para adentrar no sedimento e um retentor, tem como função
permitir a entrada da amostra e impedir sua saída.
Para a coleta, foi utilizada uma embarcação, que forneceu as
devidas seguranças para o desenvolvimento deste tipo de
atividade, garantindo a estabilidade necessária da tripulação
e retirada dos testemunhos.
Processamento das amostras
Para a análise granulométrica foram selecionadas as subamostras fatiadas com espessura de 2 cm sendo presente um
intervalo de 6 cm entre uma sub-amostra e outra. Após,
foram devidamente embaladas em postes esterilizados de
material PVC.
Ensaio Granulométrico
As amostras foram secas em estufa a 60°C. Em seguida,
procedeu-se à maceração dos grãos (almofariz e pistilo com
ponta de borracha) para o posterior quarteamento. A análise
granulométrica foi realizada seguindo-se a NBR 7181 da
ABNT (1984). Para se determinar a distribuição
granulométrica da fração dos sedimentos finos (partículas
com diâmetros inferiores a 0,063 mm), realizou-se o método
da Pipeta, sedimentação, através da velocidade de queda das
partículas das amostras em um meio líquido, sendo que para
isso tomou-se como base a lei de Stokes, que correlaciona a
velocidade de queda das partículas esféricas com o seu
diâmetro.
Para a apresentação dos resultados, utilizou-se como recurso
o software específico do laboratório do Centro de Estudos de
Geologia Costeira e Oceânica (CECO) situado no campus da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e
foram classificados individualmente de acordo com a
profundidade de cada sub-amostra, sendo expressos em
escalas de tamanho, os materiais retidos de grossos e finos
juntamente com a frequência simples, sendo a forma
representada segundo o modelo proposto por Shepard
(1954) por classes texturais de areias, silte e argila, assim,
confeccionar o Diagrama de Shepard.
Softwares utilizados no processamento dos mapas
Para a criação e caracterização dos mapas que inferem sobre
a distribuição granulométrica de toda a área do barramento
Mãe D’água, foi utilizado para determinar o perímetro
através dos dados obtidos por GPS, o software AutoCAD
2014. Para construção dos mapas sobre a distribuição
granulométrica, foi utilizado o software ArcGIS, e com
auxílio da ferramenta de interpolação, através do método
inverso da distância ponderada, (sigla em inglês “IDW”).
Este método realiza a estimativa da variável ao longo do
espaço, ponderando pesos a cada um dos valores obtidos
sobre os pontos mais próximos, ou seja, quanto mais
próximo do ponto a ser estimado, maior o peso atribuido ao
ponto amostrado (JIMENEZ; DOMECQ, 2008). Este
método é recomendado para regiões com alta densidade de
amostras (DEUS et al., 2010). Para Watson e Philip (1985)
e, este interpolador é amplamente utilizado por trabalhar
com o expoente dois, com bons resultados, e portanto recebe
a denominação de inverso do quadrado da distância (IQD),
razão pela qual foi utilizado neste estudo.
Resultados e Discussão
Os resultados indicam que para as diferentes profundidades
amostradas, os perfis sedimentológicos, apresentaram
semelhança em suas camadas de deposição sedimentar. O
testemunho T1 apresentou classificação granulométrica de
areia com lama. Já para os Testemunhos T2, T3 e T4,
apresentam predominância de areia com cascalho e, para T5
e T8 é predominante a característica de lama. Para T6,
observa-se a diversificação na deposição sedimentar, a
deposição mais antiga dos sedimentos, ou seja, nas camadas
mais profundas predomina-se areia com cascalho, enquanto
as camadas superiores, próximas a lâmina d’água possui a
predominância lamosa. A deposição ocorre de forma
diversificada, dependendo da origem dos sedimentos e ao
fluxo dos sedimentos. O que se observa neste trabalho é
que, a energia do fluxo sedimentológico atinge-o de maneira
distinta o local de estudo, criando três setores com
características morfodinâmicas e sedimentológica. Tais
características são importantes para os mais diversificados
estudos dos solos, e principalmente ao estudos que tangencia
os metais e portanto orienta ao risco de contaminação do dos
cursos d’água. Uma vez que, a fração granulométrica que
possui maior afinidade para acumulação e agregando em
seus intersticio a fração dos finos que comprende a
granulometria menos que 63 milímetros.
Estas citações podem ser verificadas através de uma série de
modelo de mapas criados para se observar a tendencia do
fluxo de sedimentão, por exemplo, a figura 3, representa a
profundidade de 0 a 2 cm, camada mais próxima com a
lâmna d’água, onde ocorreu, a deposição mais recente dos
sedimentos e a predominância das fração granulométricas
segundo a classificação de Shepard (1954).
Figura 3 – Mapa representativo da distribuição espacial
das frações granulométricas no lago.
Conclusões
O estudo e caracterização da granulometria dos sedimentos
em deposição sob um barramento ou lago suscetível a
contaminação através da poluição advinda de zonas
urbanizadas se faz uma ferramenta de grande valia para a
tomada de decisões que visam a remediação destas áreas
contaminadas ou em suspeita.
A demarcação das zonas com maior propensão a
contaminação, (fração de sedimentos finos, >63mm), pode
ser realizada através do mapeamento oriundo de dados
extraídos em campo e processados em laboratórios, leva a
uma maior certeza e confiança para a tomada de decisões.
As etapas envolvidas neste estudo, bem como os resultados
satisfatórios obtidos caracterizam a importância da utilização
do Geoprocessamento em pesquisas ambientais.
Aliado a este fato, os resultados vinculados a futura
disponibilização dos resultados obtidos, poderá contribuir
para o desenvolvimento de atividades de ensino, pesquisa e
extensão, associadas à disseminação da cultura do
Geoprocessamento.
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