AVALIAÇÃO DO TEOR DE FERRO EM ÁGUAS SUBTERRÂNEAS DE ALGUNS
POÇOS TUBULARES, NO PLANO DIRETOR DE PALMAS-TO.
Daniela Alves Oliveira*
Graduada no curso de Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Tocantins, foi aluna
bolsista do CNPQ obtendo prêmio “Jovem Pesquisador”. Participou como estagiária do projeto
“Monitoramento Limnológico do rio Tocantins à jusante da Usina Hidrelétrica Serra da Mesa” no
período de 1 ano. Foi aluna estagiária no setor de Águas Subterrâneas na Companhia de Saneamento
do Tocantins- SANEATINS.
Gilda Schmidt
Universidade Federal do Tocantins – UFT.
Diogo Macedo de Freitas
Companhia de Saneamento do Tocantins - SANEATINS
Endereço: ARSE 23 QI-E Lt 43 Al 05, Centro, Palmas-Tocantins, Brasil. CEP: 77125-330. Fone: (0xx63) 213:2343.
E-mail: [email protected]
RESUMO
Em vista da crescente escassez de água que vem atingindo grande parte da população mundial, os recursos hídricos
subterrâneos têm se tornado uma importante alternativa de abastecimento. Apesar de uma maior proteção dos
contaminantes externos, as águas subterrâneas podem apresentar problemas de qualidade. Dentre esses, um dos mais
freqüentes consiste na presença de ferro dissolvido em teores elevados, limitando, algumas vezes, a utilização da
água tanto para uso doméstico como industrial. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os teores de
ferro encontrados nas águas subterrâneas para fins de abastecimento humano no plano diretor de Palmas-TO,
confrontando estes valores com os limites para potabilidade recomendados pela Portaria nº 1469/2000 do Ministério
da Saúde, além de procurar determinar os prováveis fatores que influenciam nestes teores, sua conseqüência e as
possíveis medidas de controle e remoção do ferro. Foram definidos quatro poços situados dentro do plano diretor,
dos quais realizaram-se duas coletas e análises físicas e químicas de dez parâmetros de qualidade da água. Com
exceção do P-06, os resultados das análises demonstraram que os teores deste elemento se apresentaram elevados,
ultrapassando o limite de potabilidade de 0,3 mg/l. Isto pode ser explicado pelo fato de este poço estar localizado em
uma camada geológica diferente da dos demais, captando água de outro aqüífero que não estava em contato com as
camadas geológicas ricas em ferro. Os demais poços estão captando água em profundidades que permitem contato
com uma camada de folhelho cinza, basal à Formação Pimenteiras, litologia esta provavelmente responsável pela
contribuição destes valores elevados. As condições reduzidas, presentes nesta formação permitem que a água
contendo ferro não apresente coloração, pois o ferro se encontra no estado solúvel e ferroso (Fe²+), porém, em
ambientes oxidantes o Fe²+ passa a Fe³+ dando origem ao hidróxido férrico e tornando seu aspecto amarelado.
Dentre as conseqüências causadas pelo excesso deste elemento na água, cita-se: problemas à saúde, problemas
estéticos e sabor ruim que o ferro confere à água, perda da capacidade específica de poços profundo, além de
manchas em roupas e louças. Entre os vários processos para remoção de ferro nas águas, incluem-se a aeração
seguida de contato ou filtração e a aeração seguida de coagulação, decantação e filtração.
Palavras-chave: potabilidade, ferro, poços tubulares.
1- INTRODUÇÃO
Em vista da crescente escassez de água que vem atingindo grande parte da população mundial, os recursos hídricos
subterrâneos têm se tornado uma importante alternativa de abastecimento, representando um potencial econômico
imensurável. Dentre as várias vantagens da utilização das águas subterrâneas, pode-se ressaltar que sua captação
apresenta baixos custos se comparados com os das águas superficiais por exigir menos construções, maior facilidade
de explotação e menor impacto ambiental, desde que os poços sejam feitos seguindo as normas e a devida outorga
do órgão ambiental. (STEPHEN, 1988). Assim, as águas subterrâneas constituem importante fonte de abastecimento
de água em todo o mundo, tendo-se verificado, nas últimas décadas, uma grande atividade no aproveitamento desse
recurso e, como conseqüência, tem ocorrido expressivo incremento nos conhecimentos científicos, tecnológicos e
legais na área da hidrogeologia.
As águas subterrâneas representam cerca de 95% daquela disponível para consumo humano, sendo mais protegidas
da contaminação do que as águas superficiais (PICANÇO, 2002). Apesar dessa maior proteção dos contaminantes
externos, as águas subterrâneas podem apresentar problemas de qualidade, interferindo em seu uso para diversos
fins. Dentre esses, um dos mais freqüentes consiste na presença de ferro dissolvido em teores elevados, limitando,
algumas vezes, a utilização da água tanto para uso doméstico como industrial. Apesar do organismo humano
necessitar de até 19 mg de ferro por dia, os padrões de potabilidade exigem que uma água de abastecimento público
não ultrapasse os 0,3 mg/l. Este limite é estabelecido em função de problemas estéticos relacionados à presença do
ferro na água e do sabor ruim que o ferro lhe confere. No sistema de tratamento, a presença de ferro na água pode
implicar na sua precipitação nos filtros e/ou no pré-filtro de poços, reduzindo a eficiência destes. Assim sendo, é
importante que a água de consumo humano apresente baixos teores de ferro dissolvido.
O presente estudo busca gerar informações que poderão ser úteis para um melhor conhecimento sobre os teores de
ferro nas águas subterrâneas do plano diretor da cidade de Palmas-TO, os problemas que altos valores deste
elemento podem acarretar, e os métodos preventivos e/ou corretivos utilizados para solucionar este problema.
2- OBJETIVOS:
Geral:
Avaliar os teores de ferro encontrados nas águas subterrâneas para fins de abastecimento humano no plano diretor de
Palmas-TO, confrontando estes valores com os limites para potabilidade recomendados pela Portaria nº 1469/2000
do Ministério da Saúde.
Específicos:
-
Determinar os prováveis fatores que influenciam nos teores de ferro encontrados;
Estudar as conseqüências do excesso de ferro ao sistema de distribuição de água
Descrever as medidas de controle e remoção do ferro.
3- REVISÃO DE LITERATURA
3.1- Importância e ocorrência da água subterrânea
Do total da reserva de água doce existente, quase 80% consiste em água subterrânea (ANA, 2002), parte da qual
não está disponível ou não é utilizável por encontrar-se a grandes profundidades ou apresentar elevado teor salino.
Assim, as águas subterrâneas constituem importante fonte de abastecimento de água em todo o mundo, tendo-se
verificado, nas últimas décadas, uma grande atividade no aproveitamento desses recursos. Praticamente todos os
países do mundo, desenvolvidos ou não, utilizam água subterrânea para suprir suas necessidades, seja no
atendimento total ou apenas suplementar do abastecimento público e de atividades como irrigação, produção de
energia, turismo, indústria etc. O crescente uso das águas subterrâneas deve-se ao melhoramento das técnicas de
construção de poços e dos métodos de bombeamento, permitindo a extração de água em volumes e profundidades
cada vez maiores e possibilitando o suprimento de água a cidades, indústrias, projetos de irrigação etc., que, pelo
porte, eram impossíveis na prática.
Os processos de filtração e as interações biogeoquímicas que têm lugar no subsolo fazem com que as águas
subterrâneas apresentem, geralmente, boa potabilidade e achem-se melhor protegidas dos agentes de poluição que
atingem os rios e lagos. A água que se infiltra vai se acumular nos espaços abertos encontrados nas rochas ou nos
solos. As rochas que apresentam boas condições de porosidade e permeabilidade são denominadas de aqüíferas.
3.2- Ocorrência de ferro e suas conseqüências em águas subterrâneas
O ferro é o segundo metal mais comum na crosta terrestre, apenas em menor quantidade que o alumínio. Suas fontes
são minerais escuros (máficos) como: magnetita, biotita, pirita, piroxênios, anfibólios e no ambiente natural, a
origem desse elemento pode estar relacionada a depósitos orgânicos, detritos de plantas, podendo associar-se a
colóides ou húmus, o que dá a cor amarelada à água (CPRM, 1997). Alguns minerais ferruginosos estão
representados nas figuras em anexo. O ferro pode ocorrer sob diversas formas químicas e, freqüentemente, aparece
associado ao manganês.
Conforme RICHTER E NETO (1991), no Brasil são comuns águas com altos teores de ferro, particularmente
aquelas captadas em terrenos antigos e aluviões. Teores elevados de deste elemento são encontrados, com maior
freqüência, nos seguintes casos:
- Águas superficiais com matéria orgânica, nas quais o ferro se apresenta ligado ou combinado com a matéria
orgânica e, frequentemente, em estado coloidal;
- Águas subterrâneas (poços, fontes e galerias de infiltração), agressivas (pH baixo, ricas em gás carbônico e sem
oxigênio dissovido, sob a forma de bicarbonato ferroso dissolvido);
- Águas poluídas por certos resíduos industriais ou algumas atividades de mineração.
O ferro no estado ferroso (Fe+2) forma compostos solúveis, principalmente hidróxidos. Em ambientes oxidantes o
Fe+2 passa a Fe+3 dando origem ao hidróxido férrico, que é insolúvel e se precipita, tingindo fortemente a água.
Desta forma, águas com alto conteúdo de Fe, ao saírem do poço são incolores, mas ao entrarem em contato com o
oxigênio do ar ficam amareladas, o que lhes conferem uma aparência nada agradável. Assim como o manganês o
ferro, ao se oxidar se precipita sobre as louças sanitárias, azulejos, roupas, manchando-as. A precipitação de ferro
presente nas águas é a principal responsável pela perda da capacidade específica de poços profundo (ZIMBRES,
2000).
Segundo CPRM (1997) no corpo humano, o ferro atua na formação da hemoglobina (pigmento do glóbulo vermelho
que transporta oxigênio dos pulmões para os tecidos). A sua carência pode causar anemia e seu excesso pode
aumentar a incidência de problemas cardíacos e diabetes. A avaliação do ferro nas águas subterrâneas para o
consumo humano, se dá em função de suas propriedades organolépticas. DELVIN, et al (1998) afirma que o
acúmulo de ferro no fígado, no pâncreas e no coração pode levar a cirrose e tumores hepáticos, diabetes mellitus e
insuficiência cardíaca, respectivamente. Ainda MAHAN (2000) afirma que o ferro em excesso pode ajudar a gerar
quantidades excessivas de radicais livres que atacam as moléculas celulares, desta forma aumentando o número de
moléculas potencialmente carcirogênicas dentro deles.
Segundo FREITAS (2002), a presença de microorganismos que retiram sua fonte de energia de reações químicas de
oxidação é muito comum na natureza. No caso das ferro bactérias, as fontes de energia são sais solúveis de ferro, os
quais após a metabolização transformam-se em hidratos de ferro, formando precipitados de cor marrom que
normalmente apresentam-se em forma de flocos. Esta atividade biológica causa sérios problemas em poços
tubulares, provocando incrustações nas colunas filtrantes e nos conjuntos moto bomba submersíveis, com
conseqüentes quedas de vazão. Também nas estações de tratamento de água (ETA), o acúmulo de flocos acarreta a
colmatação prematura das unidades filtrantes, com conseqüente diminuição no espaçamento entre lavagens e
aumento no consumo da água de lavagem.
Uma reação característica das águas subterrâneas, por definição pouco aeradas, pois passam longos períodos
distantes do contato com o ar, acontece quando atingem a superfície, o O2 tem a chance de dissolver-se nelas e seu
nível bastante elevado de Fe+2 solúvel é convertido em Fe+3insolúvel, formando-se um depósito marron-alaranjado
de Fe(OH)3. A reação global é:
4Fe2+ + O2+ 2H2O + 8OH- →
4 Fe(OH)3 (s)
A água superficial geralmente contém níveis de oxigênio dissolvido próximos à saturação, condição que se deve
tanto ao seu contato com o ar quanto à presença de O2 produzido na fotossíntese das algas. Essas condições da
camada superior são aeróbicas e, consequentemente os organismos existem ali em suas formas mais oxidadas: o
carbono como CO2, o nitrogênio como NO3- e o ferro como Fe (OH)3 insolúvel. No caso das águas subterrâneas
ocorre depleção do oxigênio, dado que não existe contato com o ar e que o O2 é consumido na decomposição de
material biológico. Sob tais condições anaeróbicas, os elementos existem em suas formas mais reduzidas: o carbono
como CH4, o enxofre como H2S, o nitrogênio como NH3 e NH4 e o ferro como Fe2+ solúvel (BAIRD, 2002).
3.3- Aspectos construtivos dos poços
A água subterrânea em seu estado natural é, na maioria dos casos, de boa qualidade sanitária e oferece segurança
para o consumo doméstico. Contudo, algumas fontes de água subterrânea são contaminadas em conseqüências de
negligências do homem A construção imperfeita de poços e a falta de vedação de poços abandonados podem ser
apontadas como algumas causas.
Uma adequada proteção sanitária envolve todas as fases do projeto e da construção do poço necessária para se
prevenir a introdução de contaminantes na água durante o bombeamento ou no aqüífero do qual a água é retirada
(CETESB,1978).
Um poço subterrâneo é uma obra de engenharia e, quando bem construído, representa uma forma segura e
econômica de abastecimento de água. Por outro lado, quando construído de forma inadequada, pode ser responsável
pela degradação da água captada. Um exemplo disto é o caso em que, visando obter uma maior vazão, os filtros do
poço são colocados em formações distintas podendo comprometer a qualidade da água no caso de captação de níveis
de água contaminados (com teor elevado de ferro ou de nitrato, por exemplo).
Uma outra situação relativamente comum quando se avaliam perfis de poços é aquela em que mesmo os filtros
sendo colocados apenas em uma formação, a água captada é proveniente de formações distintas. Nesses casos, a
captação conjunta é decorrência de uma cimentação inadequada (CPRM,1996).
3.4- Legislação Pertinente
A água subterrânea, no que diz respeito aos seus aspectos legais e jurídicos, destaca-se pelo seu marco histórico e
institucional vigente e a experiência de alguns Estados que já instituíram, regulamentaram e executam as ações
instrumentalizadas conforme as necessidades de gestão, uso ou proteção dos recursos hídricos no âmbito regional.
Todos são unânimes pela existência de uma ação de disciplinamento e proteção do recurso água subterrânea, através
de uma legislação eficiente que demonstre uma efetiva responsabilidade por parte do poder público.
Com relação à qualidade, a Portaria nº 1469/GM em 29 de dezembro de 2000, aprova a Norma de Qualidade da
Água para Consumo Humano, que dispõe sobre procedimentos e responsabilidades inerentes ao controle e à
vigilância da qualidade da água para consumo humano, estabelece o padrão de potabilidade da água para consumo
humano, e dá outras providências. Conforme o art. 17. A água potável deve estar em conformidade com o padrão de
aceitação de consumo expresso no Quadro 01, a seguir:
Quadro 01 - Padrão de aceitação para consumo humano
PARÂMETRO
Unidade
Alumínio
mg/L
Amônia (como NH3)
mg/L
Cloreto
mg/L
Cor Aparente
uH(2)
Dureza
mg/L
Etilbenzeno
mg/L
Ferro
mg/L
Manganês
mg/L
Monoclorobenzeno
mg/L
Odor
Gosto
Sódio
mg/L
Sólidos dissolvidos totais
mg/L
Sulfato
mg/L
VMP(1)
0,2
1,5
250
15
500
0,2
0,3
0,1
0,12
Não objetável(3)
Não objetável(3)
200
1.000
250
Sulfeto de Hidrogênio
mg/L
Surfactantes
mg/L
Tolueno
mg/L
Turbidez
UT(4)
Zinco
mg/L
NOTAS: (1) Valor máximo permitido
(2) Unidade Hazen (mg Pt – Co/L)
0,05
0,5
0,17
5
5
(3) critério de referência
(4) Unidade de turbidez.
A Lei Federal N° 9.433 de 8 de Janeiro de 1997 incorpora a mudança na dominialidade das águas subterrâneas,
estabelecida pela Constituição de 1988 passando a ser domínio dos Estados. Quanto à gestão das águas subterrâneas,
recomenda a utilização dos mecanismos de outorga das concessões de exploração como principais instrumentos de
gestão. Quanto às normas reguladoras apresenta significativa contribuição relativa aos aspectos da poluição e
superexplotação de aqüíferos, incentivando o monitoramento de aterros sanitários e estudos de vulnerabilidade de
aqüíferos. No campo da normatização, toda e qualquer obra de captação de água subterrânea é considerada uma obra
de engenharia para a qual exige-se habilitação legal nas diferentes etapas da pesquisa, projeto e exploração.
3.5- Potabilidade e processos de tratamento da água
Via de regra, as águas de poços exigem tratamento menos rigoroso do que as águas de superfície , porquanto estão
bastante avançadas no processo natural de depuração. O objetivo do tratamento da água é melhorar a qualidade do
suprimento sob os aspectos bacteriológico e químico. A utilização da água é o fator predominante na justificação do
seu grau de tratamento (CETESB,1978).
No caso do ferro, existem vários processos para a remoção de seu excesso. Conforme RICHTER E NETO (1991),
entre os vários processos para remoção de ferro nas águas, incluem-se a aeração seguida de contato ou filtração e a
aeração seguida de coagulação, decantação e filtração. A escolha do processo dependerá da forma como as
impurezas de ferro se apresentam. No caso de águas limpas que prescindem de tratamento químico, que é caso das
águas subterrâneas (poços, fontes, galerias de infiltração), contendo bicarbonato ferroso dissolvido (na ausência de
oxigênio) o primeiro processo é o mais indicado.
Para BAIRD (2002) a aeração é comumente usada para a melhoria da qualidade da água. As plantas municipais de
tratamento promovem a aeração da água a ser bebida, extraída de aquíferos, com o objetivo de remover gases
dissolvidos, como H2S e compostos organossulfurados de odor fétido, além de compostos orgânicos voláteis, alguns
dos quais podem ter um cheiro detectável. A aeração da água que está sendo potabilizada resulta também em reações
que produzem CO2 a partir do material orgânico mais facilmente oxidável. Uma outra vantagem da aeração consiste
em que o aumento na concentração de oxigênio na água oxida o Fe+2 solúvel para Fe+3 , que forma então, hidróxidos
insolúveis (e espécies relacionadas) que podem ser removidas como sólidos:
Fe+3 +3 OH-
Fe (OH)3 (s)
Todos os ácidos dificultam a precipitação do ferro. Para efetiva remoção do ferro contido em uma água ácida, deve
ser adicionada uma base para a alcalinização anterior à filtração.
Se o ferro estiver presente junto com a matéria orgânica, as águas em geral não dispensarão o tratamento químico
(coagulação e precipitação) e a filtração. A instalação completa compreenderá então as unidades clássicas de uma
estação de tratamento com aeração inicial (aeração, floculação, decantação e filtração). Sempre que forem captadas
águas com teores elevados de ferro, é muito importante verificar a forma e o estado em que se apresentam essas
impurezas. As determinações e os ensaios de laboratório podem oferecer valiosas informações para os projetistas
(RICHTER e NETO, 1991).
Outra forma de evitar os inconvenientes da precipitação de sais de ferro é usar substâncias complexantes, à base de
fosfato, que encapsulam as moléculas deste sais, formando compostos estáveis, não oxidáveis nem através de forte
cloração, e desta forma mantendo-as permanentemente em solução. Os fosfatos cristalinos ou polifosfatos são úteis
no tratamento químico de poços porque podem, efetivamente, dispersar o hidróxido de ferro, o óxido de ferro, o
hidróxido de manganês, silte e argila. Uma importante vantagem do uso de polifosfatos reside no fato de serem
produtos químicos de manuseio seguro. O inconveniente deste processo é que ele não elimina o ferro presente na
água, e ainda adiciona mais produto químico (fosfatos) à mesma..
4- CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O município de Palmas localiza-se na Meso-região Oriental do Tocantins, no centro geográfico do Estado.
Figura 1- Localização Geográfica da área de estudo.
As condições climáticas do Município de Palmas, devido à continentalização, aspecto geográfico e à constância da
massa de ar sobre a região, encontram-se em pleno domínio da zona tropical. O Sistema Brasileiro de Classificação
de Solos (EMBRAPA, 1999) classificou os solos encontrados no Município de Palmas. As classes de solos
constantes do primeiro nível categórico ou ordem de solos, foram: Latossolos, Neossolos, Plintossolos, Cambissolos
e Gleissolos.
Com relação à geologia, o município de Palmas está inserido sobre terrenos geológicos da Formação Pimenteiras,
conforme a Carta Geológica (SEPLAN, 1997), os fósseis encontrados nas rochas desta formação, indicam que são
de idade Devoniana. Destacam-se na região duas formações:
Formação Serra Grande
Conforme BRASIL (1981), as características mineralógicas dos arenitos predominantes na Formação Serra Grande
permitem classificá-los como arenitos ortoquartzíticos. Em algumas exposições o contato da Formação Serra Grande
com a Formação Pimenteiras é abrupto, e em outras é transicional. Exemplos do tipo de contato transicional ou
gradativo entre a Formação Serra Grande e Pimenteiras são obtidos ao longo da Serra do Lageado. Clastos
ferruginosos fazem-se também representar em diversos afloramentos, na forma de níveis areno-ferruginosos, argiloferruginosos, ou nódulos limoníticos de pequeno diâmetro. O contato Serra Grande – Pimenteiras é concordante e
predominantemente, transicional, havendo uma gradação de clásticos grosseiros da Formação Serra Grande para
clásticos finos da Formação Pimenteiras.
Formação Pimenteiras
Esta Unidade exibe camadas interestratificadas representadas por arenitos, siltitos e folhelhos ferruginizados,
provenientes de transgressão marinha verificada no Devoniano. Ela está inserida na seqüência sedimentar da Bacia
do Parnaíba. A Formação Pimenteiras assenta-se sobre a Formação Serra Grande. SCISLEWSKI et al (1983) citam
que os sedimentos de cores vermelhas arroxeadas correspondem a ambientes oxidantes e os de cores cinza
esverdeado e cinza escuros ambiente redutor.
Conforme BRASIL (1981), na Formação Pimenteiras os tipos litológicos mais freqüentes são representados por
arenitos, microconglomerados, argilitos, siltitos (ferruginosos ou não) e folhelhos escuros. Existem afloramentos de
arenitos arroxeados, e cinza arroxeados tornando-se mais escura ou não, dependendo do grau de alteração e
porcentagem de material ferruginoso.
O plano diretor de Palmas, conforme o mapa hidrogeológico da CPRM (2001), está classificado em sua
hidrogeologia como Formações Permeáveis ou Semipermeáveis sobre Aqüíferos Intergranulares e Fraturados. Na
análise das características deste sistema um comportamento hidrogeológico complexo e existência de litologias
diversificadas. Assim, em condições de exploração econômica pode-se considerar como aqüífero apenas a base
arenítica da formação Pimenteiras, esta constituindo no geral uma unidade confinante sobreposta ao aqüífero Serra
Grande. As litologias do topo formação Pimenteiras, com espessura média de 100 metros podem fornecer bons
volumes de água quando associado a fraturas e/ou sob condições especiais.
O aquífero Serra Grande têm uma importância hidrogeológica relativa local grande, porém esta classificação não
aparece na carta hidrogeológica, na área de Palmas, por estar confinado pela Formação Pimenteiras. Na área em que
o mesmo aflora sua importância hidrogeológica relativa local foi considerada pequena devido a demanda por água
subterrânea ser baixa. As aluviões que margeiam o rio Tocantins possuem altos valores de porosidade e
permeabilidade, além de nível freático raso, permitindo uma grande facilidade na circulação de água,
caracterizando-os como de alta vulnerabilidade natural.
5- MATERIAIS E MÉTODOS
5.1- Definição dos pontos de amostragem e coleta das amostras
Para coleta e análise das amostras, foram definidos quatro pontos situados dentro do plano diretor do Município de
Palmas-TO. Estes pontos foram escolhidos conforme o critério de localização e existência de dados anteriores de
análises físico-químicas. Dos quatro poços escolhidos, dois pertencem a áreas de propriedade da SANEATINS,
enquanto os outros dois são particulares. O poço 06 (P-06) localizado na Vila União não é classificado como Poço
Tubular Profundo (PTP) pelo fato de sua profundidade não alcançar os níveis de água mais abaixo do lençol
freático, sendo interessante a inclusão deste poço no estudo para fins de comparação com os demais que são
considerados PTPs. Foram realizadas duas coletas de água nos quatro pontos descritos no Quadro 02, sendo uma
coleta no mês de Abril e a outra no mês de Agosto.
Quadro 02- Informações referentes aos poços em estudo, Palmas-TO.
Localização
PTP- Palácio
PTP- Palacinho
PTP 05 (Vila União)
P 06 (Vila União)
Profundidade do
poço (m)
300
300
302
51
Data de término
da construção
03-02-99
20-01-00
10-12-00
23-04-2002
Profundidade
dos filtros
(m)
216-296
212-296
30-38 e 240-296
23-29
Coordenadas
Geográficas (UTM)
N
8873383
8873352
8874697
8874553
E
792177
795516
799997
790205
5.2- Procedimento de coleta e preservação das amostras
As amostras de água para análises físicas e químicas foram coletadas em cada um dos poços em garrafas de polietileno previamente
lavadas com água destilada. A coleta foi realizada no barrilete dos poços, no caso do PTP-Palácio que se encontrava desativado, deixouse que a água pudesse fluir por algumas horas antes da coleta, para que as possíveis impurezas contidas na tubulação fossem retiradas.
Todas as amostras foram identificadas, acondicionadas em caixas térmicas com gelo e levadas ao laboratório. Para análise dos
parâmetros: cor, turbidez, ferro, manganês, flúor e cloro foi utilizado o aparelho Colorímetro Hach, o pH foi medido com o pHmetro, os
parâmetros sólidos totais dissolvidos, temperatura e condutividade, foram medidos no Condutivímetro da Hach. O procedimento das
análises foi realizado de acordo com metodologia APHA (1995).
5.3- Parâmetros físico-químicos
Quadro 03- Parâmetros físicos e químicos analisados.
Parâmetros
Método analítico
Temperatura (ºC)
Condutivímetro Hach (Sension 05).
Cor aparente (mg Pt/l)
Colorímetro Hach (DR/890)
Turbidez (UT)
Colorímetro Hach (DR/890)
Condutividade elétrica (µS/cm)
Condutivímetro Hach (Sension 05).
pH
pHmetro
Sólidos Totais Dissolvidos (mg/l)
Condutivímetro Hach (Sension 05).
Cloro Total (mg/l)
Colorímetro Hach (DR/890)
Manganês (mg/l)
Colorímetro Hach (DR/890)
Ferro (mg/l)
Colorímetro Hach (DR/890)
Referência
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
APHA – (1995)
6- RESULTADOS E DISCUSSÕES
6.1- Propriedades físicas: Temperatura, cor, turbidez, condutividade elétrica e sólidos totais
dissolvidos
A temperatura das águas dos poços estudados apresenta valores próximos de 26,5º C na primeira coleta e de 30º C
na segunda coleta demonstrando pequenas variações entre os diferentes pontos (Figura 02). As águas subterrâneas
têm uma amplitude térmica pequena, isto é, sua temperatura não é influenciada pelas mudanças da temperatura
atmosférica. Exceções são os aqüíferos freáticos pouco profundos.
35
140
30
120
25
t e mper at ur a
( º C)
100
20
15
chuva
10
seca
cor ( mg
Pt/ l )
5
80
60
chuva
40
seca
20
0
0
P- 06
PTP 05
PTPPalácio
PTPPal acinho
P- 06
pont os de c ol e t a
PTP 05
PTPPalácio
PTPPal acinho
pont os de col et a
Figura 02- Valores de Temperatura
encontrados na água dos quatro poços
tubulares nos períodos de seca e chuva de
2003.
Figura 03- Valores de Cor encontrados na
água dos quatro poços tubulares nos períodos
de seca e chuva de 2003.
Os resultados para a cor estão representados na Figura 03, e demonstraram que os valores do PTP 05 e PTPPalacinho foram altos nos dois períodos, principalmente no de chuva (126 e 114 mg Pt/l, respectivamente). Estes
valores podem estar relacionados a outros parâmetros que se encontram em altas concentrações, como os íons
metálicos por exemplo. O P-06 apresentou valores para cor bastante baixos, indicando ótima aparência da água, o
que proporciona melhor aceitação desta pela população. Conforme ANA (2002) a cor de uma água é conseqüência
de substâncias dissolvidas. Quando pura, e em grandes volumes, a água é azulada. Quando rica em ferro, é
arroxeada. Quando rica em manganês, é negra e, quando rica em ácidos húmicos é amarelada.
Com relação à turbidez, cujos valores estão demonstrados na Figura 04, os fatores responsáveis pela sua presença
na água são principalmente as partículas suspensas e em menor proporção, os compostos dissolvidos. Estes são
responsáveis pela cor verdadeira da água. Segundo a OMS (Organização Mundial da Saúde), o limite máximo de
turbidez em água potável deve ser 5 UNT. Em alguns casos, águas ricas em íons Fe, podem apresentar uma elevação
de sua turbidez quando entram em contato com o oxigênio do ar, como no caso do PTP-Palacinho onde a turbidez
alcançou o valor de 20 UT no período de chuva. Nos outros dois PTPs (05 e Palácio) também foram encontrados
valores acima do limite estabelecido pela OMS. Assim como a cor, a turbidez também foi encontrada em baixos
teores no P-06.
Os valores de condutividade elétrica estão representados na figura 05. Os íons presentes na água transformam-na
num eletrólito capaz de conduzir a corrente elétrica. A água quimicamente pura tem uma condutância elétrica muito
baixa. É, pois, um bom isolante. Basta porém, uma pequena quantidade de mineral dissolvida para torná-la
condutora, se esse se dissocia em cátions e ânions. Quanto mais íons presentes, maior será a condutância. Para a
potabilidade, não existem critérios definidos de condutividade elétrica, sendo seus valores influenciados por outros
parâmetros como turbidez, salinidade e temperatura por exemplo.
20
18
t ur bidez
( UT)
160
140
16
14
12
120
condut i vi da
de (mS/ cm)
10
8
6
4
2
100
80
chuva
60
chuva
seca
40
seca
20
0
0
P- 06
PTP 05
PTP-
PTP-
Palácio Palacinho
pont os de colet a
Figura 04- Valores de turbidez encontrados na
água dos quatro poços tubulares nos períodos de
seca e chuva de 2003.
P- 06
PTP 05
PTPPalácio
PTPPalacinho
pont os de col et a
Figura 05- Valores de condutividade elétrica
encontrados na água dos quatro poços
tubulares nos períodos de seca e chuva de
2003.
Nos poços estudados, os resultados de pH encontrados indicaram uma água levemente ácida, cujos valores
permaneceram em torno de 6,0 (Figura 06). Apenas o P- 06 se diferenciou dos demais poços, apresentando um
valor um pouco mais baixo, sendo este de 5,12 e 4,93 na chuva e na seca, respectivamente. Conforme ANA (2002),
o pH das águas subterrâneas varia geralmente entre 5,5 e 8,5. Os principais fatores que determinam o pH da água
são o gás carbônico dissolvido e a alcalinidade.
Com relação aos Sólidos Totais Dissolvidos e seu padrão de potabilidade segundo a Portaria estudada, o limite
máximo permissível na água é de 1000 mg/L. As águas com demasiado teor de minerais dissolvidos devem ser
encaradas como potencialmente corrosivas para os filtros e outras partes da estrutura dos poços, mesmo abstraindose outras características das águas. Os resultados encontrados demonstraram conforme a Figura 07, que o valor
máximo foi de 59,00mg/l no PTP-05 e mínimo de 15,6 no PTP- Palacinho; valores estes bem menores do que o
limite estabelecido.
8
60
7
50
6
40
5
pH 4
ST D (mg/ l )
3
chuva
2
seca
30
chuva
20
seca
10
1
0
0
P- 06
PTP 05
PTPPalácio
P- 06
PTPPalacinho
PTP 05
PTP-
PTP-
Palácio Palacinho
pont os de col et a
pont os de col et a
Figura 06- Valores de pH encontrados na água
dos quatro poços tubulares nos períodos de seca
e chuva de 2003.
Figura 07- Valores de sólidos totais dissolvidos
encontrados na água dos quatro poços tubulares
nos períodos de seca e chuva de 2003.
6.2- Constituintes iônicos: Cloretos, Manganês e Ferro
Conforme a Figura 08, pode-se verificar que os valores encontrados para o cloro são muito baixos, quando
comparados ao limite de 250 mg/l, visto que houve sua ausência no P-06 e o maior valor encontrado foi de 0,06 mg/l
no PTP-Palacinho. Teores anômalos deste elemento são indicadores de contaminação por água do mar, por aterros
sanitários, fossas sépticas e alguns tipos de estações de tratamento de esgoto.
0,06
0,4
0,05
0,35
0,3
0,04
cl or o ( mg/ l )
manganês
0,03
chuva
0,02
seca
0,01
( mg/ l)
0,25
0,2
0,15
chuva
0,1
seca
0,05
0
0
P- 06
PTP 05
PTPPalácio
PTPPalacinho
pont os de col et a
Figura 08- Valores de cloretos encontrados na água
dos quatro poços tubulares nos períodos de seca e
chuva de 2003.
P- 06
PTP05
PTPPTPPalácio Palacinho
pont os de colet a
Figura 09- Valores de manganês encontrados na
água dos quatro poços tubulares nos períodos de seca
e chuva de 2003.
O manganês é um elemento que acompanha o ferro em virtude de seu comportamento geoquímico. Ocorre em
águas subterrâneas geralmente em teores abaixo de 0,2 mg/L. Com exceção do PTP- Palacinho com 0,4 mg/l, os
poços estão dentro do limite de 0,1mg/l.
Objeto maior deste estudo, os teores de ferro se apresentaram elevados em quase todos os poços escolhidos A figura
10 representa os valores encontrados para este elemento.
2,5
2
1 ,5
f e r r o ( mg/ l )
1
chuva
seca
0,5
0
P- 06
PTP 05
PTPPal áci o
PTPPal aci nho
pont os de c ol e t a
Figura 10 - Valores de ferro encontrados na água dos quatro
poços tubulares nos períodos de seca e chuva de 2003.
O P-06 apresentou os teores de 0,16 e 0,03 mg/l, sendo o único poço em que o valor de ferro esteve abaixo do limite
de potabilidade que é de 0,3 mg/l. Isto pode ser explicado pelo fato de que este poço, que possui 51m de
profundidade, está captando água de uma Formação aquífera com menores concentrações de ferro do que a
Formação que alimenta os outros poços.
Vale salientar que apenas os PTP-05 e P-6 são para fins de consumo humano, portanto, recebem o tratamento
adequado, enquanto os PTPs Palácio e Palacinho têm sua água captada destinada apenas à irrigação de jardins em
suas proximidades.
6.3- Fatores geológicos da presença de ferro
Conforme BRASIL (1981), às margens do rio Tocantins há ocorrência de arenitos e folhelhos pertencentes à
Formação Pimenteiras. Foi reconhecida na Formação Pimenteiras uma unidade inferior predominantemente
arenosa com tênues intercalações de folhelhos sílticos, e outra superior, predominantemente argilosa, com estrutura
laminada. Na região do Município de Palmas, a Formação Pimenteiras surge sob a forma de extensos e aplainados
chapadões, completamente lateritizados e pouco espessos.
Os folhelhos cinzas localizados na parte inferior da formação Pimenteiras, provavelmente têm influência na
concentração de minerais de ferro. A formação Pimenteiras é representada por uma sucessão de clastos
psamopelíticos, e os tipos litológicos mais freqüentes são representados por arenitos, microconglomerados, argilitos,
siltitos, (ferruginosos ou não) e folhelhos escuros. Os arenitos e microconglomerados representam principalmente
os termos basais onde é captada a água dos poços em estudo.
Os perfis geológicos e construtivos dos PTP 5 e P6 em estudo estão representados nas Figuras 11 e 12 abaixo,
podendo-se observar as profundidades da entrada de água no poço e as respectivas formações em que elas se
localizam.
Figura 11- Poço tubular profundo localizado na Vila
União (PTP-05) , Palmas-TO
Figura 12- Poço tubular localizado na Vila União (P
06), Palmas-TO
Segundo BRASIL (1981), na área de estudo, ocorrem dois ambientes predominantes: o primeiro, essencialmente
oxidante, caracteriza-se por rochas areno-pelíticas de colorações arroxeadas, avermelhadas e amareladas,
constantemente ferruginosas; o segundo ambiente é tipicamente redutor, sendo representado por sedimentos arenosiltosos, esverdeados, com níveis de oólitos piritosos. As rochas de ambiente redutor interdigitam-se com rochas
ferruginosas e, pelo que parece, são lenticulares, depositadas em ambiente marinho de águas rasas.
Na região em questão, registrou-se porém, lentes areno-siltosas de coloração esverdeada, mostrando um ambiente
anômalo em relação ao ambiente oxidante já mencionado presente na formação Pimenteiras. Essas rochas verdes,
associadas a disseminações de massas grafitosas, além da presença de aglomerados piritosos, indicariam mais um
ambiente redutor. Baseado no fato de tais afloramentos não ocorrerem continuamente, e estarem sempre associados
a ocorrências de sedimentos ferruginosos, acredita-se que estas rochas, caracteristicamente redutoras teriam seu
posicionamento na parte inferior da Formação Pimenteiras (próximo à profundidade de captação das águas em que
foram encontrados altos teores de ferro).
As condições reduzidas, presentes nas formações geológicas descritas acima, permitem que a água contendo ferro
não apresente coloração, pois o ferro se encontra no estado ferroso (Fe²+) e forma compostos solúveis,
principalmente hidróxidos. Em ambientes oxidantes o Fe²+ passa a Fe³+ dando origem ao hidróxido férrico. Desta
forma, águas com alto conteúdo de Fe, ao saírem do poço são incolores, mas ao entrarem em contato com o oxigênio
do ar ficam amareladas. Naturalmente, o ar e a água podem transformar o hidróxido ferroso em hidróxido férrico. As
águas encontradas nos poços em estudo sofrem este processo de oxidação quando captadas de regiões com
características reduzidas, onde apresentam-se incolores, para um ambiente rico em oxigênio, apresentando
coloração.
6.4- Técnica de tratamento de ferro na água
A Companhia de Saneamento do Tocantins – SANEATINS visando atender às normas legais e às exigências dos
consumidores instalou um sistema de tratamento da água subterrânea captada em seus poços, conforme pode-se
observar na Figura 14.
Figura 14- Vista do sistema de tratamento da água do conjunto de poços
da Vila União, onde encontram-se os PTPs 05 e 06, Palmas-TO.
O sistema consiste em um conjunto motor-bomba submersa de onde a água é bombeada para o reservatório elevado.
A água que apresenta altos valores de ferro (Fe+2), passa por um processo de oxidação química deste ferro e segue
para uma filtração sob pressão. O ponto de aplicação da solução de hipoclorito de cálcio, que é um agente
oxidante/desinfectante é imediatamente antes da entrada do filtro.
A unidade filtrante é instalada próximo ao reservatório elevado e a entrada da água é feita através de uma bandeja na
extremidade da tubulação dentro e na parte superior do filtro. A oxidação do ferro que vem na água captada no
subsolo sob forma iônica é feita com dosagem de cloro obtido em solução de hipoclorito de cálcio HYPOCAL a 1%.
A quantidade de cloro dosado é feita em excesso para garantir o residual necessário.
7- CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Através do presente estudo foi possível concluir que:
As águas subterrâneas encontradas nos poços profundos em estudo apresentaram altos teores de ferro
dissolvido, valores estes acima dos níveis de potabilidade de 0,3 mg/l, recomendados pela portaria 1469/2000
do Ministério da Saúde;
Com exceção dos parâmetros cor e turbidez, que estão diretamente associados aos teores de ferro, os demais
parâmetros analisados para a potabilidade estão dentro dos limites permitidos pela referida portaria.
Os folhelhos cinza, encontrados na transição entre a Formação Serra Grande e Formação Pimenteiras, devido a
sua composição mineralógica, provavelmente são responsáveis pela alta concentração de ferro encontrada nas
águas do PTP-05, PTP-Palácio e PTP-Palacinho;
As águas destinadas ao consumo humano que possuem excesso de ferro, estão recebendo o tratamento, onde
este excesso é eliminado através de processos de oxidação, sedimentação e filtração.
Desta forma, recomenda-se:
Um programa de monitoramento constante da qualidade da água captada nos poços com problemas devido ao
excesso de ferro, antes e após o processo de tratamento, para se verificar a eficiência deste.
No momento da perfuração de um poço, este deve ser construído de forma que a estrutura física abaixo da
superfície do solo proteja a qualidade original da água no aqüífero de possíveis contaminações por outras
litologias.
8- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGÊNCIA
NACIONAL
DE
ÁGUAS.
Brasília,
Agosto/2002.
Disponível
em:
http://www.ana.gov.br/gestaoRecHidricos/InfoHidrologicas/projetos_aguasSubt. Acesso em 10 mai. 2003.
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA). Standart Methods for the Examination of
Water end Wastewater 19th Edition. Washington, D. C. 1995.
BAIRD, C. Química Ambiental; trad. Maria Angeles Lobo Recio e Luiz Carlos Marques Carrera. 2 ed.
Porto Alegre: Bookman, 2002.
BRASIL. Ministério das Minas e Energia. Projeto RADAMBRASIL. Levantamento de recursos
naturais: geomorfologia, pedologia, vegetação e uso potencial da terra. Folha SC.22 Tocantins. Rio de Janeiro,
1981.
CETESB, Água subterrânea e poços tubulares; trad. Publicado pela JHONSON Division, UOP, Inc.,
Saint Paul, Minessota. 3 ed. São Paulo, 1978.
CPRM. Companhia de pesquisa de Recursos Minerais, Hidrogeologia: Conceitos e
aplicações/Coordenadores: Feitosa F. A. C. & Filho, J. M. Fortaleza: CPRM, LABHID- UFPE,1997.
CPRM. Companhia de pesquisa de Recursos Minerais, Princípios e conceitos básicos de água
subterrânea: Ocorrência de água subterrânea. Prof. Rebouças, A. C. ATEPE, LABHID, 1996.
DELVIN T. M. et al. Manual de Bioquímica com correlações clínicas. Editora Edgard Blucher Ltda.
1998.
DOEGE, P. R. Plano Diretor de Palmas. 2000. Disponível em: www.portaldotocantins.com.br. Acesso
em: 15 out 2003.
MAHAN, B. M. Quimica: um curso universitario. 4. Ed, São Paulo: Ed. Blücher, 2000
PICANÇO, F. E.; LOPES, E. C. & SOUZA, E. L. Fatores responsáveis pela ocorrência de ferro em
águas subterrâneas da região metropolitana de Belém/PA. São Paulo: ABAS, 1988
RICHTER, C.A;. NETO J. M. A. Tratamento de Água, tecnologia atualizada. Ed. Edgard Blucher.
1991.
SEPLAN, Secretaria de Planejamento do Estado do Tocantins, Diretoria de Zoneamento Ecológico
Econômico- DEZ. Atlas do Tocantins, Subsídios ao Planejamento da Gestão Territorial, Palmas-TO. 2000.
STEPEHN S.D. F. Hirata R. C.; Rocha G. A. Riscos de poluição de águas subterrâneas; uma proposta
de avaliação regional. São Paulo: ABAS, 1988
TUNDISI, J. G.; TUNDISI,T. M.; ROCHA, O. Limnologia de águas interiores In: Águas doces no Brasil:
capital ecológico, uso e conservação. Org e Coordenação Científica Aldo da Cunha Rebouças, Benedito Braga,
José Galizia Tundisi. São Paulo, Escrituras, 1999.
ZIMBRES, Eurico. UERJ, 2000. Disponível em: http://www.meioambiente.pro.br/agua/guia/quimica.htm
Acesso em 15 mai. 2003.