Qualidade e remediação das águas subterrâneas
por Heraldo Campos
“A água de boa qualidade é
como a saúde ou a liberdade:
só tem valor quando acaba”
Guimarães Rosa
Inicialmente, podemos dizer que a atividade e o comportamento da água natural é variável e que não existe água líquida “pura” na natureza. Mesmo a água da chuva, na melhor das suas condições, apresenta-se como uma solução muito diluída contendo outras substâncias dissolvidas. A água exibe propriedades únicas que a tornam capaz de dissolver uma variedade expressiva de outros materiais. Tais propriedades resultam em uma gama variada para a qualidade da água encontrada na natureza. Portanto, a qualidade das águas subterrâneas é fortemente influenciada pela dissolução de materiais existentes nos aquíferos ou reservatórios subterrâneos.
O processo de dissolução usualmente envolve a separação de íons de compostos originais como, por exemplo, o sal ou outros minerais. Nos compostos originais, os íons são aprisionados por forças de atração entre cargas opostas, como acontece com o cristal de NaCl. A água tem capacidade expressiva de interferir com as ligações químicas nos diferentes compostos. Mas, como ocorre a interferência da água nos compostos? Ocorre devido ao tipo de ligação existente na molécula da água, que a torna bipolar, sendo um polo negativo e outro positivo. O polo negativo, portanto, pode atrair íons de outros compostos. E é importante lembrar que a química da água é muito mais complexa do que simplesmente o processo de dissolução.
Existem muitas reações químicas que ocorrem em meio às soluções aquosas. Em muitas delas a água é um componente reativo mais do que um simples solvente. Existem, assim, uma gama bastante variada de “impurezas”que estão dissolvidas ou suspensas na água ou, até mesmo, na forma de organismos vivos. Esses componentes determinam as propriedades químicas, físicas e biológicas, ou seja, a qualidade da água.
A qualidade da água é definida por sua composição e pelo conhecimento dos efeitos que podem causar os seus componentes. A composição da água subterrânea pode estar associada tanto a aspectos internos ao aquífero, como devido a fatores externos. Os fatores externos que podem afetar a composição da água subterrânea são: clima, conteúdo químico da água de recarga, tempo de contato água/solo não saturado, contaminações, dentre outros.
Nas águas subterrâneas naturais a maioria das substâncias se encontram em estado iônico. Os íons cloreto, sulfato, bicarbonato, sílica, sódio, cálcio, magnésio e ferro férrico (Fe³⁺) se encontram quase sempre presentes nas águas subterrâneas e a soma dos mesmos representa quase a totalidade de todos os íons. São chamados de íons fundamentais. É frequente que os íons nitrato, carbonato e potássio sejam considerados no grupo dos íons fundamentais; algumas vezes se inclui, também, o ferro ferroso (Fe²⁺). Entre os gases, são considerados fundamentais o CO2 e o O2 (dissolvido), ainda que não seja frequente a análise da presença dos mesmos em águas subterrâneas. Entre as substâncias dissolvidas pouco ionizadas ou em estado coloidal, são importantes os ácidos e ânions derivados da sílica.
As demais substâncias (íons e substâncias dissolvidas) encontram-se em quantidades muito mais baixas do que os íons fundamentais e se chamam íons menores, que totalizam, em geral, 1% do conteúdo iônico total como: fluoreto, brometo, Íons de boro, sulfeto, gás sulfídrico, fosfato, manganês, amônia, amoníaco, estrôncio, lítio, alumina, oxidos de alumínio e uranila. Além dos elementos menores, podem ocorrer, também, os elementos traços, que muitas vezes não são detectados em procedimentos de análises químicas usuais. O fato de não se efetuar habitualmente a determinação dos elementos traços nas análises de potabilidade da água não significa, no entanto, que eles não possuam importância, particularmente para a saúde pública e nos casos de suspeita de algum tipo de contaminação.
Desse modo, constata-se, naturalmente, que as águas subterrâneas apresentam teores muito baixos de alguns dos elementos fundamentais ou possuem fração importante do conteúdo iônico representado por um ou vários íons menores ou traços. As águas salgadas possuem conteúdo total de substâncias dissolvidas que atingem 40.000 ppm. A água do mar se inclui, evidentemente, nesse grupo.
As águas doces contêm no máximo 1.000 ppm a 2.000 ppm de substâncias dissolvidas. Caso apresentem conteúdos maiores, como por exemplo até 5.000 ppm, elas são chamadas de águas salobras. As salmouras naturais apresentam conteúdo de substâncias dissolvidas que superam 40.000 ppm e chegam a atingir 300.000 ppm. Essas águas estão associadas, com frequência, a depósitos salinos, a águas de jazimentos petrolíferos ou a águas muito antigas que ocorrem em grandes profundidades.
Por outro lado, no que diz respeito às técnicas de remediação das águas subterrâneas, elas podem ser realizadas de algumas maneiras. In situ, com o tratamento do contaminante no próprio solo, que seria mais adequado, pois não envolve o deslocamento de material contaminado. Ex situ, com a remoção do material contaminado, pela escavação e remoção do solo, bombeamento da água subterrânea e tratamento. Ex situ, mas on site, onde o material é removido mas tratado em instalações próximas ao local.
Dentre as técnicas aplicadas na remediação de solos e de aquíferos contaminados pode ser citada a biorremediação, que consiste na utilização de microrganismos na degradação de contaminantes em solo e águas subterrâneas. Os microrganismos podem ser adicionados ao meio ou estimulados ao crescimento por meio de adição de nutrientes.
Além disso, outras técnicas, como a escavação, remoção e destinação do solo consiste na substituição de solo contaminado por solo limpo, que é escavado e destinado para tratamento adequado. No caso do bombeamento e tratamento, é utilizado um sistema provido de bombas, elétrica ou pneumática, para captação das águas subterrâneas contaminadas para tratamento adequado, posterior ao bombeamento. O bombeamento e tratamento também pode ser utilizado como espécie de barreira de contenção (linha de poços de bombeamento conhecida como barreira hidráulica), que altera as condições hidrogeológicas do local e impede que a contaminação acompanhe o fluxo subterrâneo.
A extração multifásica utiliza sistema de extração a vácuo que capta as fases líquida, vapor e dissolvidas presentes no solo e nas águas subterrâneas. Essa técnica é mais utilizada na remediação de hidrocarbonetos do petróleo e promove a extração simultânea dos combustíveis (gasolina, diesel, etc.), dos vapores orgânicos voláteis (VOC’s) presentes na zona não saturada do solo e também da fase dissolvida nas águas subterrâneas. A extração multifásica promove um efeito secundário na área contaminada uma vez que a extração a vácuo propicia uma circulação de ar forçada na zona não saturada do solo estimulando, por sua vez, as atividades bacterianas aeróbicas (biorremediação).
A extração de vapores do solo (SVE) promove a extração, a vácuo, dos contaminantes voláteis presentes na camada não saturada do solo concomitante ao estímulo das atividades bacterianas aeróbicas. A injeção de ar (Air Sparging), utiliza o insuflamento de ar ou oxigênio na zona saturada do solo com o objetivo de promover uma espécie de “stripping” (remoção) nas águas subterrâneas e de desprender os compostos orgânicos voláteis a serem captados em superfície, geralmente por sistema de extração de vapor. A injeção de ar no solo também promove a biodegradação dos contaminantes (biorremediação) pela atividade bacteriana aeróbica.
As barreiras reativas permeáveis (PRB’s) consistem na criação de barreira física a jusante da pluma de contaminação que têm como objetivo “filtrar” os contaminantes que atravessam a mesma e promovem o tratamento por meio de reações químicas e/ou biológicas.
A estabilização utiliza a adição de compostos químicos ao solo e água subterrânea que por meio de reações químicas estabilizam ou modificam quimicamente os contaminantes, tornando-os menos perigosos à saúde humana. Dentre os contaminantes que podem ser estabilizados podem ser citados os metais pesados como chumbo, cádmio, mercúrio, arsênio, entre outros.
As tecnologias térmicas (Thermal Enchanced) utilizam o calor como forma de remediar compostos orgânicos persistentes ao meio, como borras de óleo e compostos clorados de difícil biodegradação. O calor utilizado objetiva a redução da pressão de vapor dos contaminantes, redução da viscosidade, da tensão superficial e do aumento da solubilidade da maioria dos compostos, além de acelerar o processo de biorremediação. Esta técnica geralmente é empregada concomitante a outras tecnologias para captação dos contaminantes desprendidos no aquecimento tais como a extração multifásica, a extração de vapores e o bombeamento e tratamento. As formas mais conhecidas que utilizam o emprego do calor no solo e nas águas subterrâneas são a injeção de vapor de água, a injeção de ar quente, o aquecimento por radiofrequência, o aquecimento por eletrodos e por resistência elétrica.
A oxidação química é uma técnica que utiliza compostos químicos altamente oxidantes, como peróxido de hidrogênio, permanganato de potássio, entre outros. A sua aplicação no solo e nas águas subterrâneas promove a reação química de oxirredução dos compostos orgânicos transformando-os em água, gás carbônico e sais.
A redução química in-situ (ISCR) combina a atuação de fonte de carbono com ferro zero valente (ZVI), que juntas proporcionam um ambiente extremamente redutor na qual degrada rapidamente o composto de difícil degradação em curto espaço de tempo como, por exemplo, compostos organoclorados, pesticidas e herbicidas. O princípio de reação desta técnica também é utilizada na estabilização de metais pesados.
Nesse cenário apresentado, por fim, a frase do médico, diplomata e escritor brasileiro Guimarães Rosa “A água de boa qualidade é como a saúde ou a liberdade: só tem valor quando acaba”, que abriu e retorna para o fechamento desse texto, é uma reflexão importante sobre o valor das águas subterrâneas, os fatores que determinam a alteração da sua qualidade natural e os possíveis caminhos para a sua remediação, caso ocorra algum tipo de contaminação.
Fontes de consulta
1) Custodio, E. & Llamas, M. R. Hidrología Subterránea. Barcelona: Omega, 1976. 2.359 p.
2) Slides da aula “Recursos Hídricos: Qualidade das Águas Subterrâneas”. Professor José Luiz Albuquerque. Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).
3) Slides da aula “Remediação de Aquíferos”. Professora Sueli Yoshinaga Pereira. Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
4) Slides da aula “Poluição dos Solos e das Águas: Remediação e Biorremediação de Solos e de Aquíferos”. Professor Heraldo Campos. Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento. Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC/USP). Cuiabá, 19 e 20/05/ 2010.
5) Site daTecnohidro
http://www.tecnohidro.com.br/tecnologias.htm
6) Site da Revista Química e Derivados
http://www.quimicaederivados.com.br/revista/qd417/solo1.htm
Heraldo Campos é geólogo (Instituto de Geociências e Ciências Exatas da UNESP, 1976), mestre em Geologia Geral e de Aplicação e doutor em Ciências (Instituto de Geociências da USP, 1987 e 1993) e pós-doutor em hidrogeologia (Universidad Politécnica de Cataluña e Escola de Engenharia de São Carlos da USP, 2000 e 2010).
O texto não representa necessariamente a opinião do Jornal GGN. Concorda ou tem ponto de vista diferente? Mande seu artigo para [email protected]. O artigo será publicado se atender aos critérios do Jornal GGN.
“Democracia é coisa frágil. Defendê-la requer um jornalismo corajoso e contundente. Junte-se a nós: https://www.catarse.me/JORNALGGN “