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http://hdl.handle.net/1843/ENGD-8KYN7V| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Estudo hidrogeoquímico ambiental em região cárstica no município Sete Lagoas - Minas Gerais: investigação da contaminação de águas superficiais e subterrâneas por nitrato de atrazina, na área do Centro Nacional de Pesquisa de Milho e Sorgo da EMBRAPA |
| Authors: | Eduardo de Castro |
| First Advisor: | Celso de Oliveira Loureiro |
| First Referee: | Joao Herbert Moreira Viana |
| Second Referee: | Wilfrid keller Schwabe |
| Third Referee: | Paulo Fernando Pereira Pessoa |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Itabaraci Nazareno Cavalcante |
| Abstract: | A tese de doutorado apresentada é resultado das atividades do projeto de pesquisa Estudo Hidrogeológico Ambiental, no Entorno da Área Experimental da EMBRAPA Milho e Sorgo em Sete Lagoas Minas Gerais: Investigação do Comportamento do Nitrato e da Atrazina, noSolo e na Água Subterrânea, com foco na hidrogeologia e hidrogeoquímica ambiental do campus experimental do Centro Nacional de Pesquisa de Milho e SorgoCNPMS, da Embrapa, em Sete Lagoas, Minas Gerais e do seu entorno. O projeto foi viabilizado através de dois convênios, sendo o primeiro firmado entre a Universidade Federal de Minas Gerais, por meio do Departamento de Engenharia Sanitária eAmbientalDESA e da Escola de Engenharia, e o Centro Nacional de Pesquisa de Milho e SorgoCNPMS, da Embrapa e a Companhia de Saneamento de Minas GeraisCOPASA. O segundo convênio de viabilização do projeto foi firmado entre a Universidade Federal deMinas Gerais, também por meio do Departamento de Engenharia Sanitária e AmbientalDESA, da Escola de Engenharia, e o Instituto de Gestão das Águas de Minas GeraisIGAM. A área do estudo está inserida nas microbacias dos ribeirões Matadouro e Jequitibá, afluentesperenes do rio das Velhas, onde predominam Latossolos Vermelhos e Vermelho-Amarelos, distróficos, sobre metapelitos da Formação Serra de Santa Helena e rochas carbonáticas da Formação Sete Lagoas, no domínio geológico do Grupo Bambuí. Na área do estudo, as águas superficiais foram monitoradas em 14 pontos cadastrados, deamostragem, distribuídos em córregos e lagoas e, as águas subterrâneas foram monitoradas, principalmente, em 16 pontos cadastrados, de amostragem, distribuído em cisternas, poçostubulares de produção e surgências. De maio de 2008 a abril de 2010, foram amostradas mensalmente as águas nesses 30 pontos eanalisados, nos laboratórios da Divisão de Qualidade de ÁguasDVQA, da Companhia de Saneamento de Minas Gerais, COPASA-MG, para 44 parâmetros distribuídos entre constituintes principais, secundários e traços e parâmetros físico-químicos de qualidade da água. Foram verificados valores de pH, condutividade elétrica e sólidos totais dissolvidos, nos seguintes intervalos: pH de (6,6 a 8,2), condutividade elétrica de (42 a 315) S/cm e sólidos Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG totais dissolvidos de (18 a 344) mg/L, nas águas superficiais; e, pH de (5,0 a 8,2), condutividade elétrica de (12 a 389) S/cm e sólidos totais dissolvidos de (15 a 464) mg/L, nas águas subterrâneas. Nas águas superficiais e subterrâneas, monitoradas na área do estudo, as concentrações de cálcio e de bicarbonato se apresentaram dominantes. Foram verificadas concentrações de cálcio e de bicarbonato, nos seguintes intervalo: (3,0 a 80) mg/L de cálcio e (9,5 a 234) mg/Lde bicarbonato, nas águas superficiais; e, (0,9 a 106) mg/L de cálcio e (8,0 a 309) mg/L de bicarbonato, nas águas subterrâneas. Em razão dos elevados teores, prevalentes, de cálcio e bicarbonato e dos pequenos teores dos demais constituintes principais, em geral, menores que 10% das concentrações dos constituintes principais, as águas superficiais e subterrâneas, na área do estudo, foram caracterizadas como de fácies hidroquímica cálcica-bicarbonatada. Localmente, foram verificadas diferenças nas concentrações dos constituintes principais, em função de variações da litologia, da localização do ponto de amostragem, ou de impactos das atividades agrícolas e pecuárias, desenvolvidas na área do estudo, em particular no entorno dos pontos de amostragem cadastrados. Com base em um modelamento hidrogeoquímico, foi possível estimar que as águas superficiais e subterrâneas, monitoradas na área do estudo, se encontram sob a influência de ambientes hidrogeológicos diferentes, a saber, o domínio dos Latossolos, o domínio pelitocarbonático, e o domínio cárstico-calcário. A constituição química das águas subterrâneas indicou a presença, no ambiente hidrogeológico, de: sílica; argilo minerais (moscovita, montmorilonita, caulinita, gibbsita e goethita); hematita; minerais carbonáticos (dolomita, calcita e aragonita); e, secundariamente, feldspatos potássicos. Foram verificadas concentrações de nitrato na faixa de (0,89 a 40,6) mg/L, nas águas superficiais, não considerando os corpos dágua lóticos poluídos com esgoto sanitário, e na faixa de (0,89 a 66) mg/L, nas águas subterrâneas, prevalecendo concentrações menores que 10 mg/L. Em geral, as concentrações de nitrato observadas nos sistemas aqüíferos locais não indicaram poluição em razão das atividades agrícolas e pecuárias desenvolvidas na área do estudo. Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG. Durante o período monitorado as concentrações de nitrato se apresentaram com valores menores que 22 mg/L, frequentemente. Concentrações de nitrato maiores que o valor máximo permitido, de 44 mg/L (10 mg/L de Nitrato-N) estabelecido pelas resoluções CONAMA 357 e 396, foram verificados nas águas monitoradas com freqüência menor que 1% e concentrações de nitrato no intervalo de (22 a 44) mg/L, foram verificadas com freqüência de 5,2%, não considerando os corpos dágua lóticos poluídos com esgoto sanitário. Apesar das águas superficiais e subterrâneas, na área do estudo, não se apresentarem poluídas por nitrato, conforme mostram os resultados do monitoramento, as concentrações verificadas indicaram a influência das atividades agrícolas e pecuárias na qualidade das águas, em particular na área de influência do córrego Marinheiro e da lagoa Subida da Estação. A atrazina foi detectada em amostras de água em treze pontos de monitoramento, em particular em pontos situados nas áreas de descarga de águas subterrâneas. O herbicida foi detectado com 3% de freqüência, e quantificado com freqüência menor que 1%, o que corresponde a dezoito amostras em um total de 633, durante os 24 meses de monitoramento. Em razão da insuficiência de dados, a verificação da presença do herbicida nas águas monitoradas, na área do estudo, foi inconclusiva. Assim, quanto ao impacto da atrazina nas águas locais, o presente trabalho resultou incompleto. Para verificar qualitativamente o estado das águas dos corpos dágua lóticos, afluentes do rio da Velhas, foram utilizados os indicadores IQA, Índice de Qualidade de Água, e CT, Índice de Contaminação por Substâncias Tóxicas, de acordo com a metodologia adotada pelo IGAM. |
| Abstract: | This Doctoral Thesis constitutes the result of the research project entitled Environmental Hydrogeologic Study at the Embrapa Corn and Sorghum Research Field, in Sete Lagoas Minas Gerais: Investigation on the Environmental Behavior of Nitrates and Atrazine in Soil and Groundwater. The project was focused on the environmental hydrogeology and hydrogeochemistry, representative of the Campus site, and surroundings, of the Embrapa´s National Research Center on Corn and Sorghum, located in Sete Lagoas, Minas Gerais. The Project was made viable through two joint-venture agreements, the first one signed by the Federal University of Minas Gerais UFMG, represented by the Department of Sanitary and Environmental Engineering DESA, the National Research Center on Corn and Sorghum CNPMS, EMBRAPA, and the Sanitation Company of Minas Gerais COPASA-MG. Thesecond joint-venture agreement was signed between the Federal University of Minas Gerais and the Water Management Institute of Minas Gerais IGAM. The study area is located on the micro catchment basins of the Matadouro and Jequitibá creeks, which are perennial tributaries of the Velhas river. The soil is predominantly characterized by a dystrophic red and red-yellow latosol, superposing the metapelites and karstic carbonate rocks, within the geologic domain of the Bambuí Group.In the study area, surface water was monitored at 14 registered sampling points, distributed in streams and lakes; groundwater was monitored mainly on 16 registered sampling points, distributed in cisterns, production wells and springs. From May, 2008 to April, 2010, the 30 water sampling points were sampled on a regular monthly basis, and were analyzed in the laboratories of the Water Quality Division of the Sanitation Company of Minas Gerais - COPASA-MG, to 44 chemical and physico-chemical parameters of water quality. Values of pH, electrical conductivity and total dissolved solids were observed in the followingranges: 1) in surface water: pH (6.6 to 8.2), electrical conductivity (42 to 315) S/cm, and total dissolved solids (18 to 344) mg/L; and, 2) in groundwater: pH (5.0 to 8.2), electrical conductivity (12 to 389) S/cm, and total dissolved solids (15 to 464) mg/L. Concentrations of calcium and bicarbonate were clearly dominant in either group of surface and groundwater, with values in the following range: 1) in surface water: (3.0 to 80) mg/L of Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG calcium and (9.5 to 234) mg/L of bicarbonate; and, 2) in groundwater: (0.9 to 106) mg/L of calcium and (8.0 to 309) mg/L of bicarbonate. Therefore, due to the prevalent and elevated levels of calcium and bicarbonate, and the mall amounts of other major constituents, in general with less than 10% of the total, surface water and groundwater in the study area were characterized as calcium-bicarbonate hydrochemical facies. Some differences in the concentrations of the major constituents were observed locally, due tovariations in the lithology, the location of the sampling point, or the influences of the agricultural and livestock activities developed in the study area, particularly in the vicinity of the sampling points. As a result of a hydrogeochemical modeling, it was possible to estimate that the local surface and groundwater are under the influence of distinct hydrogeological environments, namely: the field of Latosols; the pelitic-carbonate domain; and, the limestone-karst. The chemical constitution of groundwater monitored in the local hydrogeologicalenvironment indicated the presence of: silica; clay minerals (muscovite, montmorillonite, kaolinite, gibbsite and goethite); hematite; carbonate minerals (dolomite, calcite and aragonite); and, secondarily, potassium feldspars. Nitrate concentrations were observed in the range of (0.89 to 40.6) mg/L, in surface waters, excluding the lotic water bodies polluted with sewage, and in the range of (0.89 to 66) mg/L, in groundwater, with values usually lower than 10 mg/L. In general, nitrate concentrations observed in the local aquifer systems did not indicate pollution due to agricultural activities and livestock developed in the study area. During the period monitored the concentrations of nitrate presented with values less than 22 mg / L often. Nitrate concentrations greater than the maximum allowed value of 44 mg/L (10 mg/L nitrate- N), established by CONAMA resolutions 357 and 396, were found in less than 1% of all measures results; values in the range of (22-44) mg/L were observed with a frequency of 5.2%, excluding the lotic water bodies polluted with sewage. Although the surface water and groundwater, in the study area, do not appear to be polluted by nitrate, according to the measured results, the concentration values indicated the influence Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG of agricultural and livestock activities in the area, in particular in the area of influence of the Marinheiro creek and Subida da Estação lake.Atrazine was detected in water samples collected at thirteen monitoring points, particularly in the areas of groundwater discharge. The herbicide was detected in 3% of measured results, and quantified in less than 1%, which corresponds to eighteen samples in a total of 633, during the 24 months of monitoring. Because of insufficient data, the investigation on the presence of the herbicide in the waters monitored in the study area was inconclusive. Thus, regarding the impact of atrazine in local waters, this present work resulted incomplete. A set of dimensionless numeric indicators was used with the purpose of characterizing the quality of the local water bodies, tributaries of the Velhas river. The indicators used included the Water Quality Index IQA and the Toxic Substance Contamination Index CT, both of them developed and adopted by IGAM-MG. |
| Subject: | Meio ambiente Águas subterrâneas Poluição Engenharia sanitária |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/ENGD-8KYN7V |
| Issue Date: | 15-Apr-2011 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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