Estudo hidroquímico e radiométrico em área de reflorestamento no município de Itu (SP)

Abstract

Esta tese apresenta um estudo hidrogeoquímico de águas subterrâneas, superficiais e pluviais, bem como de sedimentos de fundo da área do Centro de Experimentos Florestais da ONG SOS Mata Atlântica, localizado no município de Itu (SP), região inserida em um contexto de elevada vulnerabilidade hídrica. A pesquisa foi motivada pela crescente pressão antrópica sobre os recursos hídricos regionais, associada à expansão urbana, à intensa atividade industrial e agrícola e à ocorrência de eventos críticos de escassez hídrica, como a crise observada entre 2014 e 2015. O estudo teve como objetivo principal compreender os processos hidrogeoquímicos atuantes no sistema hídrico local, por meio da integração de parâmetros físico-químicos, análises de compostos inorgânicos maiores e menores, de metais potencialmente tóxicos, de radioelementos naturais (radônio, rádio, urânio, polônio) e de isótopos estáveis de hidrogênio e oxigênio. Adicionalmente, buscou-se determinar a taxa de sedimentação e a cronologia deposicional dos sedimentos do reservatório, utilizando o método de datação baseado no 210Pb, de modo a reconstruir a evolução geoquímica da área de estudo, bem como caracterizar os sedimentos geoquimicamente. A área investigada encontra-se sobre o Sistema Aquífero Tubarão, inserido no contexto geológico do Grupo Itararé, caracterizado por elevada heterogeneidade litológica e baixa produtividade hídrica, o que reforça a importância de estudos integrados voltados à gestão sustentável desses recursos hídricos. As águas estudadas apresentaram caráter majoritariamente alcalino e a análise hidroquímica permitiu classificar as águas subterrâneas como bicarbonatadas sódicas (77% das amostras). A análise dos compostos inorgânicos indicou que as concentrações dos principais íons dissolvidos encontram-se dentro dos limites recomendados para água potável. As análises dos radioelementos nas águas, radônio (0,746 Bq/L a 32,85 Bq/L), rádio (0,0219 Bq/L a 0,120 Bq/L), urânio (0,061 μg/L a 1,892 μg/L) e polônio (2,05 mBq/L a 96,87 mBq/L), indicaram concentrações de atividade abaixo dos valores de referência para água potável, sugerindo ausência de contaminação radiológica de origem antrópica e que a presença desses radioelementos está associada principalmente à litologia local. Os resultados de δ²H e δ¹⁸O indicaram que as águas subterrâneas e do reservatório apresentam assinaturas compatíveis com a origem meteórica, com variações controladas principalmente por processos de evaporação e mistura. A caracterização geoquímica dos sedimentos revelou a dominância de elementos maiores típicos de material crustal e a distribuição de elementos-traço compatível com sedimentos derivados do intemperismo de rochas siliciclásticas. A datação baseada no método do ²¹⁰Pb, utilizando o modelo CF:CS, se mostrou aplicável e permitiu estimar uma taxa média de sedimentação de 1,43 g/cm²/ano e uma idade máxima de 35,72 anos para o testemunho amostrado. De forma integrada, o estudo demonstra o potencial da combinação de ferramentas hidrogeoquímicas como subsídio científico para o planejamento e a gestão adequada dos recursos hídricos, contribuindo para a conservação ambiental e para a tomada de decisões em regiões sujeitas a estresse hídrico.

This thesis presents a hydrogeochemical study of groundwater, surface water, and rainwater, as well as sediments from the area of the Forest Experiment Center of the NGO SOS Mata Atlântica, located in the municipality of Itu (São Paulo), a region situated in a context of high hydric vulnerability. The research was motivated by the increasing anthropogenic pressure on regional water resources, associated with urban expansion, intense industrial and agricultural activity, and the occurrence of critical water scarcity events, such as the crisis observed between 2014 and 2015. The main objective of the study was to understand the hydrogeochemical processes acting in the local water system, through the integration of physicochemical parameters, analyses of major and minor inorganic compounds, potentially toxic metals, natural radioelements (radon, radium, uranium, polonium), and stable isotopes of hydrogen and oxygen. Additionally, the sedimentation rate and depositional chronology of the reservoir sediments were determined using 210Pb based dating method to reconstruct the geochemical evolution of the study area and to characterize the sediments geochemically. The investigated area is located within the Tubarão Aquifer System, within the geological context of the Itararé Group, characterized by high lithological heterogeneity and low water productivity, which reinforces the importance of integrated studies focused on the sustainable management of these water resources. The studied waters presented a predominantly alkaline character, and the hydrochemical analysis allowed the classification of the groundwater as sodium bicarbonate (77% of the samples). The analysis of inorganic compounds indicated that the concentrations of the main dissolved ions are within the limits recommended for drinking water. Analyses of radioelements in the water, radon (0.746 Bq/L to 32.85 Bq/L), radium (0.0219 Bq/L to 0.120 Bq/L), uranium (0.061 µg/L to 1.892 µg/L), and polonium (2.05 mBq/L to 96.87 mBq/L), indicated activity concentrations below the reference values for drinking water, suggesting an absence of anthropogenic radiological contamination and that the presence of these radioelements is mainly associated with the local lithology. The δ²H and δ¹⁸O results indicated that the groundwater and reservoir water exhibit signatures compatible with the meteoric origin, with variations mainly controlled by evaporation and mixing processes. Geochemical characterization of the sediments revealed the dominance of major elements typical of crustal material and a distribution of trace elements compatible with sediments derived from the weathering of siliciclastic rocks. Dating based on the ²¹⁰Pb method, using the CF:CS model, proved applicable and allowed the estimation of an average sedimentation rate of 1.43 g/cm²/year and a maximum age of 35.72 years for the sampled core. In an integrated manner, the study demonstrates the potential of combining hydrogeochemical tools as a scientific basis for the planning and proper management of water resources, contributing to environmental conservation and decision-making in regions subject to hydric stress.