Interação rio-aquífero e fluxos de nitrogênio em área de afloramento do Sistema Aquífero Guarani, identificados a partir da utilização de isótopos estáveis (H e O)

Abstract

Os fluxos de nitrogênio na natureza podem aumentar devido fontes antrópicas ou naturais. A utilização de fertilizantes nitrogenados na agricultura gera ganhos na produtividade, porém quando usado em demasia ocasiona um aumento nas concentrações de nitrato nas águas (superficiais e subterrâneas) podendo acarretar problemas de saúde para a população que consome desta água. Deste modo, compreender a movimentação das águas dentro de uma bacia e avaliar a possível interferência da produção agrícola nos fluxos de nitrogênio é importante para a correta gestão dos recursos hídricos locais. Situada na porção central do estado de São Paulo, a Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira está inserida na área de afloramento do Sistema Aquífero Guarani (SAG). Por meio da análise da evolução do uso e ocupação da terra dos anos de 1989 a 2019 observou-se um aumento de quase 5 vezes na área plantada com cana-de-açúcar na região. Devido a fragilidade ambiental e pelo fato de estar em uma área onde o avanço da agricultura está ganhando mais espaço a cada ano, três áreas dessa sub-bacia foram escolhidas para desenvolver o estudo. Em nove campanhas de amostragem no período de setembro de 2019 a julho de 2020, em três rios foram coletadas amostras representativas de suas águas superficiais e da descarga subterrânea em seus leitos, e ainda de água subterrânea em poços e surgências próximas a esses pontos para análises isotópicas e das concentrações de nitrato. Os traçadores isotópicos (δ18O e δ2H) nas amostras das águas dos rios, subterrâneas e da precipitação foram utilizados para compreender que as redes de drenagens estudadas são abastecidas pela descarga subterrânea. Nas águas superficiais dos rios as concentrações de nitrato variaram de 0,2 a 1,1 NO3--N (mg.L-1), na descarga subterrânea no leito dos rios variaram de < 0,1 a 0,8 NO3--N (mg.L-1) e nas águas subterrâneas de 0,2 a 3,4 NO3--N (mg.L-1). Apesar do cenário atual não indicar contaminação na sub-bacia, é visto uma concentração maior nas águas subterrâneas, o que leva a acreditar que esse nitrato observado atingiu o aquífero em um tempo pretérito e está caminhando para os rios. Portanto, o avanço da produção de cana-de-açúcar na região, e consequentemente o aumento da fertirrigação, aumenta ainda mais a possibilidade do nitrato lançado alcançar níveis considerados contaminantes nas águas dessa sub-bacia.

In the nature, the nitrogen flux can increase due to anthropic or natural sources. The use of nitrogen fertilizers in agriculture can improve crop yields, but when it used in excess causes an increase in nitrate concentrations in water (surface or groundwater), which can lead to health problems for the population that consumes it. In this way, understand the water movement within a watershed and evaluate the possible agricultural production interference in the nitrogen flux is important for the correct management of the local water resources. Located in the central portion of São Paulo state, the Upper Jacaré-Pepira Sub-Basin is inserted in the outcrop area of the Guarani Aquifer System (SAG). By analyzing the region land use evolution, from 1989 to 2019, there was an almost 5 times increase in sugarcane planted area. Due to the environmental fragility and the agriculture advancement in the region, three areas in this sub-basin were chosen to develop the study. In nine sampling campaigns from September 2019 to July 2020, three creeks had representative samples of surface water and groundwater discharge in their riverbeds collected, as well as groundwater in wells and springs near these creeks, for isotopic ratios and nitrate concentrations analysis. The isotopic tracers (δ18O e δ2H) in the rivers, groundwaters and precipitation samples were used to understand that the studied creeks are supplied by groundwater discharge. In the creeks surface waters, the nitrate concentrations ranged from 0.2 to 1.1 NO3--N (mg.L-1), in the groundwater discharge they ranged from < 0.1 to 0.8 NO3--N (mg.L-1) and in the groundwaters from 0.2 to 3.4 NO3--N (mg.L-1). Despite of the current scenario does not indicate contamination in the sub-basin, the nitrate concentration in the groundwater is higher than in the creeks, which leads to believe that this observed nitrate reached the aquifer in a past time and is heading towards the rivers. Therefore, the expansion in sugarcane production in the region, and consequently increasing the fertigation, increases the possibility that the released nitrate reaches levels considered contaminants in the water of this sub-basin.