RESSALVA Atendendo solicitação da autora, o texto completo desta tese será disponibilizado somente a partir de 22/04/2023. ANÁLISE GEOFÍSICA E HIDROGEOLÓGICA DE ÁREA ÚMIDA NA DEPRESSÃO PERIFÉRICA PAULISTA (MUNICÍPIO DE ARARAS-SP) Fernanda Teles Gomes Rosa I n s t i t u t o d e G e o c i ê n c i a s e C i ê n c i a s E x a t a s Campus de Rio C la ro PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS E MEIO AMBIENTE PROGRAMA DE UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Instituto de Geociências e Ciências Exatas Campus de Rio Claro Análise Geofísica e Hidrogeológica de Área Úmida na Depressão Periférica Paulista (município de Araras-SP) Fernanda Teles Gomes Rosa Orientador: Prof. Dr. César Augusto Moreira Tese de Doutorado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutora em Geociências. Rio Claro (SP) 2022 R788a Rosa, Fernanda Teles Gomes Avaliação geofísica e hidrogeológica de área úmida na depressão periférica paulista (município de Araras-SP) / Fernanda Teles Gomes Rosa. -- Rio Claro, 2022 142 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Rio Claro Orientador: Cesar Augusto Moreira 1. Geofísica. 2. Área úmida. 3. Recarga. 4. Aquíferos. 5. Hidrogeologia. I. Título. Sistema de geração automática de fichas catalográficas da Unesp. Biblioteca do Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Rio Claro. Dados fornecidos pelo autor(a). Essa ficha não pode ser modificada. FERNANDA TELES GOMES ROSA Análise Geofísica e Hidrogeológica de Área Úmida na Depressão Periférica Paulista (município de Araras-SP) Tese de Doutorado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutora em Geociências. Comissão Examinadora Prof. Dr. Cesar Augusto Moreira IGCE / UNESP/Rio Claro (SP) Prof. Dr. Marco Antônio Fontoura Hansen UNIPAMPA / Bagé (RS) Prof. Dr. Vagner Roberto Elis IAG / USP/São Paulo (SP) Profa. Dra. Vania Silvia Rosolen IGCE / UNESP/Rio Claro (SP) Profa. Dra. Lena Simone Barata Souza IGEO / UFRR/Boa Vista (RR) Rio Claro, 22 de abril de 2022 A G R A D E C I M E N T O S Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) por dar apoio financeiro para a realização de pesquisa no Brasil. À UNESP, Universidade da qual a pesquisa pode ser desenvolvida por intermédio de grandes profissionais que ali trabalham, à Rosangela da secretaria e a todos os demais servidores que realizaram seu trabalho e proporcionaram um espaço digno para nosso estudo. Ao professor Dr. César Augusto Moreira, pela paciência, pelo estímulo à pesquisa e desenvolvimento, por acreditar e desenvolver os estudos geofísicos na região. Aos meus colegas de trabalho que foram a campo e trabalharam arduamente para que cada dado fosse adquirido com todo critério e respeito ao planejamento de aquisição, em especial a Matheus Casagrande, Renata Bovi e Giulia, por estarem em todas as aquisições de dados, e mesmo com tantas tarefas, abriram espaço em suas agendas e realizaram o melhor. Aos meus pais, Helio e Rita que são de fato as pessoas das quais eu realmente sou grata por ser e por estar. Por proporcionarem toda estrutura e apoio para que eu pudesse estudar o quanto eu quisesse. Ao meu companheiro André, por todo incentivo, paciência e gentileza, por suas idas a campo e à sua família, sempre presente e prestativa as minhas necessidades. Às minhas amigas e amigos que ao longo de toda a minha trajetória que foram e são importantes. Pois, fazer parte das estatísticas baixa de ensino inteiramente público, e conquistar o título maior na academia, me deixa imensamente feliz e grata. “Temos um grande problema se não entendermos qual planeta devemos salvar” Carl Sagan RESUMO Áreas úmidas isoladas são ecossistemas permanentemente ou periodicamente inundados, de relevância ecológica e para a conservação dos recursos hídricos devido à sua conectividade com aquíferos (recarga) e drenagens (descarga). Para compreender a função destas áreas no ciclo hidrológico e avaliar a dinâmica de fluxo da água em área úmida com grande influência antrópica, foram utilizados os métodos indiretos de geofísica como a gamaespectrometria e tomografia elétrica, além de medidas diretas do parâmetro de condutividade hidráulica e realização de posterior análise da distribuição e tipo de cobertura vegetal em uma área úmida no município de Araras-SP. Este trabalho teve por objetivo a análise do comportamento hidrogeológico desta área úmida, com fins de determinar na superfície os principais pontos de infiltração e a correlação com o comportamento hidrogeológico em subsuperfície, suportados por aquisições diretas de condutividade hidráulica no solo, dados da presença de radioelementos como 238U, 232Th e 40K. Foi realizado em conjunto, a análise comparativa entre os dados de tomografia elétrica adquiridos por meio dos arranjos Schlumberger, Wenner e dipolo-dipolo relativos a leituras de resistividade elétrica, para desta forma avaliar o arranjo que melhor representa a realidade em termos de solo, rocha e a dinâmica de fluxo entre os mesmos. Os resultados apontam a existência de uma estrutura de acesso e recarga direta ao aquífero regional (Sistema Aquífero Tubarão), que apresenta baixos valores de resistividade >100 Ω.m no solo e saprolito em subsuperfície caracterizada como um caminho preferencial localizado no centro da área úmida, que torna evidente o arraste geoquímico de urânio e tório neste caminho. Os resultados em análise integrada permitiam determinar os caminhos preferenciais de recarga do aquífero e proporcionaram a criação de um modelo hidrogeológico estimado para os períodos de chuvas e estiagem, com evidência de funcionalidade da área úmida como área de recarga d’água e a distribuição de radioelementos. A comparação entre os arranjos de tomografia elétrica destaca a disposição de eletrodos na configuração Schlumberger possibilitou a melhor correlação, possivelmente pelo predomínio de fluxo de campo potencial elétrico horizontalizados, ótima relação sinal/ruído e capacidade de discriminação de estruturas de fluxo verticais. Palavras-chave: aquíferos, recarga, tomografia elétrica, gamaespectrometria, ABSTRACT Isolated wetlands are ecosystems that are permanently or periodically flooded, of ecological relevance, and for the conservation of water resources due to their connectivity with aquifers (recharge) and drainage (discharge). To understand the function of these areas in the hydrological cycle and to evaluate the dynamics of water flow in a wetland with great anthropic influence, indirect methods of geophysics such as gamma spectrometry and electrical tomography were used, in addition to direct measurements of the hydraulic conductivity parameter and realization for further analysis of the distribution and type of vegetation cover in a wetland in the city of Araras-SP. The objective of this work was to analyze the hydrogeological behavior of this wetland, to determine the main infiltration points on the surface, and the correlation with the hydrological behavior in the subsurface, supported by direct acquisitions of hydraulic conductivity in the soil, data on the presence of radioelement 40K, 238U and 232Th. A comparative analysis was carried out between the electrical tomography data acquired through the Schlumberger, Wenner, and dipole-dipole arrays related to electrical resistivity readings, to evaluate the array that best represents the reality in terms of soil, rock, and soil the flow dynamics between them. The results point to the existence of a structure of access and direct recharge to the regional aquifer (Tubarão Aquifer System), which presents low resistivity values >100 Ω.m in the soil and subsurface saprolite characterized as a preferential path located in the center of the wetland, which makes evident the geochemical carryover of uranium and thorium in this path. The results of the integrated analysis allowed the determination of the preferred aquifer recharge paths and provided the creation of an estimated hydrogeological model for the rainy and dry periods, with evidence of the wetland functionality as a water recharge area and the distribution of radioelements. The comparison between the electrical tomography arrays highlights the arrangement of electrodes in the Schlumberger configuration allowed the best correlation, possibly due to the predominance of horizontal electric potential field flux, excellent signal-to-noise ratio, and ability to discriminate vertical flux structures. Keywords: aquifers, recharge, electrical tomography, gamma spectrometry LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Posição das áreas úmidas em relação à superfície freática a) acima da superfície freática; b) abaixo da superfície freática e; c) área de recarga e descarga (fluxo)22 Figura 2 - Diferentes espécies vegetativas em áreas úmidas de acordo com nível da água23 Figura 3 - Modelos de inversão gerados para a área estudada a) Resultados de inversão 2D e; b) Interpretação dos dados ................................................................................ 26 Figura 4 - Medidas de resistividade ao longo da linha para oito tempos diferentes, localizadas no Prado Norte e Sul ......................................................................................... 27 Figura 5 - Mapas de classificação de cobertura do solo nos anos referentes de: a) 1975; b) 1988; c) 1996 e d) 2002 .............................................................................................. 28 Figura 6 - Modelo hidrogeológico conceitual para área úmida em diferentes épocas do ano a) estação seca e; b) estação chuvosa .................................................................... 29 Figura 7 - Perspectiva da situação hídrica em diferentes anos a) situação atual, b) após 20 anos, c) após 40 anos e d) após 80 anos ..................................................................... 30 Figura 8 - Modelo de caminho de fluxo de água. O detalhe mostra o fluxo de água por meio de fraturas .............................................................................................................. 31 Figura 9 - Mapa de superfície de condutividade hidráulica, com a localização dos perfis do solo, e mapas de resistividade elétrica para profundidades de 2 m, 4 me 9 m .......... 32 Figura 10 - Mapa de localização, com destaque para o município de Araras e a área úmida estudada ............................................................................................................. 33 Figura 11 - Perfil geomorfológico esquemático do estado de São Paulo .......................... 39 Figura 12 - Localização das drenagens na Bacia Hidrográfica do rio Mogi Guaçu a) Drenagens presentes na UGHRI 9 b) Recorte das drenagens presentes no município de Araras- SP ...................................................................................................................... 41 Figura 13 - Dados relativos ao volume de chuvas precipitadas no município de Araras-SP ao longo dos meses no decorrer de 2017 a 2021 ................................................... 42 Figura 14 - Perfil dos aquíferos presentes nos estados de São Paulo e do Paraná ............ 43 Figura 15 - Mapa de localização dos poços de água cadastrados na plataforma SIAGAS-CPRM próximos a área úmida estudada destacada em vermelho................................. 44 Figura 16 - Cálculo da área da área úmida em diferentes meses ao longo dos anos de 2009 e 2020 a) junho/2020 b) maio/2020 c) junho 2013 d) março/2009 ..................... 47 Figura 17 - Maquinário utilizado em campo para injeção de insumos no solo ................. 48 Figura 18 - Classificação ambiental e toxicológica dos registros de insumos para cultivo de cana-de-açúcar. ................................................................................................. 51 Figura 19 - Séries radioativas de decaimentos dos elementos de 40K, 238U e 232Th .......... 56 Figura 20 - Distribuição teórica média de radioelementos presentes nas rochas .............. 57 Figura 21 - Perfis de distribuição de radioelementos em solos, perfis de intemperismo e rochas ........................................................................................................................... 58 Figura 22 - Valores médios de resposta dos radioelementos de acordo com a variação da geomorfologia ................................................................................................... 59 Figura 23 - Espectros de energia gama para os elementos K, eU e eTh ........................... 60 Figura 24 - Modelo de determinação de resistência elétrica em um fio ............................ 64 Figura 25 - Visualização da técnica de sondagem elétrica vertical em superfície e propagação na subsuperfície ................................................................................................ 66 Figura 26 - Ilustração da técnica de tomografia elétrica em aquisições na superfície e a medição na subsuperfície ................................................................................................ 66 Figura 27 - Fração de corrente que penetra abaixo da profundidade Z para uma determinada separação de eletrodos ...................................................................................... 67 Figura 28 - Disposição dos eletrodos na superfície a partir dos arranjos Schlumberger, Wenner e Dipolo-dipolo ................................................................................................. 69 Figura 29 - Sensibilidade dos arranjos na distribuição de corrente visto em corte a) Schlumberger b) Wenner c) Dipolo-dipolo ...................................................... 70 Figura 30 - Aquisição de dados de condutividade hidráulica a) mapa de distribuição dos pontos de aquisição; b) canos de pvc utilizados para aquisições; e c) instalação do equipamento em campo .................................................................................... 72 Figura 31 - Esquema de aquisição de dados de condutividade hidráulica ........................ 73 Figura 32 - Aquisição de dados de gamaespectrometria a) Mapa de distribuição dos pontos de aquisição b) equipamento utilizado em campo ................................................. 75 Figura 33 - Mapa de curvas de nível na área úmida .......................................................... 80 Figura 34 - Mapa da área úmida e locais de coletas dos dados de permeabilidade, gamaespectrometria, tradagens e linhas de tomografia elétrica ........................ 76 Figura 35 - Modelo de processamento de dados utilizado pelo software Res2Dinv com representação dos blocos com larguras iguais .................................................. 77 Figura 36 - Mapa de superfície gerado a partir dos resultados obtidos para o parâmetro de condutividade hidráulica sobreposta a imagem de satélite ............................... 79 Figura 37 - Dados de 40K sobreposto a imagem de satélite da área de estudos................. 81 Figura 38 - Dados de 232Th sobreposto a imagem de satélite da área de estudos .............. 82 Figura 39 - Dados de 238U sobreposto a imagem de satélite da área de estudos ............... 83 Figura 40 - Vegetação presente ao redor da área úmida a) vista da área úmida b) foto panorâmica da área c) estrada que corta a área d) vista de um dos pontos da área e) vista de dentro da área úmida .................................................................................................... 85 Figura 41 - Imagens da variação vegetativa dentro da área úmida a) Transição da vegetação b) Vegetação baixa c) Vegetação alta d) Vegetação herbácea e) Ponto de transição da vegetação f) Ponto com galhos g) Vegetação removida h) Ponto de alagamento 86 Figura 42 - Mapa de localização da área com destaque para a vegetação da área úmida ao longo dois perfis .......................................................................................................... 87 Figura 43 - Resultados 2D para o arranjo Schlumberger, linhas 1 á 5 .............................. 90 Figura 44 - Resultados 2D para o arranjo Schlumberger, linhas 6 á 10 ............................ 91 Figura 45 - Resultados 2D para o arranjo Schlumberger, linhas 11 á 15 .......................... 92 Figura 46 - Resultados 2D para o arranjo Wenner, linhas 1 á 5 ........................................ 93 Figura 47 - Resultados 2D para os arranjos Wenner, linhas 6 á 10 ................................... 94 Figura 48 - Resultados 2D para o arranjo Wenner, linhas 11 á 15 .................................... 95 Figura 49 - Resultados 2D para o arranjo DD, linhas 1 á 5 ............................................... 96 Figura 50 - Resultados 2D para o arranjo DD, linhas 6 á 10 ............................................. 97 Figura 51 - Resultados 2D para o arranjo DD, linhas 11 á 15 ........................................... 98 Figura 52 - Correlação entre dados de tomografia elétrica e condutividade hidráulica para o arranjo Schlumberger ........................................................................................ 99 Figura 53 - Correlação entre dados de tomografia elétrica e condutividade hidráulica para o arranjo Wenner ................................................................................................ 100 Figura 54 - Correlação entre dados de tomografia elétrica e condutividade hidráulica para o arranjo Dipolo-dipolo ...................................................................................... 100 Figure 55 - Correlação entre dados de tomografia elétrica em arranjo SC e superfície freática ......................................................................................................................... 102 Figura 56 - Correlação entre dados de tomografia elétrica em arranjo WN e superfície freática ......................................................................................................................... 103 Figura 57 - Correlação entre dados de tomografia elétrica em arranjo DD e superfície freática ......................................................................................................................... 103 Figura 58 - Modelo geofísico-hidrogeológico de infiltração proposto para a área de estudos. Dados de período de chuvas foram inferidos a partir da análise do comportamento da área a) modelo de inversão b) modelo de estiagem c) modelo de chuvas ...... 105 Figura 59 - Arranjo SC linha 4 ........................................................................................ 109 Figura 60 - Arranjo WN linha 4 ...................................................................................... 109 Figura 61 - Arranjo DD linha 4 ....................................................................................... 110 Figura 62 - Arranjo SC linha 5 ........................................................................................ 110 Figura 63 - Arranjo WN linha 5 ...................................................................................... 110 Figura 64 - Arranjo DD linha 5 ....................................................................................... 110 Figura 65 - Arranjo SC linha 7 ........................................................................................ 110 Figura 66 - Arranjo WN linha 7 ...................................................................................... 111 Figura 67 - Arranjo DD linha 7. ...................................................................................... 111 Figura 68 - Arranjo SC linha 8. ....................................................................................... 111 Figura 69 - Arranjo WN linha 8. ..................................................................................... 111 Figura 70 - Arranjo DD linha 8 ....................................................................................... 111 Figura 71 - Arranjo SC linha 11. ..................................................................................... 112 Figura 72 - Arranjo WN linha 11. ................................................................................... 112 Figura 73 - Arranjo DD linha 11. .................................................................................... 112 Figura 74 - Arranjo SC linha 12. ..................................................................................... 112 Figura 75 - Arranjo WN linha 12. ................................................................................... 112 Figura 76 - Arranjo DD linha 12. .................................................................................... 113 Figura 77 - Correlação entre dados de k e tomografia elétrica 2,5 D .............................. 116 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Ingredientes ativos permitidos no cultivo de cana-de-açúcar e suas respectivas classes ........................................................................................................................... 49 Tabela 2 - Valores máximos permitidos (μg/L) estabelecidos pelas Resoluções CONAMA 357/2005 e 396/2008 e pela Portaria MS 2.914/2011 para os agrotóxicos permitidos para uso na cultura de cana-de-açúcar no Brasil ............................................... 50 Tabela 3 - Dados completos de condutividade hidráulica (k) ......................................... 134 LISTA DE QUADROS Quadro 1 - Dados da qualidade da água no municípios de Araras-SP ............................ 45 Quadro 2 - Distribuição do uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica do rio Mogi Guaçu, com destaque para a região de estudos ............................................................. 46 Quadro 3 - Valores empíricos de condutividade hidráulica dos solos ............................. 52 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 15 1.1 Justificativa ............................................................................................................... 17 1.2 Hipóteses .................................................................................................................. 18 1.3 Objetivos ................................................................................................................... 18 2 ÁREAS ÚMIDAS ...................................................................................................... 19 2.1 Definição de Áreas Úmidas ...................................................................................... 19 2.2 Hidrologia de Áreas Úmidas .................................................................................... 20 2.3 Pesquisas aplicadas à Áreas Úmidas ........................................................................ 24 3 ÁREA DE ESTUDO .................................................................................................. 33 3.1 Localização ............................................................................................................... 33 3.2 Contexto Geológico .................................................................................................. 35 3.2.1 Bacia Sedimentar do Paraná .................................................................................. 35 3.3 Geomorfologia .......................................................................................................... 37 3.3.1 Depressão Periférica Paulista ................................................................................ 38 3.4 Hidrologia e Hidrogeologia ...................................................................................... 41 3.4.1 Qualidade das águas e disponibilidade hídrica ...................................................... 44 3.5 Uso e Ocupação do Solo ........................................................................................... 45 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 52 4.1 Permeabilidade do solo ............................................................................................. 52 4.2 Métodos Geofísicos .................................................................................................. 53 4.2.1 Gamaespectrometria .............................................................................................. 54 4.2.2 Eletrorresistividade ................................................................................................ 61 5 MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 72 5.1 Permeabilidade do solo ............................................................................................. 72 5.2 Métodos Geofísicos .................................................................................................. 74 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................ 79 6.1 Dinâmica Superficial ................................................................................................ 79 6.2 Hidrodinâmica da Área Úmida ................................................................................. 88 6.3 Comparação entre arranjos de tomografia elétrica ................................................. 107 7 CONCLUSÕES ........................................................................................................ 118 REFERENCIAS ......................................................................................................... 120 ANEXOS A .................................................................................................................. 134 ANEXOS B .................................................................................................................. 135 15 1 INTRODUÇÃO O Brasil é um país privilegiado quanto a disponibilidade de água superficial com cerca de 12% do volume mundial, embora com distribuição irregular em seu território. A maior concentração está na região norte do país, mas estados mais populosos estão concentrados nas regiões sul e sudeste e apresentam cerca de 3% deste total (ANA, 2020). As principais atividades que demandam água no país são a irrigação 52%, abastecimento industrial 9,1% e público 23,8%, bem como geração de energia 3,8%, mineração 1,6%, entre outros. (ANA, 2019). A gestão comprometida da água é um dos fatores preocupantes do século XXI, pois as consequências de diminuição comprometem a qualidade e quantidade do recurso hídrico para o abastecimento da população (TUCCI, 2009; ANA, 2020). Devido à maior demanda pelo uso da água e à oferta ser variável ao longo do país, a procura por água subterrânea é intensificada por meio da utilização de poços de captação (BICUDO, 2011). Este cenário de aumento de demanda pelo recurso subterrâneo impõe pressões de uso nos aquíferos e fazem com que áreas de recarga sejam fundamentais para manutenção desse recurso. Ecossistemas denominados de áreas úmidas representam as inundações permanentes ou sazonais em superfície deprimidas no relevo, onde os solos permanecem saturados na superfície tempo suficiente para permitir diversos processos físicos, químicos e biológicos, muitos dos quais em ambientes anaeróbicos (McLAUGHLIN et al., 2014; JUNK et al., 1989). Sua função como potencial zona de recarga de aquífero torna este ambiente particularmente relevante no ciclo hidrológico e na persistência dos aquíferos em longo prazo. Tais zonas alagadas são formadas em períodos em que a precipitação na época chuvosa ultrapassa a capacidade de drenagem do sistema e da evaporação, o que resulta em acúmulo na superfície de forma permanente ou sazonal. Embora a localização na paisagem determine a característica hidrológica do sistema, variações sazonais na taxa de precipitação e evaporação de determinada região estão intrinsicamente ligadas às mudanças de profundidade da superfície freática e, consequentemente, são determinantes na permanência e persistência da superfície alagada (TINER & BURKE, 1995). Áreas úmidas antropizadas são locais onde podem ocorrer inversão ou cessamento da maioria dos processos ecológicos que deveriam estar relacionados à área úmida, bem como redução da recarga de água, devido a desvios ocasionados por atividades agrícolas e industriais, 16 como consequência do pouco conhecimento e compreensão dos valores destas áreas (DAVIDSON et al., 1991) (SHUQUIN et al., 2007). A dinâmica hidrogeológica pode ser avaliada pontualmente por técnicas diretas e indiretas de investigação. Podem ser realizadas análises da condutividade hidráulica através de permeâmetros ou poços de monitoramento, além de técnicas indiretas de aquisição de dados como os métodos geofísicos (COSCIA et al., 2012; ZHANG et al., 2016; FURLAN et al., 2020). Dentre os métodos geofísicos, em particular os geoelétricos e gamaespectrométricos são indicados diante dos resultados satisfatórios pela alta densidade amostral de leituras de parâmetros físicos sensíveis à dinâmica hidrogeológica e hidroquímica do ambiente (CASAGRANDE et al., 2021, FURLAN et al., 2021a; MOREIRA et al., 2021). A Eletrorresistividade é por vezes utilizada por meio da técnica da tomografia elétrica, para visualização bidimensional ampla do ambiente subterrâneo. O parâmetro físico da resistividade elétrica é variável no ambiente geológico de forma condicionada ao tipo de rocha, arquitetura deposicional, descontinuidades estruturais, composição mineralógica, mas essencialmente devido ao teor de umidade (REYNOLDS, 1997; MUSSET & KHAN, 2000). É empregado tanto nas pesquisas de prospecção mineral quanto na área ambiental e hidrogeologia, por vezes, em associação a poços de monitoramento, sondagens, tradagens etc. (HELENE et al., 2020; MUZIRAFUTI et al., 2020; SAĞIR et al., 2020). Pesquisas desenvolvidas ao longo das décadas de 1980 a 2010 abordam a relevância da configuração de eletrodos, na questão da profundidade de investigação, e, na etapa de processamento de dados de tomografia elétrica, da adição de um modelo inicial geológico e/ou estrutural para que a resposta do modelo geofísico final possa ser a mais confiável possível (BARKER, 1981; GRIFFITHS & BARKER, 1993; OLAYINKA & YARAMANCI, 2000b; SEATON & BURBEY, 2002; AIZEBEOKHAI et al., 2011; ZHOU et al., 2014). O método da gamaespectrometria mede a energia gama liberada a partir do decaimento radioativo dos isótopos de urânio, tório e potássio (DENTITH & MUDGE, 2014). A determinação da variação de 238U, 232Th e 40K nos primeiros 30 cm de profundidade do solo pode determinar a mobilidade dos elementos e a capacidade de co-precipitação destes em determinados solos. Ainda podem auxiliar tanto na caracterização de diferentes litologias quanto na identificação de processos supérgenos como intemperismo e erosão que possam ser causadores da remoção e remobilização destes elementos a partir da desintegração de uma rocha pretérita com concentração destes elementos (DICKSON & SCOTT, 1997; WILFORD et al., 1997). 17 A possível utilização do método gamaespectrométrico para entendimento de anomalias provocadas pela utilização intensa de fertilizantes agrícolas, que se tornam evidentes no arraste geoquímico dos radioelementos presentes em solos de textura argilosa (FERREIRA, 1991; SOUZA & FERREIRA, 2005). A conversão de áreas naturais em terras cultiváveis principalmente de monocultura e a intensificação da utilização de fertilizantes transforma o solo como as perdas de nutrientes importantes, erosão e compactação e podem causar a contaminação de sistemas hídricos. A maior disponibilidade de fertilizantes fosfatados no solo a base de radioelementos gera impactos negativos ao ecossistema e áreas úmidas de recarga podem ser locais de acúmulo e conexão destes metais pesados (MATEO-SAGASTA et al., 2018; CASAGRANDE et al., 2021; FURLAN et al., 2021a). A zona rural do município de Araras-SP desde a década de 1940 desenvolve a monocultura, antes com o cultivo de café e desde 1960 o cultivo ininterrupto de cana-de-açúcar. As áreas úmidas isoladas presentes em climas tropicais podem servir como zonas de recarga direta de aquíferos. Nestes locais, a precipitação e infiltração ocorrem em taxas maiores que a evapotranspiração e perda de água superficial. A utilização de métodos geofísicos no entendimento da hidrodinâmica destes ecossistemas é cada vez mais apropriada e satisfatória para compreender a relação entre áreas úmidas, a delimitação de camadas do solo, contato solo/rocha e o desenvolvimento do intemperismo nas camadas. 1.1 JUSTIFICATIVA Áreas úmidas são ecossistemas de alta biodiversidade e extrema importância em vários serviços ecossistêmicos ao redor do planeta, haja vista que são tidas como “janelas” hídricas de aquíferos e, assim, a integridade ambiental das áreas úmidas tem o poder de influenciar, de maneira significativa, a qualidade hídrica da água subterrânea em escala regional. Assim, a compreensão da dinâmica hidrogeológica das áreas úmidas é uma etapa fundamental em ações de gerenciamento e manejo sustentável, e a geofísica é relevante como uma ferramenta amplamente utilizada em estudos hidrológicos, embora, de acordo com Greer et al. (2019), configura um campo pouco explorado em estudos de Zonas Críticas e que possuem certas peculiaridades quanto aos parâmetros de aquisição de dados. Com o crescente aumento da população mundial e atrelado a este a maior demanda pelos recursos hídricos, sejam eles superficiais ou subterrâneos, pesquisas que permeiam o delineamento de áreas de recarga de aquíferos são de grande importância para o meio ambiente, para o desenvolvimento econômico e social. Para tanto, o estudo de áreas úmidas isoladas 18 caracterizadas por serem locais sem conexão com qualquer corpo hídrico superficial, tomam devido destaque. 1.2 HIPÓTESES Nesta pesquisa é baseada em duas premissas sequenciais: - Áreas úmidas são depressões de relevo que acumulam águas provenientes do escoamento superficial e podem servir como zonas de infiltração aceleradas e, consequentemente, como áreas de recarga de aquíferos. - O uso da terra nas adjacências de áreas úmidas e o manejo de agrotóxicos e fertilizantes exercem grande influência na composição química das águas de superfície acumuladas em áreas úmidas, com impacto direta na qualidade e eventual contaminação das águas de recarga dos aquíferos. 1.3 OBJETIVOS O objetivo geral desta pesquisa é analisar a dinâmica hidrogeológica da área úmida como função de área de recarga para aquíferos de escala local, e evidenciar a importância deste ecossistema de alta biodiversidade. Esta pesquisa tem como objetivos específicos: a) Estimar os principais pontos de infiltração de água no solo; b) Quantificar a variação dos isótopos de urânio, tório e potássio na área úmida em relação a área de cultivo de cana-de-açúcar, através do método da gamaespectrometria; c) Analisar a propagação de campo potencial elétrico em solo insaturado e saturado para os arranjos Schlumberger, Wenner e Dipolo-dipolo em ensaios de tomografia elétrica; d) Propor um modelo geofísico-hidrogeológico que represente a variação da superfície freática para a área, tanto para a época chuvosa quanto a de estiagem, através da integração das análises entre dados de permeabilidade e tomografia elétrica. 118 7 CONCLUSÕES Nesta pesquisa a aplicação do método de permeabilidade pode demonstrar a variabilidade espacial do parâmetro de condutividade hidráulica, que ocorre dentro da área úmida em relação às suas margens e ao seu redor no cultivo da cana-de-açúcar, e em termos gerais, altos valores de condutividade hidráulica, estão presentes quanto mais próximo do centro da área úmida que representam uma zona de infiltração mais rápida. Em locais com maior atividade antrópica, principalmente ao norte do mapa gerado, os valores de infiltração foram cada vez mais lentos. As correlações entre as análises realizadas diretamente na superfície de condutividade hidráulica e gamaespectrometria com as medidas do parâmetro físico de resistividade elétrica, determinaram a variação da superfície freática em épocas de chuvas e estiagem bem como determinaram a área úmida como uma área de recarga da água superficial para a subterrânea. A integração das análises evidencia que a atividade agrícola desenvolvida ao longo dos anos de cultivo de cana-de-açúcar e a relevante quantidade de fertilizantes fosfatados utilizados no sistema de cultivo são fatores preponderantes na análise dos resultados superficiais e diferenciais entre a área úmida e a área de cultivo agrícola. A presença de radioelementos em fertilizantes fosfatados e a visível variação destes, em relação à área úmida com a área de cultivo de cana-de-açúcar, é o indicador da saturação destes componentes no solo e caracteriza o contraste obtido pelas imagens frente ao comportamento geoquímico dos radioelementos em relação aos processos pedogenéticos e, é o indicativo de que a área seja zona de infiltração destes elementos para o aquífero profundo. Estes resultados caracterizam esta área como zona de recarga e define dentro de uma área úmida isolada geograficamente locais principais de infiltração, influenciados pela pluviosidade local. Embora correlações entre análises realizadas diretamente na superfície como medidas diretas de condutividade hidráulica não possam ser relacionadas diretamente com os resultados geofísicos de origem mais profunda, foi possível determinar com a combinação dos métodos os fluxos principais na superfície e estimar os pontos principais de recarga do aquífero superficial para o subterrâneo. Desta maneira, a integridade ambiental das áreas úmidas tem o poder de influenciar, de maneira significativa, a qualidade hídrica da água subterrânea em escala regional e, a compreensão da dinâmica hidrogeológica das áreas úmidas é uma etapa fundamental em ações de gerenciamento e manejo sustentável. A grande maioria das áreas úmidas brasileiras estão inseridas em meio agrícola e a devida atenção a este ecossistema é de suma importância. 119 Pesquisas que visem contribuir com o entendimento destes ecossistemas podem auxiliar no aumento do seu conhecimento e na melhoria do seu gerenciamento. A comparação entre arranjos de tomografia elétrica foi essencial para apresentar maiores informações quanto a propagação de campo potencial elétrico em meio de alta saturação, em que os dados são mais escassos. Diante do exposto, o arranjo DD apresentou resultados superestimados que produziram artefatos significativos nos modelos de inversão, incoerentes com o modelo de infiltração de área úmida. O arranjo WN, por sua vez, apresentou resultados semelhantes aos do arranjo SC, porém, em um dos modelos de inversão (linha 7), os resultados 2D tiveram maior tendência à horizontalização do campo potencial elétrico e, como consequência direta, a não definição do fluxo preferencial d’água na área úmida. Contudo, o arranjo SC foi a configuração mais compatível com o modelo hidrogeológico de recarga esperado para a área, uma vez que retrata um eixo central de infiltração com contribuições laterais do aquífero livre para o aquífero profundo (Tubarão). Portanto, é necessária uma comparação mais aprofundada entre os arranjos de disposição de eletrodos, em diferentes espaçamentos, para avaliar a adequação de seu comportamento para aplicações práticas de pesquisas. Desta maneira, a escolha do arranjo de aquisição de dados deve levar em conta fatores fundamentais como o alvo a ser mapeado, dimensões e profundidade para que os resultados sejam confiáveis e coerentes com o modelo geológico esperado. É importante destacar que quanto maior o espaçamento entre os eletrodos, maior será a perda da resolução dos dados tanto em profundidade quanto em lateralidade. Pesquisas que correlacionem possível interação entre águas superficiais e subterrâneas são no contexto atual dos anos 2020 escassos no Brasil, e estudos relacionados às áreas úmidas, seja em nível de gênese, classificação e evolução destas áreas, são ainda bastante limitados. Visto que, a importância de conhecer, identificar e caracterizar tais áreas seja fundamental para que novas maneiras de manejo sejam criadas e respeitadas. Para isto, é necessário que pesquisas, principalmente em território brasileiro, sejam implementadas, e faz com que a aplicação desta pesquisa seja ainda mais relevante no cenário atual. Em continuidade a esta pesquisa, é recomendado a análise destas áreas através de monitoramento de poços, análises geoquímicas de amostras de solo e hidroquímica das águas subterrâneas para determinação quantitativa dos resultados, pois conforme evidenciado nos mapas a pouca distância da área a água subterrânea que é captada. 120 REFERENCIAS ABRASCO. DOSSIÊ ABRASCO. Um alerta sobre os impactos dos Agrotóxicos na Saúde. 2012. AB'SABER, A.N. Os terraços fluviais da região de São Paulo. Anuário da Faculdade de Filosofia "Sedes Sapientiae" da Univ. Católica de São Paulo, São Paulo, pp. 86/104, 1952/53. AB'SABER, A. N. A terra paulista. 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