RESSALVA Atendendo solicitação da autora, o texto completo desta dissertação será disponibilizado somente a partir de 14/12/2022. I ns t i t u to de Geoc iênc ias e C iênc ias Exa tas Campus de Rio Claro PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS E MEIO AMBIENTE 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). Camila de Lima UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “Júlio de Mesquita Filho” Instituto de Geociências e Ciências Exatas Campus de Rio Claro CAMILA DE LIMA 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). Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Câmpus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geociências e Meio Ambiente. Orientador: Prof. Dr. Didier Gastmans Rio Claro - SP 2021 L732i Lima, Camila de 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) / Camila de Lima. -- Rio Claro, 2021 101 p. : il., tabs., fotos, mapas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Rio Claro Orientador: Didier Gastmans 1. Hidrogeologia. 2. Águas subterrâneas. 3. Águas superficiais. 4. Bacias hidrográficas. 5. Isótopos estáveis. 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. CAMILA DE LIMA 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). Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Câmpus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geociências e Meio Ambiente. Comissão Examinadora: Prof. Dr. Didier Gastmans (orientador) CEA / UNESP / Rio Claro – SP Drª. Sibele Ezaki IPA / São Paulo – SP Drª. Ludmila Vianna Batista UFRJ / Rio de Janeiro – RJ Conceito: Aprovada Rio Claro – SP, 14 de dezembro de 2021 AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer primeiramente ao meu orientador, Prof. Dr. Didier Gastmans, por ter confiado em mim antes mesmo de me conhecer. E por ser um orientador tão presente, mesmo com a distância física que fomos obrigados a enfrentar. Obrigada por todo o apoio, conselhos, aprendizados e orientações não só para o estudo, mas para a vida. Vou levar muita coisa boa adquirida nesse tempo com você. Aos meus pais, Luiz Carlos e Antonia Célia, por sempre terem me apoiado e incentivado a seguir meus estudos, mesmo eu tendo escolhido uma profissão tão diferente para vocês. Tudo o que eu sou hoje eu devo a vocês. À minha mãe, que sempre me ajuda a segurar as pontas nos momentos de ansiedade e me faz acreditar que sou capaz de enfrentar todos os desafios que aparecem pelo meu caminho. Obrigada por ser minha base e nunca me deixar desmoronar. Aos amigos do LARHIA que fiz nessa caminhada, foi incrível conhecer e ter convivido com vocês, mesmo que por uma pequena parcela de tempo do mestrado presencial, no mundo virtual era como se estivesse com vocês no dia a dia. Uma pena ter acontecido uma pandemia e atrapalhado a realização de mais churrascos. Um agradecimento especial para Lia, Vinícius e Carol, pela parceria comigo desde o início, me ajudando com os trabalhos de campo, laboratório e os demais questionamentos que foram surgindo ao longo de todo trabalho. A minha grande amiga da vida, Merie, que, mesmo estando longe, nunca deixou de estar presente em todas as etapas importantes da minha vida e esta não poderia ser diferente. Obrigada por sempre ouvir meus desabafos, me aconselhar, por todo apoio e risadas, saiba que tudo fica mais fácil para mim quando compartilhado com você. Agradeço também a Nat, outra grande amiga, que também acompanhou esse meu processo me ouvindo, aconselhando e, mesmo não sendo da mesma área, me ajudando sempre que precisei com revisões e dicas para que o trabalho ficasse melhor. Aos funcionários e técnicos do CEA, que sempre me ajudaram quando precisei. Em especial, a Eleni, pelos ensinamentos no laboratório e ao ex-funcionário Marcos por todo companheirismo e ajuda nos campos. Agradeço também ao CNPq (Processo 134919/2019-0) pela concessão de bolsa de mestrado e apoio financeiro ao projeto de pesquisa “Origem dos Fluxos, Nitrato e Tempos de Residência da Água em Bacias Hidrográficas do Estado de São Paulo” (Processo 404979/2018-1) ao qual está inserido o meu estudo. RESUMO 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. Palavras-chave: interação rio-aquífero, fluxo de nitrogênio, isótopos ambientais, nitrato nas áreas rurais, Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira ABSTRACT 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. Keywords: river-aquifer interaction, nitrogen flux, environmental isotopes, nitrate in rural areas, Upper Jacaré-Pepira Sub-Basin LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 3.1 Mapa de localização da Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira. ................................ 19 Figura 3.2 Mapa Geológico da Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira. ....................................... 22 Figura 3.3 Mapa hidrológico da Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira. ...................................... 26 Figura 4.1 Representação esquemática do ciclo hidrológico (Retirado de MANOEL FILHO, 2008). .................................................................................................................................. 30 Figura 4.2 A. Modelo conceitual para rios efluentes. B. Modelo conceitual para rios influentes, cenário em que a elevação do nível d’água que separa a zona saturada da não saturada está conectada com o rio. C. Modelo conceitual para rios influentes, cenário em que a elevação do nível d’água que separa a zona saturada da não saturada está desconectado do rio. D. Modelo conceitual de fluxo direto (Adaptado de WOESSNER, 2020). .............................................. 33 Figura 4.3 Conexões água superficial e subterrânea analisada a partir de mapas potenciométricos. A. Para rio efluente. B. Para rio influente (Adaptado de Winter et al., 1999). ............................................................................................................................................ 34 Figura 4.4 Ciclo do nitrogênio (Retirado de São Paulo, 2019). ............................................ 40 Figura 4.5 Potenciais fontes de contaminação das águas subterrâneas por nitrato nas áreas rurais. (Retirado de São Paulo, 2019). ................................................................................. 44 Figura 5.1 Fluxograma de atividades para desenvolvimento do estudo. ............................. 48 Figura 5.2 Localização e detalhe dos rios amostrados. ....................................................... 52 Figura 5.3 A. Piezomanômetro desenvolvido por Kennedy et al. (2007). B. Piezomanômetro desenvolvido para a realização deste estudo instalado em área de amostragem. ............... 53 Figura 5.4 A. Seringa acoplada à torneira de três válvulas para amostragem da água da descarga no leito do canal. B e C. Realização da purga para diminuir a turbidez. D. Momento da coleta da amostra para concentração de nitrato. ............................................................ 53 Figura 5.5 A. Amostragem para concentração de nitrato coletadas no canal. B. Amostragem para isótopos estáveis, filtradas no local. ............................................................................. 54 Figura 5.6 A. Medição da condutividade elétrica do rio no momento da realização do método do traçador químico. B. Exemplo de curva da condutividade elétrica gerada na realização do método do traçador químico. ............................................................................................... 55 Figura 5.7 Mapa de localização de poços e surgências próximos aos rios amostrados. ..... 57 Figura 5.8 A. Poço (P1) próximo ao R1. B. Poço de monitoramento (P2) próximo ao R2. C. Surgência (S2) próxima ao R2. ............................................................................................ 57 Figura 5.9 Modelo de pluviômetro PALMEX utilizado para coletar as amostras de precipitação. ............................................................................................................................................ 59 Figura 5.10 A. Membranas de acetato de celulose de 0,45 μm. B. Filtragem das amostras utilizando bomba a vácuo elétrica. C. Reagente para nitrato sendo colocado em cada amostra e no branco. D. Tubo de amostra com reagente sendo agitado no agitador de tubos. E. Espectrofotômetro após ter feito a leitura do nitrato na amostra. ......................................... 61 Figura 6.1 Mapas de evolução do uso e ocupação da terra nos anos de 1989, 1999, 2009 e 2019 na Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira. .......................................................................... 65 Figura 6.2 Dados diários da precipitação, U.R. e temperatura com destaque para o período estudado. ............................................................................................................................. 67 Figura 6.3 Vazão dos rios e a precipitação diária. ............................................................... 68 Figura 6.4 Dados isotópicos da precipitação e a LMWL da cidade de Brotas, com destaque para os dados do período estudado, e a média total da precipitação e do período estudado. ............................................................................................................................................ 70 Figura 6.5 Precipitação e razões isotópicas de 18O da precipitação da região. ................... 71 Figura 6.6 Variação de δ18O e d-excess nas águas de R1A e R1D e das amostras de água subterrânea próximas a esse rio comparados com a precipitação. ...................................... 72 Figura 6.7 Variação de δ18O e d-excess nas águas de R2A e R2D e das águas subterrâneas do poço e surgência próximo a esse rio comparados com a precipitação. ........................... 74 Figura 6.8 Variação de δ18O e d-excess nas águas de R3A e R3D e na água subterrânea localizada próxima a esse rio comparado comparados com a precipitação. ........................ 76 Figura 6.9 Concentrações de nitrato das águas da R1A, da R1D, do P1 e da S1b comparado com a precipitação diária. .................................................................................................... 77 Figura 6.10 Concentrações de nitrato das águas da R2A, R2D e da S2 comparado com a precipitação diária. ............................................................................................................... 78 Figura 6.11 Concentrações de nitrato das águas da R3A, da R3D e do P3 comparado com a precipitação diária. ............................................................................................................... 79 Figura 6.12 Relação das concentrações de nitrato da água superficial dos rios e das águas subterrâneas com a precipitação diária................................................................................ 80 Figura 6.13 Relação das concentrações de nitrato da descarga subterrânea nos rios e das águas subterrâneas com a precipitação diária. .................................................................... 80 Figura 6.14 Relação entre as composições isotópicas das águas dos rios (água superficial e descarga) e das águas subterrâneas (surgências e poços) com a precipitação do período estudado e LMWL e a GMWL. ............................................................................................. 81 Figura 6.15 Modelo conceitual da Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira com a representação das áreas amostradas no estudo. ............................................................................................... 83 LISTA DE TABELAS Pág. Tabela 3.1 Parâmetros analisados no monitoramento da qualidade das águas. ................. 25 Tabela 3.2 Valores de IQA e a qualidade da água. ............................................................. 25 Tabela 3.3 Resultados da qualidade das águas subterrâneas do Aquífero Guarani no período de 2007 a 2009. ................................................................................................................... 28 Tabela 4.1 Isótopos estáveis da água. ................................................................................ 35 Tabela 5.1 Síntese dos pontos amostrados. ........................................................................ 50 Tabela 5.2 Localização geográfica dos rios amostrados. .................................................... 52 Tabela 5.3 Localização dos pontos de água subterrânea amostrados. ............................... 58 Tabela 6.1 Uso e ocupação da terra no município de Brotas nos anos de 1989, 1999, 2009 e 2019. ................................................................................................................................... 64 LISTA DE ABREVIATURAS CBH-TJ – Comitê da Bacia Hidrográfica do Rio Tietê-Jacaré CETESB – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo Ci – Concentração de NaCl na solução Cb – Condutividade elétrica do rio antes de injetar a solução CTC – Capacidade de Troca Catiônica C(t) – Condutividade elétrica no tempo t ea – Pressão de vapor do ar EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária es – Pressão de vapor saturado GMWL – Global Meteoric Water Line GPS – Global Positioning System IAEA – International Atomic Energy Agency IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IGCE – Instituto de Geociências e Ciências Exatas IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas IQA – Índice da Qualidade das Águas ks – Concentração de potássio no solo kvi – Concentração de potássio na vinhaça LMWL – Local Meteoric Water Line P1 – Poço tubular da Área 1 P2 – Poço tubular da Área 2 P3 – Poço tubular da Área 3 Q – Vazão R1 – Rio 1 R1A – Amostra de Água Superficial do Rio 1 R1D – Amostra da Descarga Subterrânea do Rio 1 R2 – Rio 2 R2A – Amostra de Água Superficial do Rio 2 R2D – Amostra da Descarga Subterrânea do Rio 2 R3 – Rio 3 R3A – Amostra de Água Superficial do Rio 3 R3D – Amostra da Descarga Subterrânea do Rio 3 S1a – Surgência “a” da Área 1 S1b – Surgência “b” da Área 1 S2 – Surgência da Área 2 SAB – Sistema Aquífero Bauru SAG – Sistema Aquífero Guarani SASG – Sistema Aquífero Serra Geral SMOW – Standard Mean Ocean Water T – Temperatura UGRHI – Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos UNESP – Universidade Paulista “Júlio de Mesquita Filho” UR – Umidade Relativa do Ar USGS – United States Geological Survey UTM – Universal Transversa de Mercator Vi – Volume injetado VSMOW – Vienna Standard Mean Ocean Water WGS 84 – World Geodetic System 84 SUMÁRIO Pág. AGRADECIMENTOS ............................................................................................................ 3 RESUMO ............................................................................................................................... 5 ABSTRACT ........................................................................................................................... 6 LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. 7 LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. 9 LISTA DE ABREVIATURAS ............................................................................................... 10 SUMÁRIO ............................................................................................................................ 12 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 14 2 OBJETIVOS ................................................................................................................. 18 3 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ............................................................. 19 3.1 GEOLOGIA .............................................................................................................. 21 3.2 RECURSOS HÍDRICOS .............................................................................................. 24 3.2.1 Águas Superficiais .......................................................................................... 24 3.2.2 Águas Subterrâneas ....................................................................................... 26 4 REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................................... 30 4.1 INTERAÇÃO RIO-AQUÍFERO ...................................................................................... 30 4.2 ISÓTOPOS ESTÁVEIS ............................................................................................... 35 4.2.1 Isótopos Estáveis em Estudos de Interação entre Águas Superficiais e Subterrâneas ................................................................................................................ 37 4.3 CICLO DE NITROGÊNIO E SUA RELAÇÃO COM AS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS .................. 39 4.3.1 A problemática do nitrato nas áreas rurais ...................................................... 43 5 MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................ 48 5.1 LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO ............................................................................. 49 5.2 LEVANTAMENTO DE CAMPO ..................................................................................... 49 5.2.1 Rios ................................................................................................................ 51 5.2.2 Coleta de Amostras de Água Subterrânea ...................................................... 56 5.2.3 Precipitação .................................................................................................... 58 5.2.4 Dados Climáticos ............................................................................................ 59 5.3 ANÁLISES LABORATORIAIS ...................................................................................... 60 5.4 INTERPRETAÇÃO E PROCESSAMENTO DOS DADOS .................................................... 62 5.4.1 Análise Estatística .......................................................................................... 62 5.4.2 Confecção de Mapas ...................................................................................... 62 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................. 64 6.1 EVOLUÇÃO DO USO E OCUPAÇÃO DA TERRA NA SUB-BACIA DO ALTO JACARÉ-PEPIRA 64 6.2 ANÁLISE CLIMÁTICA ................................................................................................ 66 6.3 VAZÃO NOS RIOS .................................................................................................... 67 6.4 ISÓTOPOS ESTÁVEIS ............................................................................................... 69 6.4.1 Precipitação .................................................................................................... 69 6.4.2 Pontos Amostrados ........................................................................................ 71 6.5 NITRATO ................................................................................................................. 77 6.6 MODELO HIDROLÓGICO CONCEITUAL DAS BACIAS ESTUDADAS ................................ 79 7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ....................................................................... 85 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 87 ANEXO 1. DADOS DE VAZÃO, CONCENTRAÇÕES DE NITRATO E COMPOSIÇÕES ISOTÓPICAS DOS RIOS. ................................................................................................. 100 ANEXO 2. DADOS DE CONCENTRAÇÕES DE NITRATO E RAZÕES ISOTÓPICAS DAS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS. .............................................................................................. 101 14 1 INTRODUÇÃO A utilização de novas técnicas agrícolas com o objetivo do aumento da produtividade, associada a diversas atividades humanas, ocasionou um aumento nas concentrações de nitrogênio nas águas superficiais e subterrâneas, fazendo com que concentrações acima dos limites aceitáveis sejam observadas em aquíferos e rios ao redor do mundo, transformando o nitrato em um problema ambiental de escala global. Essa contaminação pode vir de fontes antrópicas ou naturais. A utilização de águas residuais tratadas nas áreas irrigadas, resíduos domésticos e utilização de fertilizantes químicos na agricultura são exemplos de fontes antrópicas. Os resíduos derivados de criação de animais são considerados fontes naturais. A prática agrícola e a utilização intensiva de agroquímicos, principalmente em solos arenosos, muito friáveis ou permeáveis, resulta em uma grande poluição do solo e consequentemente da água. Portanto, é preciso a adoção de medidas que controlem e fiscalizem essas atividades com produtos tóxicos, além de estimular o monitoramento da qualidade das águas subterrâneas nas áreas rurais (ALBUQUERQUE FILHO et al., 2012; NEJATIJAHROMI, et al., 2019; RESENDE, 2002; YU et al., 2019;). O nitrogênio é um dos nutrientes mais utilizados na adubação, devido a relação do seu uso com maiores ganhos de produtividade. Desse modo, o agricultor investe na compra e aplicação de fertilizantes nitrogenados, aumentando a possibilidade da quantidade demasiada e inaceitável de nitrogênio seja ainda maior (RESENDE, 2002). Em diversos países existe uma grande preocupação em relação à contaminação das águas subterrâneas por nitrato, devido ao composto ser um importante indicador de contaminação antrópica (MOURA et al., 2015). Pela lixiviação, as cargas de nitrogênio acabam sendo levadas e estocadas, temporariamente nas porções superiores de aquíferos subjacentes a terras agrícolas, podendo alcançar a rede de drenagem conectada a esses aquíferos (PUCKETT; TESORIERO; DUBROVSKY, 2011). Embora seu uso deva ser controlado, para gerar aumento na eficiência dos fertilizantes, vem sendo aplicada uma técnica chamada fertirrigação. A fertirrigação difere-se da aplicação convencional de fertilizantes pelo fato dele ser aplicado na 15 cultura através da água de irrigação. Na aplicação convencional, há a necessidade da chuva ou da irrigação para que os fertilizantes lançados ao solo atinjam a planta. Portanto, a fertirrigação acelera o ciclo de nutrientes utilizados além de reduzir a mão de obra e o custo com máquinas (COELHO et al., 2010). Porém, se o potencial de infiltração e a capacidade de drenagem do solo for alto, essa técnica se torna preocupante, pois pode acelerar a chegada de contaminantes às águas subterrâneas e superficiais (JADOSKI et al., 2010). Vários estudos analisam a qualidade das águas subterrâneas com relação à contaminação por nitrato, alguns ainda buscam a sua fonte de origem (EGBI et al., 2020; GILMORE et al., 2016; LEE et al., 2020; NEJATIJAHROME et al., 2019). O gerenciamento do fluxo de nitrogênio tem sido um passo fundamental para determinar se o aquífero está ou não contaminado. Estudos de contaminação tem utilizado quantificar o nitrogênio que está sendo transferido da água subterrânea para a água superficial, principalmente em drenagens e áreas de recarga localizados em regiões agrícolas (BÖLKE, 2002; GILMORE et al., 2016; SPRUILL et al., 2004). A interação entre águas subterrâneas e superficiais representa um aspecto crítico na gestão dos recursos hídricos, uma vez que ela desempenha um importante papel na disponibilidade hídrica dos rios e aquíferos, bem como na qualidade das suas águas (KENNEDY et al., 2007). Considerando que a água subterrânea possibilita a recarga dos mananciais de superfície, ter um conhecimento do seu nível de degradação é fundamental (RESENDE, 2002). E para avaliar a qualidade da água superficial, é essencial entender duas questões críticas, o presente e os futuros impactos da descarga da água subterrânea na água superficial (GILMORE et al., 2016). Desse modo, o conhecimento da origem da água, o caminho por ela percorrido e o tempo em que permanece na bacia são pontos chaves para fazer um bom estudo hidrológico. Os isótopos estáveis de 18O e 2H têm sido utilizados como uma ferramenta para estudos de movimentação da água devido a sua composição variar de forma previsível. Dentro desses estudos estão a interação entre as águas superficiais e subterrâneas e a compreensão dos processos de recarga. Quando comparadas as composições isotópicas das águas superficiais, subterrâneas e da precipitação de uma região é possível compreender como a água tem se comportado dentro dessa 16 bacia (MARTINELLI et al, 2009; BATISTA et al., 2018; BATISTA; SANTOS; GASTMANS, 2017). Na porção centro-leste do Estado de São Paulo, encontra-se a Bacia Hidrográfica do Rio Tietê-Jacaré, denominada Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos – 13 (UGRHI – 13). A Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira, região estudada, está contida nas subdivisões da UGRHI-13 (CBH – TJ, 2018). Essa área está assentada geologicamente sobre os sedimentos clásticos, predominantemente arenosos, das Formações Botucatu e Piramboia. Portanto, isso faz com que ela seja uma área de recarga do Sistema Aquífero Guarani (SAG), o que requer cuidados específicos (ALBUQUERQUE FILHO et al., 2012a, 2012b). A região em que está localizada a Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira faz parte de um dos principais polos industriais e agrícolas do país, tendo como principais culturas a cana-de-açúcar, laranja e reflorestamento, além de possuir grandes áreas de pastagens (CETESB, 2007). E por se tratar de uma área de recarga do SAG, essa sub-bacia deve ser ambientalmente protegida. Através de estudos e monitoramentos de suas águas, é possível se ter conhecimento de toda mudança causada na região, seja de maneira natural ou antrópica. Em um estudo hidrogeoquímico realizado nas águas superficiais dessa sub- bacia foram encontrados resultados pontuais de altas concentrações de nitrato, indicando possíveis fontes de contaminação antrópica recente e/ou associadas a atividade agrícola (BATISTA; GASTMANS, 2015). O que pode representar um problema com relação a sua fragilidade ambiental. Além disso, sabendo que essa região é agricolamente ativa e da existência do aumento da conversão do uso do solo, principalmente para a plantação de cana-de-açúcar, torna-se ainda mais necessário o conhecimento de o quanto a agricultura está afetando ou não ambientalmente essa sub-bacia. Apesar de apresentar altas concentrações pontuais de nitrato, não é encontrado nenhum subsídio científico ainda para avaliar o fluxo de nitrogênio que vem acontecendo na região, sendo que se este estiver com altas concentrações em toda a sub-bacia, principalmente na área de recarga do SAG, pode acarretar problemas sérios tanto para o presente, quanto para o futuro. 17 Sendo assim, o monitoramento, a avaliação do fluxo de nitrogênio e a compreensão da interação das águas superficiais e subterrâneas na Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira é importante para que possa ser feita uma correta gestão dos recursos hídricos do local. 85 7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Através dos resultados obtidos pelas razões isotópicas e concentrações de nitrato foi possível a construção de um modelo hidrológico conceitual para a Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira, o qual envolve a movimentação de águas. Esse modelo mostra que as águas dos rios são uma mistura de águas. Os isótopos estáveis de H e O foram uma boa ferramenta para mostrar essa conexão entre as águas subterrâneas e superficiais. Pelas razões isotópicas foi possível compreender que as redes de drenagens estudadas são abastecidas pela descarga subterrânea. Tendo esse importante papel principalmente durante a estação seca onde o volume de precipitação é menor, o que torna a água subterrânea a fonte principal de abastecimento dos rios. Os resultados não mostraram uma contaminação por nitrato atualmente nas águas da sub-bacia estudada. Porém, apresentaram uma concentração maior na água subterrânea, o que leva a acreditar que esse nitrato atingiu o aquífero em um tempo pretérito e está caminhando para os rios. Apesar dos níveis de concentração de nitrato na água subterrânea não estarem acima dos limites aceitos para o consumo humano, eles já se tornam um alerta para cuidados maiores. Com o avanço da agricultura e a forte produção de cana-de-açúcar se estendendo pela região, mostrado pelos dados de evolução do uso e ocupação da terra, é recomendável ter um controle sobre a carga de fertilizante nitrogenado aplicada, seguindo corretamente as normas da fertirrigação. Uma vez em excesso, os componentes dos fertilizantes não são totalmente absorvidos pela cultura, infiltrando para o lençol freático e atingindo as águas subterrâneas, e/ou sendo escoados até as águas superficiais. Além disso, se tratando de uma área de recarga de um importante sistema aquífero como o SAG, o cuidado deve ser ainda maior. Uma vez que essa água seja contaminada, a situação se torna irreversível a curto prazo. Desse modo, é necessário a ampliação de uma rede de poços de monitoramento, com amostras analisadas periodicamente, para verificar se está aumentando ou não a contaminação na água subterrânea e, consequentemente, nas águas superficiais. Assim sendo, a realização 86 de uma campanha para saber o tempo de residência da água nessa sub-bacia, poderá prever a chegada dessa possível contaminação. Por fim, este trabalho reforça a necessidade de monitorar todas as águas das bacias hidrográficas (tanto águas da superfície quanto da descarga subterrânea), bem como os aquíferos, principalmente as que se encontram em regiões com grande expansão agrícola como é o caso da Sub-Bacia do Alto Jacaré-Pepira. Pois como visto, as águas superficiais e subterrâneas fazem parte de um conjunto de águas, e quando poluído ou explorado demasiadamente uma delas, a outra também sofrerá o impacto, e ele poderá aparecer no presente bem como no futuro. 87 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABBOTT, B. W.; BISHOP, K.; ZARNETSKE, J. P.; MINAUDO, C.; CHAPIN III, F. S.; KRAUSE, S.; HANNAH, D. M.; CONNER, L.; ELLISON, D.; GODSEY, S. E.; PLONT, S.; MARÇAIS, J.; KOLBE, T.; HUEBNER, A.; FREI, R. J.; HAMPTON, T.; GU, S.; BUHMAN, M; SAYEDI, S. 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