Caracterização da origem dos fluxos de água em microbacias naturais e urbanas: uma contribuição dos isótopos estáveis de H e O - Gomes, Vanderlei Lanças [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021)
O crescimento urbano, muitas vezes desordenado, pode implicar em alteração das características naturais de uma bacia hidrográfica, modificando o ciclo hidrológico natural e produzindo uma série de impactos que podem acarretar a perda de oportunidades do uso da água em termos de quantidade e qualidade. Os Isótopos estáveis de Hidrogênio (1H/2H) e Oxigênio (16O/17O/18O) constituem excelentes traçadores de movimentação da molécula de água ao longo do ciclo hidrológico, sendo utilizados como ferramentas auxiliares na interpretação das origens dos fluxos de água dentro de bacias hidrográficas. Com base nos processos envolvidos nas transformações isotópicas sofridas pela água ao longo do seu trajeto no ciclo hidrológico em áreas urbanizadas e não urbanizadas, o projeto buscou, de forma comparativa, responder às seguintes questões: qual o efeito local (em ambientes naturais e urbanizados) sobre a composição isotópica das águas superficiais; se as perdas das redes de distribuição de água potável podem contribuir para a descarga dos rios em áreas urbanas; quais as origens das águas responsáveis pela manutenção do fluxo de base em bacias hidrográficas urbanas; como os processos de urbanização afetam a movimentação da água nesses ambientes, e as fontes para a manutenção do fluxo de base. Foram selecionadas duas microbacias hidrográficas, uma em área urbana e outra em área pristina, na mesma bacia hidrográfica (URGHI 10 – Rio Sorocaba e Médio Tietê). As amostras foram coletadas quinzenalmente nos dois pontos escolhidos, de janeiro a dezembro de 2019. Foi utilizado o modelo de mistura bayesiano para identificar contribuições proporcionais de fontes ao fluxo nas duas drenagens analisadas. O estudo mostrou que a movimentação da água nas áreas estudadas apresenta comportamentos naturais distintos indicados pelas diferenças em suas composições isotópicas. Também mostrou que as águas da microbacia natural, que drenam áreas em que ocorrem sedimentos associados ao Grupo Tubarão, são mais empobrecidas que as águas da microbacia urbanizada drenando superfícies impermeabilizadas sobre rochas cristalinas. A semelhança entre as composições isotópicas das águas superficiais na área natural e as águas subterrâneas indicou que as águas subterrâneas contribuem muito para a manutenção do fluxo no canal do curso d’água, e que a contribuição do fluxo superficial (runoff) concentrou-se no dia da precipitação ou logo após esse dia. O estudo salienta a importância de os isótopos ambientais serem incorporados aos programas de monitoramento hidrológico e hidrogeológico, e de fornecer aos gerenciadores de sistemas do abastecimento de águas informações para poder entender melhor os efeitos que uma bacia natural com interferência antropogênica pode sofrer com esse processo de transformação humana.

Urban growth, which is often disordered, may result in altering the natural characteristics of a hydrographic basin, modifying the natural hydrological cycle, and producing a series of impacts that can lead to the loss of opportunities for the use of water in terms of quantity and quality. The stable Isotopes of Hydrogen (1H/2H) and Oxygen (16O/17O/18O) are excellent tracers of movement of the water molecule throughout the hydrological cycle, being used as auxiliary tools in the interpretation of the origins of water flows within basins hydrographic. Based on the processes involved in the isotopic transformations suffered by water along its path in the hydrological cycle in urbanized and non-urbanized areas, the project sought, in a comparative way, to answer the following questions: what is the local effect (in natural environments and urbanized) on the isotopic composition of surface waters; whether losses from drinking water distribution networks can contribute to the discharge of rivers in urban areas; what are the origins of the waters responsible for maintaining the base flow in urban watersheds; how urbanization processes affect the movement of water in these environments; and the sources for maintaining the base flow. Two watersheds were selected, one in an urban area and another in a pristine area, in the same watershed (URGHI 10 - Rio Sorocaba and Médio Tietê). Samples were collected every two weeks at the two chosen points, from January to December 2019. The Bayesian mixture model was used to identify proportional contributions of sources to the flow in the two drainages analyzed. The study showed that the movement of water in the studied areas presents distinct natural behaviors indicated by the differences in their isotopic compositions. It also showed that the waters of the natural watershed, which drains areas where sediments occur associated with the Tubarão Group, are more impoverished than the waters of the urbanized watershed draining waterproofed surfaces on crystalline rocks. The similarity between the isotopic compositions of surface waters in the natural area and groundwater indicated that groundwater contributes a lot to the maintenance of the flow in the channel of the watercourse, and that the contribution of the surface flow (runoff) was concentrated on the precipitation day or just right after that day. The study highlights the importance of environmental isotopes being incorporated into hydrological and hydrogeological monitoring programs, and of providing water supply system managers with information to better understand the effects that a natural basin with anthropogenic interference can suffer from this process of human transformation.
Characterization of the origin of water flows in natural and urban microbasins: a contribution from the stable isotopes of H and O
Keywords: Isótopos estáveis; Microbacias hidrográficas; Urbanização; FLONA; Stable isotopes; Watersheds; Urbanization