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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.44.2010.tde-08012011-185746
Document
Author
Full name
Aline Michelle Bernice
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Hirata, Ricardo Cesar Aoki (President)
Cabral, Jaime Joaquim da Silva Pereira
Varnier, Claudia Luciana
Title in Portuguese
Evolução da contaminação por nitrato em aquíferos urbanos: estudo de caso em Urânia (SP)
Keywords in Portuguese
Exploração de águas subterrâneas
Gestão das águas subterrâneas
Modelagem de águas subterrâneas
Ocupção do terreno
Abstract in Portuguese
A contaminação da água subterrânea por nitrato em áreas urbanas é um problema muito comum no Brasil. Geralmente muito dos estudos restringem-se em descrever somente os problemas associados às porções mais superficiais dos aquíferos. Mais recentemente, alguns trabalhos têm detectado a presença de nitrato nas partes mais profundas de aquíferos livres no Estado de São Paulo. Então, o principal objetivo desse trabalho foi o de avaliar os impactos potenciais do saneamento urbano no Aquífero Adamantina (livre, de porosidade primária, com 120 m de espessura saturada) na cidade de Urânia, simulando diferentes cenários de usos da terra, usando modelos numéricos de fluxo e transporte, com os softwares MODFLOW e MT3DMS. A cidade de Urania é abastecida por água subterrânea e a rede de esgoto cobre quase a totalidade da área urbana, em um sistema operado pela SABESP (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo). Poços privados e sistemas de saneamento in situ são práticas bastante comuns na cidade. Os resultados da modelagem de fluxo permitiram identificar que o tempo de trânsito das águas subterrâneas entre sua área de recarga e a porção inferior do Aquífero Adamantina (120 m da superfície), sem a operação de poços de produção, é de aproximadamente 60 anos. Este tempo diminui para menos de 40 anos quando estes poços estão bombeando. Caso a contaminação por nitrato seja de uma fonte constante em toda a área urbana, os resultados da modelação mostram que o aquífero tem capacidade de diluir apenas 30% da contaminação inicial. Considerando a construção de uma rede de esgoto totalmente eficiente, o modelo indicou que o tempo de recuperação das porções rasa e intermediária do aquífero é de 10 anos. Já na porção mais profunda, a contaminação perduraria por um período de 90 anos após o encerramento da fonte, com uma fração de 11% de sua concentração inicial, após 10 anos. Assim, conclui-se que a efetividade de estender a rede de esgoto no município em um período de 10 anos é uma medida interessante para mitigação do aquífero frente à contaminação por nitrato. A capacidade máxima de diluição do contaminante pelo aquífero na área urbana de Urânia corresponde a fontes de contaminação de até 100 mg/L de nitrato oriundas de áreas de 65 m x 65 m na zona urbana do município, com um espaçamento de 130 m x 130 m entre elas. A alternativa de contenção da contaminação para porções inferiores do aquífero por meio da existência de poços de produção com seção filtrante inserida na porção rasa do aquífero, visando à utilização desta água bombeada para usos menos nobres, enquanto os poços de produção destinados ao consumo humano, cujos filtros estariam posicionados na porção profunda, permaneceriam protegidos, somente se mostrou interessante quando as concentrações originais de nitrato forem inferior a 56 mg/L, pois, desse modo, a capacidade de diluição do aquífero faria com que a concentração em água da porção profunda fosse inferior ao limite de potabilidade.
Title in English
Evolution of nitrate contamination in urban aquifers: case study in Urânia (São Paulo State, Brazil)
Keywords in English
Groundwater exploitation
Groundwater management
Groundwater modeling
Land occupation
Abstract in English
Groundwater contamination by nitrate in urban areas is a very common problem in Brazil. Until now, many studies just describe the problem associated to shallowest part of aquifers. More recently, some works have detected the presence of nitrate in the deeper portion of some important unconfined aquifers in Sao Paulo state. Considering this potential problem, the main objective of this work was to evaluate the potential impacts of urban sanitation into the Adamantina Aquifer (primary porosity, unconfined aquifer with 120 m of saturated zone thickness) in the city of Urânia, simulating different land occupation scenarios using flow and transport mathematical models, respectively MODFLOW and MT3DMS codes. The city of Urânia is totally supplied by groundwater and the sewage mains cover almost all the urban area. Both water and sewage mains are operated by the SABESP (State of Sao Paulo water company), but it is necessary to recognize an important number of private wells and also septic tanks and pit latrines operating in the city. The numerical model results could estimate the groundwater transit time from the recharge to the Adamantina Aquifer bottom (120 mbs) in 60 years. When the water wells are pumping, this time is reduced to 40 years. A big impact is expected when the city is not served by any sewage mains and all effluent is infiltrated direct into the soil. In this case, considering a concentration of 100 mg/L, the nitrate will reach the whole aquifer (including its bottom part) with 70% of the original concentration, in 60 years. Taking into the consideration that all domestic effluent is drained by the public sewage mains, the time for recovery is about 10 years for the shallower and intermediate parts of the aquifer. For the deeper part, it takes more than 90 years, but the expected concentration is < 11% of the original one, after 10 years. This permits to conclude that the construction of an efficient public sewage mains network could be a good solution in a time frame of 10 years. It is also possible to define that to dilute a constant load of nitrate of 100 mg/L in an area of 65x65 m, it is necessary to have an area of 130 m x 130 m to keep the water below the Brazilian potable standards.
 
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AMB.pdf (8.72 Mbytes)
Publishing Date
2011-01-10
 
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