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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.44.2008.tde-19122008-084523
Document
Auteur
Nom complet
Veridiana Teixeira de Souza Martins
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2008
Directeur
Jury
Babinski, Marly (Président)
Gastmans, Didier
Marques, Leila Soares
Santos, Roberto Ventura
Tassinari, Colombo Celso Gaeta
Titre en portugais
Aplicação de isótopos de Pb, Sr, H e O como traçadores da recarga e da contaminação de aqüíferos metropolitanos: um exemplo da Bacia do Alto Tietê
Mots-clés en portugais
Aqüífero
Isótopos
Recarga
Resumé en portugais
A crescente importância da questão do uso sustentável da água e a conseqüente necessidade de se diminuir a poluição e o desperdício desse reservatório terrestre, impulsionaram esse estudo. O objetivo principal do trabalho é avaliar a aplicação de indicadores isotópicos ambientais, como Sr, Pb, O e D, para estudos da origem e qualidade da água de recarga de um aqüífero, bem como do impacto da impermeabilização da superfície da cidade sobre esses indicadores. Para isso foram escolhidas duas áreas na Bacia do Alto Tietê, na Cidade de São Paulo, uma na Zona Oeste (área 1 - USP) e outra na Zona Leste (área 2 - VE), onde foram coletadas amostras de água da SABESP, de água de chuva e de poços de monitoramento, por um ano, além de sedimentos. Foram realizadas análises químicas em 390 amostras de água e 62 de solos, além de 413 análises isotópicas de H e O e 122 de Sr e Pb em água, além de 34 de Sr e Pb em sedimento. A determinação de procedimentos químicoanalíticos, para análises isotópicas de Pb e Sr em águas com baixas concentrações destes elementos, foi o primeiro resultado deste trabalho e definiu que as amostras devem ser filtradas e acidificadas, antes da evaporação, e seus resíduos devem ser dissolvidos com HCl, HNO3 e HF, para depois a amostra ser purificadas por resina de troca iônica. Todas as amostras de água subterrânea apresentaram alguma contaminação antrópica. Os poços da VE apresentaram contaminação caracterizada por altas concentrações de cloreto, sulfato e nitrato e a USP de cloreto, sulfato, amônio, sódio e fluoreto, além de elevada alcalinidade. Os lixiviados de Pb em sedimentos mostraram que há pouca interação destes com a água subterrânea e esses não foram utilizados como membros finais da mistura. As análises isotópicas (H e O) das chuvas indicaram que as precipitações da Cidade de São Paulo sofrem influência tanto do efeito quantidade, quanto das diferentes origens de massas de ar em diferentes períodos do ano. A estimativa de recarga utilizando os isótopos mostrou que a VE, mais impermeável, apresentou uma contribuição antrópica 10% (H e O) a 20% (Pb) maior do que a USP. Na USP, a recarga natural calculada por isótopos de H e O possui uma média de 70%, enquanto na VE esse valor cai para 59%. Os isótopos de Pb forneceram médias de 53% e 35%, respectivamente para USP e VE, de recarga natural. Diante dos cálculos efetuados e análises (químicas e isotópicas) concluiu-se que os isótopos de Sr não são indicados para traçar a recarga de áreas contaminadas, já que mostram pouca interação entre a rocha e a água. Os isótopos estáveis não apresentaram muita diferença entre as assinaturas de água da SABESP e das amostras mais contaminadas por esgoto e não são bons diferenciadores dessas duas fontes. Já os isótopos de Pb são bons indicadores de recarga para áreas contaminadas, porque conseguem discriminar as águas oriundas de fugas da rede da SABESP e do esgoto.
Titre en anglais
Application of isotopes of Pb, Sr, H and O as tracers for recharge and contamination of metropolitan aquifers: an example from the upper Tietê basin
Mots-clés en anglais
Groundwater
Isotopes
Recharge
Resumé en anglais
The importance of a sustainable use of water and its resultant necessity of reducing groundwater pollution and waste is the driving force of this study. The main subject is to evaluate the application of environmental isotopes, as H, O, Sr and Pb, for studying the groundwater recharge sources and its quality, as well as the impact of the surface sealing on these indicators, due to urbanization. Two areas with different occupation in São Paulo City, within the Upper Tietê Watershed, one in west zone (area 1) and other in the east zone (area 2) were chosen to do this study. In both areas, water samples were collected for a year from: monitoring wells, supply agency and rain. Sediments were also sampled during drilling. Chemical analyses were carried out in 390 water samples and 62 sediments, whereas H and O isotopic analyses were performed on 413 water samples and Pb and Sr isotopic analyses on 122 water samples and 34 sediments. This work also determined that analytical procedures for Pb and Sr isotopic analyses of groundwater samples with low Sr and Pb concentration should filter and acidify water samples prior to evaporate it, their residue should be dissolved with HCl, HNO3 and HF, before purification by ionic exchange resin. All groundwater samples showed some anthropogenic contamination. Groundwater contamination in VE is characterized by high concentrations of Cl-, SO42- and NO3-, whereas in USP of Cl-, SO42-, NO3-, Na+ and F- besides high alkalinity. The Pb leaching isotopic technique applied on sediments showed that there is low water-rock interaction and they were not used as end members for the mixing calculation. The H and O isotopic analyses indicated that precipitation in São Paulo are dependent of the amount effect and the different sources of air masses in different climate periods. The isotopic estimate of recharge indicated that VE, which has a more impermeable surface, has approximately 10% (H e O) to 20% (Pb) more anthropogenic recharge than USP. At USP the natural recharge calculated by H and O isotopes has mean value of 70%, whereas in VE this value drops to 59%. The Pb isotopes indicated a natural recharge of 53% and 35% for USP and VE, respectively. The conclusions made with the isotopic and chemical results are that: Sr isotopes are not good recharge tracers for contaminated areas with low residence time; O and H isotopes do not present significant differences between isotopic signatures from water distributed by the public supply company and most contaminated samples by sewage; Pb isotopes are good indicators of recharge tracers for contaminated areas, as they can discriminate waters from sewer leakage and public supply company waters.
 
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VTSM.pdf (24.01 Mbytes)
Date de Publication
2009-01-07
 
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