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1. IntroduçãoEste trabalho, Água subterrânea – A última gota para um planeta com sede, foi proposto na disciplina de Biologia e Geologia, insere-se no subcapítulo “Recursos geológicos – exploração sustentada” e tem como tema os recursos hidrogeológicos. O principal objectivo é reconhecer e reflectir sobre os problemas associados às disponibilidades e às necessidades de água e, em particular, a exploração de águas subterrâneas. Neste mesmo trabalho serão abordados diversos tópicos, como: - A importância vital da água - O ciclo hidrológico - A escassez de recursos hídricos - As formações hidrogeológicas - A estrutura genérica de os aquíferos - As características geológicas associadas aos aquíferos - Os critérios para a classificação dos diversos tipos de aquíferos - A exploração da água subterrânea - A poluição antrópica dos aquíferos A informação que constará neste trabalho foi obtida recorrendo ao manual escolar, às publicações da biblioteca escolar e ainda com recurso à internet. 2. A água, o seu ciclo e a escassezA água é o componente essencial à vida, desde sempre, condicionou o estabelecimento de todas as populações de seres vivos e mais particularmente das populações humanas. O Homem não consegue sobreviver mais do que alguns dias na ausência deste líquido, mesmo nas zonas mais áridas do globo os organismos precisam deste bem natural.
A água que continua a infiltrar-se atinge a zona saturada das rochas e entra na circulação subterrânea e poderá ressurgir à superfície em nascentes. O avanço das sociedades implica a utilização de grandes quantidades de recursos, nomeadamente, a água, actividades como a agricultura e a indústria levam à sua sobreexploração. Todas as necessidades das grandes cidades provocam a redução dos lençóis freáticos, secando rios. As águas subterrâneas, cujo ritmo de renovação pode necessitar de dezenas de milhares de anos, são literalmente tomadas de assalto. A existência deste recurso, parece estar comprometida nas gerações futuras, estamos perante um problema, a sua escassez. Através deste conjunto de informações, podemos perceber que as águas subterrâneas são importantes reservatórios da água doce que Homem necessita e por este motivo iremos abordar tudo o que com elas se relacione. 3. As formações hidrogeológicasComo vimos, no decorrer do ciclo da água, grande parte da água que precipita sobre a superfície continental, por acção da gravidade, começam a infiltrar-se no solo. A água que não é retida pelo solo atinge uma zona de grande concentração do soluto nas formações geológicas subjacentes, aí movimenta-se e pode ser armazenada, começando, assim, a fazer parte das águas subterrâneas. Caso a formação geológica para além de permitir a movimentação e circulação da água torne capaz o seu aproveitamento pelo Homem de uma forma economicamente rentável e ecologicamente sustentável, estamos na presença de um aquífero. Para além dos aquíferos, existem outras formações geológicas associadas à água como: os aquitardos, formação que armazena água mas que a transmite muito lentamente; os aquicludos, formação que apenas armazena água sem a transmitir; e os aquifugos, formação geológica impermeável que não armazena nem transmite água. Estas três formações distinguem-se dos aquíferos ora pelo facto de não terem a capacidade de armazenar e/ou transmitir água, ora por não proporcionarem uma exploração financeiramente viável. 4. A estrutura genérica dos aquíferosEm todos os aquíferos, de uma forma geral, é possível delimitarem-se, num alinhamento vertical, duas zonas constituintes fundamentais:
b. Zona saturada, nesta área a água ocupa todo o espaço vazio existente. É limitada, superiormente, pelo nível freático e, inferiormente, por rochas impermeáveis, como a argila e as rochas magmáticas e metamórficas na sua maioria. 5. As características dos aquíferosComo as águas subterrâneas têm como reservatórios as rochas da crosta terrestre é fundamental conhecer as características das formações geológicas que as integram e que, naturalmente, influenciam directamente os aquíferos, principalmente a sua capacidade de armazenamento. Os dois principais factores que interferem na capacidade de um aquífero armazenar água são a porosidade e a permeabilidade das rochas, como é óbvio, para que seja possível a existência de água no subsolo esta tem de conseguir atravessar e circular através das formações geológicas, ou seja, elas têm de ser porosas e permeáveis. A porosidade é calculada através da razão entre o volume de espaço vazio e o volume total da rocha e é um parâmetro que possibilita quantificar o volume máximo de água que um dado material geológico consegue armazenar, corresponde, assim, à sua saturação. Esta característica depende do tipo de rocha em questão uma vez que é influenciada pelo tamanho e forma dos grãos, pelo tamanho das fracturas e diáclases das rochas e ainda pelo grau de compactação do material rochoso. Deste modo, quanto maior for o grau de calibração dos seus grãos, maior o número e tamanho de fracturas/diáclases que possui e menor o seu grau de consolidação, maior será a porosidade de uma rocha. Posto isto, é dedutível que as rochas metamórficas e magmáticas apresentem valores baixos de porosidade porque pelo seu grau de dureza e resistência aos factores de meteorização contêm poucas fracturas onde a água possa ficar retida. Por outro lado, as rochas sedimentar são por excelência bons “armazéns” de água, mas com algumas excepções como é o caso dos calcários muito compactados. Além da porosidade, é necessário avaliar outro parâmetro – a permeabilidade – que pode ser descrito como a capacidade de um dado material geológico ser atravessado por água, é tanto maior quanto for a facilidade com que o líquido a atravessa.
A porosidade e a permeabilidade são dois parâmetros que é necessário considerar quando se procura a exploração de um aquífero. As formações que geológicas que conjuguem altos valores de permeabilidade e porosidade constituem bons aquíferos. Rochas com alta porosidade mas baixa permeabilidade, embora contenham altas quantidades de água a velocidade a que ela flui é muito baixa, o que torna insustentável a sua captação. Exemplo disto é a argila, que sendo porosa, tem poros de reduzidas dimensões e semifechados, o que lhe confere baixa permeabilidade. 6. A classificação dos aquíferos6.1. A classificação morfológica Tendo em conta o aspecto morfológico de um aquífero, este pode ser de dois tipos: livre ou confinado.
Tal com em todos os aquíferos, os livres, têm uma zona de saturação limitada, inferiormente, por material impermeável e superiormente pelo nível hidrostático. Pelo facto da água contactar de um forma directa com o ar atmosférico, essa encontra-se a uma pressão igual à atmosférica. É o tipo de aquífero mais comum e mais explorado pelo Homem, porém, são também os aquíferos que apresentam maior risco de contaminação. Um aquífero é considerado cativo quando a água se encontra limitada superiormente e inferiormente por camadas não permeáveis, por este motivo não existe, nestes casos, uma verdadeira zona de aeração, mas sim apenas um zona de recarga. Este tipo de aquíferos é alimentado lateralmente, e a sua área na totalidade corresponde à zona saturada. Por não haver contacto entre o ar e a água, esta encontra-se a uma pressão superior à normal. A água destes reservatórios, tem uma maior dificuldade em circular, o que potencia a dissolução de alguns constituintes das rochas. 6.2. A classificação quanto ao tipo de rocha armazenadora Segundo este critério, os aquíferos podem ser porosos, fracturados ou cársicos.
Os aquíferos fracturados ou fissurados são caracterizados por possuírem fracturas abertas que acumulam água, estas resultado de alguma deformação sofrida pela rocha quando submetida a esforços de natureza diversa. Os aquíferos fracturados estão associados com rochas do tipo ígneas e metamórficas, como os granitos, os gabros e os filões de quartzo. Os aquíferos cársicos formam-se em rochas carbonatadas, como os calcários e os dolomitos, a água circula por condutas que resultam do alargamento das diáclases por dissolução do carbonato de cálcio, podem chegar a formar-se grandes rios subterrâneos. Muitas vezes os aquíferos são simultaneamente de mais de um tipo, por exemplo, um granito pode ter uma zona superior muito alterada onde a movimentação da água é feita por poros e uma zona inferior de rocha são onde a circulação é feita através de fracturas. 7. A exploração dos aquíferosAntes de se iniciar o processo de captação da água de um aquífero é crucial verificar se esta exploração é viável. Para conseguirmos aferir a rentabilidade dos reservatórios subterrâneos são realizadas sondagens, onde são avaliados parâmetros como a porosidade e permeabilidade das rochas e até mesmo a existência de elementos radioactivos na região.
Caso se conclua que é exequível a exploração de um determinado aquífero são construídas as estruturas que permitem a captação da água, os vulgarmente chamados poços e furos. Os poços são utilizados na exploração de aquíferos de tipo livre, nestes casos a água está acessível ao nível hidrostático do aquífero. Quando a captação é feita num aquífero confinada, dá-se o nome de captação artesiana, como a pressão a que a água se encontrar é superior á normal a água ascende até à altura corresponde ao nível freático. Caso a captação se realize num local onde o nível freático ultrapasse o topográfico a água extravasa naturalmente, chamamos a este tipo de captação artesiana repuxante, nesta situação não é necessário um sistema que bombeie o líquido. A captação da água é directamente influenciado pela quantidade de precipitação, pelos efeitos das marés no caso dos aquíferos costeiros, pela variação da pressão atmosférica, por alteração no escoamento dos rios que recarregam os aquíferos, pela taxa de eavporatranspiração. Um dos muitos usos da água captada é o consumo humano, quer a chamada água da rede, quer a água engarrafada. 8. A composição química da água subterrâneaAs águas subterrâneas apresentam características muito próprias e que estão intimamente ligadas ao contexto geológico da zona onde se dá a sua captação, na verdade estas águas variam muito de local para local. Este tipo de água, por regra, não é pura, mas sim uma solução, muito diluída, de inúmeras substâncias. Uma vez que as águas subterrâneas permanecem longos períodos de tempo em contacto com as formações geológicas que atravessam é possível estabelecer uma relação entre as rochas com que contactaram e a sua composição química. As rochas ígneas e metamórficas fornecem água de boa qualidade com uma composição em sais reduzida. Por sua vez, as rochas sedimentares também fornecem água de boa qualidade, mas as que estão armazenadas em arenitos podem ser mais ricas em sódio, e as provenientes de rochas carbonatadas mais ricas em cálcio e magnésio. Os evaporitos, como as de sal-gema, originam águas muito salinas, impróprias para o consumo doméstico. Quanto maior for a profundidade a que se encontra a água, maior será a quantidade em sais dissolvidos que possui, isto porque estas águas seguem percursos mais longos e permanecem mais tempo em contacto com as rochas. Determinados parâmetros como a composição química e as propriedades terapêuticas de uma água permitem denominar uma água em água da nascente ou em água mineral natural; a primeira apresenta baixa concentração de sais e não tem associadas propriedades terapêuticas, por outro lado, as águas minerais naturais têm uma grande quantidade de ais dissolvidos e possuem propriedades terapêuticas. Outro parâmetro de grande importância na caracterização da água é a sua dureza. Esta propriedade exprime o ter de uma água em iões alcalino-terrosos, essencialmente iões cálcio e magnésio, deste modo vem expressa em mg/l de CaCO3. As águas duras ([CaCO3]>150 mg/l) ocasionam alguns problemas, pois devido ao calor existe a tendência a formarem-se incrustações de carbonatos, que poderão levar à destruição de canalizações e aparelhos como caldeiras. 9. A poluição da água subterrâneaApesar do seu carácter renovável, a água subterrânea é um recurso natural cada vez mais escasso, devido não só á deterioração da sua qualidade como também à sua sobreexploração. Mesmo existindo condições naturais que confiram à água características que tornam impróprias para as mais diversas utilizações, a ameaça à qualidade e quantidade de água nos aquíferos são resultado, principalmente da actividade humana, tais como: a. O uso de fertilizantes químico, nitratos e fosfatos, e pesticidas na agricultura intensiva, que são dissolvidos na chuva que se irá infiltrar. b. Os lixiviados que são libertados pela acção da chuva pelos aterros e depósitos de resíduos e que contêm substâncias poluentes. c. Lançamento no solo ou na água dos resíduos industriais, que contêm metais pesados e/ou substâncias orgânicas tóxicas. d. Fugas em depósitos de gasolina e derrames de óleos usados. f. Impermeabilização da superfície e destruição do coberto vegetal com consequente diminuição da taxa de infiltração.
A sobreexploração dos aquíferos levanta problemas como: a. A modificação das características da água, resultante da diminuição excessiva do aquífero. b. Intrusões salgadas, entrada de água salgada nos aquíferos, causadas pela diminuição da pressão da água doce no aquífero, frequente nas zonas costeiras, torna água salobra e assim não própria para uso. 10. Conclusão“Só percebemos o valor da água depois de a fonte secar” provérbio popular Água subterrânea – A última gota para um planeta com sede, mais do que um trabalho sobre conceitos científicos relacionados com a hidrologia, tais como aquíferos, os seus vários tipos, as características litológicas a eles associadas e os parâmetros de classificação das águas subterrâneas é algo que pretende alertar e reflectir para o problema da escassez deste recurso. As sociedades modernas têm vindo a utilizar este recurso natural, que existe na sua forma consumível em pequena quantidade, a uma escala cada vez maior. Para que as gerações futuras ainda tenham este líquido á disposição é necessária que a exploração se faça de uma forma sustentada. Este tipo de exploração resulta de um acordo entre a ciência, a tecnologia, a sociedade, a economia e o ambiente que visa a preservação da Terra e o cumprimento as necessidades básicas do Homem. É esperado que após a leitura do trabalho se pense à cerca de perguntas como: Quanta água subterrânea existe e como pode ser utilizada de forma sustentável?, Como pode a exploração desadequada das reservas “fósseis” de água ser identificada e gerida de forma a minimizar o seu esgotamento e as suas desastrosas consequências humanas/ecológicas?, Como podem ser protegidos da poluição os recursos de água subterrânea vulneráveis e como podem os recursos vitais poluídos ser recuperados? Depois da leitura de Água subterrânea – A última gota para um planeta com sede, todos temos a obrigação de contribuir para uma relação de harmonia entre a humanidade e a Natureza. 11. Materiais de apoioSILVA, Amparo Dias da (e outros), Terra, Universo de Vida – 1ª parte: Biologia 12º ano, 1ª edição, Porto Editora, Porto, 2001 LEMOS, Paula; REIS, Jorge; GUIMARÃES, António, Preparação para o exame nacional 2010 – 11º ano Biologia/Geologia, Porto Editora, Porto, 2009 BOVE, Philippe (e outros), Atlas do Ambiente – Análises de soluções, Le Monde diplomatique, 2007 http://hidrogeologia.no.sapo.pt/aquiferos.htm (22 de Maio de 2011) http://www.infoescola.com/hidrografia/aquifero/ (22 de Maio de 2011)
http://yearofplanetearth.org/content/downloads/portugal/brochura2_web.pdf
http://www.carisia.com.br/Hidrologia-aula2-defini-classif-e-propriedadesdosaquiferos.pdf (22 de Maio de 2011) http://www.slideshare.net/salaestudo/aquiferos-inesandreiadavidnadiafabiohugo-versao-blog-448600 (22 de Maio de 2011)
http://www.slideshare.net/carlosgomes/guas-subterrneas
http://estudante-de-biogeo-11.blogspot.com/2009/05/aguas- http://cels-bg.blogspot.com/2010/06/recursos.html (22 de Maio de 2011)
http://snirh.pt/snirh/_atlasagua/galeria/mapasweb/pt/aa1022.pdf http://e-geo.ineti.pt/bds/lexico_hidro/lexico.aspx?Termo=Diagrafia%20El%E9ctrica (22 de Maio de 2011) Outros Trabalhos Relacionados
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A água do planeta é quase na sua
maioria imprópria para o consumo humano, uma vez que 97% de toda a
água existente é salgada. Dos restantes 3%, que representam a água doce
da Terra, a maioria, 77%, está sob a forma de gelo nos glaciares, 1% é
água superficial e 22% é água subterrânea. Se excluirmos as reservas de
gelo das calotes polares e glaciares, a água doce utilizável
representa apenas 1,7% - 24,2 milhões de Km3 – da água do
planeta azul, repartida de forma desigual pelas diversas regiões
continentais. Destes 24,2 milhões de Km3 de água doce
utilizável, apenas 1% corresponde a rios e lagos, enquanto, 99%
correspondem a águas subterrâneas.
O conceito de ciclo hidrológico
está ligado ao movimento e à troca de águas nos seus diferentes
estados físicos que ocorre na hidrosfera. Este movimento
permanente deve-se à energia solar que faz com que a água da
superfície terrestre se eleve para a atmosfera, evaporação, e à
gravidade que faz com que ela condensada caia, precipitação, e
circule através de linhas de água, escoamento superficial, ou se
infiltre nos solos e nas rochas, escoamento subterrâneo. Alguma
água que precipita é devolvida à atmosfera pelo processo de
evapotranspiração. 
Num aquífero livre, existe uma
superfície em que a água contacta directamente com o ar, é a zona
de aeração; esta pode ser dividida em duas subzonas
distintas, a zona de recarga e a zona de aeração propriamente
dita, que por sua vez pode ser ainda divida em três outras regiões,
a zona de evapotranspiração, a zona intermédia e a
franja capilar. A zona de recarga corresponde à área pela qual a
água se infiltra e, desta forma, possibilita a realimentação do
aquífero, neste tipo de aquíferos são as camadas superficiais. A
zona de aeração, propriamente dita, é então constituída: pela zona de
evapotranspiração, onde se dão as trocas com a atmosfera por
evaporação directa ou por transpiração realizada pelas plantas;
pela zona intermédia, que num aquífero livre, área para a qual
passa a água que não é libertada por evapotranspiração; e
finalmente, a franja capilar, onde ocorre um intenso fluxo
ascendente a partir da zona de saturação, por
capilaridade.
