RESULTADOS
6 RESULTADOS
O banco de dados possui um total de 440 amostras de águas subterrâneas
analisadas do Estado do Rio de Janeiro, compreendendo a 61 municípios (Tabela
32 em Anexo). Porém, somente 10 municípios, totalizando 205 amostras (Tabela
10), foram estudados por possuírem o número de casos (amostras) maior ou igual
ao número de variáveis utilizadas (14) nas análises estatísticas, ou devido à sua
importância no mercado produtor de água envasada, como o município de
Petrópolis (Martins et al., 2002).
Tabela 10: Municípios do Estado do Rio de Janeiro estudados e número de amostras
analisadas (N).
Em 1997, quando teve início a análise de águas pelo Laboratório de
Caracterização de Águas na PUC-Rio, não era feita a determinação de nitrato.
Logo, em algumas amostras, para ocupar as lacunas vazias, pois as mesmas
seriam extraídas nas análises estatísticas feitas pelo programa STATISTCA 6.0,
foram colocados os valores da média da concentração de nitrato em cada
município estudado, sendo este procedimento realizado pelo próprio programa.
As 14 variáveis usadas nas análises estatísticas foram: condutividade
elétrica, Na, K, Ca, Mg, Cl-, SO4=, HCO3
-, NO3-, F-, Li, Fe, SiO2 e Br. Nos
gráficos de análise de agrupamento (dendograma), utilizando essas variáveis, foi
feita uma “linha de corte” com o objetivo de relacionar e explicar cada fator em
função das variáveis a partir dos resultados obtidos da análise fatorial e
Municípios N
Cachoeiras de Macacu 31
Casimiro de Abreu 15
Guapimirim 16
Itaperuna 28
Nova Friburgo 30
Petrópolis 12
Rio de Janeiro 14
Silva Jardim 18
Teresópolis 20
Três Rios 21
RESULTADOS 87
componentes principais de cada município estudado, verificando a validade entre
os métodos estatísticos.
Em relação ao erro do balanço iônico das 205 amostras (Figura 12), 16,1%
(33 amostras) apresentaram valores fora do limite estabelecido (± 20%),
provavelmente, por causa da baixa mineralização das águas.
Figura 12: Representação do erro do balanço iônico para as 205 amostras analisadas.
A figura 13 mostra a correlação significativa entre o somatório de ânions e
cátions das análises de água para os 10 municípios relacionados, apresentando um
balanço iônico satisfatório, pois foi encontrado R2 = 0,9162.
Figura 13: Correlação entre o somatório de ânions e cátions das análises das amostras
de águas analisadas dos 10 municípios relacionados.
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
0 50 100 150 200 250
N de amostras
Err
o d
o b
ala
nç
o iô
nic
o (
%)
y = 0,9534x + 0,0264
R2 = 0,9162
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Σ ânions
Σ c
áti
on
s
RESULTADOS 88
Para a associação entre geologia de cada município e a composição química
das águas analisadas, foram utilizados como referência:
• Águas Minerais do Estado do Rio de Janeiro (Martins et al., 2002);
• Mineralogia – Estudo dos Minerais (Peroni, 2003).
• Enciclopédia Multimídia de Minerais e Atlas de Rochas [on line]
(Machado et al., 2005).
De acordo com o Relatório Técnico – Palestra proferida pelo Sr. Georges
Popoff no 6º Congresso Brasileiro da Indústria de águas Minerais em Brasília –
18/09/96: Águas Minerais Francesas: Definição, Características e Embalagens -
as águas minerais foram classificadas em relação a sua mineralização de acordo
com o resíduo seco a 180ºC. Neste trabalho, a classificação das águas foi feita
segundo os valores da média de resíduo em cada município estudado (Tabela 11).
Tabela 11: Classificação das águas minerais em relação a sua mineralização de acordo
com a média dos valores de resíduo seco a 180ºC em cada município estudado.
De acordo com os resultados obtidos nas análises químicas e estatísticas das
amostras dos 10 municípios estudados e tendo como base os Padrões de
Potabilidade da Organização Mundial de Saúde (OMS), da Portaria 1.469/2000 do
Ministério da Saúde (Padrão de Aceitação para Consumo Humano), da Resolução
RDC Nº. 274, de setembro de 2005 da ANVISA e do Código de Águas Minerais
de 1945, pode-se caracterizar e observar a qualidade das águas destes municípios.
6.1 Cachoeiras de Macacu
As águas subterrâneas do município de Cachoeiras de Macacu apresentam-
se fracamente mineralizadas devido às baixas concentrações das espécies
analisadas (Tabela 12), podendo estar associadas à circulação rápida das águas
nos meios percolados.
Resíduo seco a 180ºC (mg/L) Classificação
< 50 muito fracamente mineralizada50 a 500 fracamente mineralizada
500 a 1000 mediamente mineralizada
1000 a 1500 mineralizada> 1500 fortemente mineralizada
RESULTADOS 89
Tabela 12: Estatística descritiva para as variáveis do município de Cachoeiras de
Macacu.
Segundo os resultados estatísticos, a partir dos gráficos de análise de
agrupamento (Figura 14) e de componentes principais para as variáveis (Figura
15), e dos resultados da análise fatorial utilizando como método de extração a
análise de componentes principais (Tabela 13), apresentados abaixo, pode-se tirar
possíveis conclusões que levaram a composição química dessas águas.
Figura 14: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Cachoeiras de Macacu.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,14 0,83 4,40 8,03
Resíduo (mg L-1
) 52,92 43,50 22,00 192,00
Dureza (mg L-1
CaCO3) 14,55 20,40 1,40 95,41
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 26,11 26,51 4,90 118,00
CE (µS cm-1
) 67,15 68,74 18,30 287,00
Na 4,80 3,03 1,30 12,20
Mg 1,36 2,02 0,10 8,70
K 1,42 0,89 0,33 3,40
Ca 5,05 7,58 0,31 27,67
Cl- 3,08 3,95 0,05 18,40
SO4= 1,89 2,55 <0,10 11,40
HCO3- 25,69 26,65 4,90 118,00
NO3- 0,57 1,01 <0,10 3,50
F- 0,06 0,07 <0,02 0,30
Li 0,002 0,002 <0,001 0,010
Fe 0,092 0,199 <0,001 0,810
SiO2 18,75 11,52 2,60 52,50
Br 0,046 0,035 <0,001 0,146
Espécies: mg L-1
Dendograma para as variáveis
Método de Ward's
Distância Euclideana
Fe
Br
NO3
Cl
F
SO4
K
Na
SiO2
Li
Ca
Mg
HCO3
CE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Dis
tância
de lig
ação
F ato r 3
F ato r 1
F ato r 2
RESULTADOS 90
Figura 15: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Cachoeiras de
Macacu.
Tabela 13: Fatores de carregamento (Factor loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Cachoeiras de Macacu.
Os três primeiro fatores explicam 72,6% da variabilidade total. O fator 1
(condutividade elétrica, Mg, Ca, HCO3-, Li e SiO2), responsável por 41,7% da
variância total, pode estar associado à presença de rochas carbonáticas, tais como
a calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3) e dolomita (CaMg(CO3)2), nas quais o
lítio substitui o íon magnésio, e as rochas calciossilicatadas, pois íon Ca2+ e a
sílica estão fortemente correlacionados (0,90). O fator 2 (SO4= e F-) contribui com
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3
CE 0,945 -0,005 0,167
Na 0,519 0,536 0,537
Mg 0,869 0,322 -0,101
K 0,411 0,489 0,226
Ca 0,953 0,208 -0,015
Cl -0,013 0,102 0,854SO4 0,462 0,742 -0,029
HCO3 0,935 0,012 0,076
NO3 -0,028 0,286 0,802F 0,515 0,747 -0,262
Li 0,863 0,197 -0,093
Fe 0,188 -0,387 -0,218
SiO2 0,840 0,284 0,104
Br 0,067 -0,175 0,521
Autovalores 5,839 2,174 2,163
Variância Total 0,417 0,155 0,154
Fator de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
CECa
HCO3
SiO2MgLi
NaF
SO4K
Fe
Br
ClNO3
F ato r 1
F ato r 2
F ato r 3
RESULTADOS 91
15,5% da variância total e pode estar relacionado com a presença de minerais
como gipso (CaSO4), distribuído nas rochas sedimentares, e fluorita (CaF2), pois o
íon Ca2+ está moderadamente correlacionado com os íons SO4= (0,57) e F- (0,63).
O fator 3 (Cl- e NO3-) corresponde a 15,4% da variância total e pode ser indicativo
de contaminação por efluentes domésticos devido à correlação dessas espécies
com o Na (0,50 e 0,82 respectivamente) (Hindi, 2001) ou por fertilizantes
agrícolas através da presença de nitrato.
Com base nos resultados do diagrama de Piper (Figura 16), águas são de
faces bicarbonatadas sódica e cálcica, nas quais essas duas faces indicariam um
enriquecimento gradativo de sódio a partir das zonas de recarga, e cloretada
sódica.
Figura 16: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Cachoeiras de Macacu (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica;
amarela - cloretada sódica).
A figura 17 mostra o gráfico de dispersão das componentes principais Fator
1 e Fator 2 para as amostras. Comparando-se com a figura 16, do diagrama de
Piper, pode-se verificar uma relação entre os grupos gerados a partir do cátion e
ânion principais e a posição das amostras no gráfico das componentes principais.
Desde modo, dentro do conjunto de amostras, o fator 1 parece ser fundamental na
separação das águas bicarbonatada cálcica, as quais apresentam concentrações
elevadas de HCO3- e concentrações de Ca maiores do que as de Na, e
bicarbonatada sódica, com baixas concentrações de HCO3- e concentrações de Na
RESULTADOS 92
maiores do que as de Ca. No grupo bicarbonatada sódica, destaca-se a amostra
1232 por possuir as maiores concentrações de Na, HCO3- e Ca. O fator 2 pode
estar relacionado à concentração de F-, onde as amostras com menor
concentração, possuem as maiores concentrações de Cl-.
Conforme a definição da ANVISA, as águas subterrâneas desse município
são consideradas como águas minerais naturais, e pelo Código de Águas Minerais,
estas são caracterizadas em fluoretada e, casualmente, fracamente radioativa na
fonte e radioativa na fonte. A radioatividade pode estar relacionada às águas que
transitam pelas fraturas das rochas graníticas.
Figura 17: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município de Cachoeiras de Macacu (Azul -
bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela - cloretada sódica).
Em relação aos limites de potabilidade (Tabela 1), pode-se observar:
pH – As amostras apresentaram pH entre 4,40 e 8,03, apresentando águas
com caráter ácido a levemente alcalinos.
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – Nenhuma das amostras ultrapassa o valor
de 500 mg L-1, logo 93,5 % das amostras são consideradas águas moles e duas
amostras, moderadamente duras.
Ferro (Fe) – Apenas duas amostras (6,5 %) ultrapassam o valor máximo
permitido (0,30 mg L-1), cabendo ressaltar que a limitação de ferro em águas
minerais se dá por razões estéticas e organo-lépticas.
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
546
587603
646
647
1018101910201021
1030
1224
1225
1232
1248
1249
1289
12901291
1292
1293
1322
1333
1334
1359
773
774
962
96716751890
1889
-4 -2 0 2 4 6 8
Fator 1
-8
-6
-4
-2
0
2
Fato
r 2
RESULTADOS 93
As concentrações obtidas para os demais íons (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-,
SO4=, NO3
- e F-1) não ultrapassam os valores recomendados. Portanto, podemos
concluir que, em geral, as águas subterrâneas do município de Cachoeiras de
Macacu são águas de boa qualidade e não apresentam riscos a saúde pública.
6.2 Casimiro de Abreu
As amostras analisadas mostram que as águas subterrâneas do município de
Casimiro de Abreu apresentam-se muito fracamente mineralizadas (Tabela 14),
possivelmente devido ao pouco tempo de residência no meio em que circulam.
Tabela 14: Estatística descritiva para as variáveis do município de Casimiro de Abreu.
Nas análises estatísticas, apresentadas pelas figuras 18 e 19 e pela tabela 15,
foi excluído o lítio, pois as amostras apresentam concentrações abaixo do limite
de detecção (<0,001 mg L-1). Logo, os resultados mostram a possível origem da
composição química dessas águas.
Váriaveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,16 0,96 5,09 8,20
Resíduo (mg L-1
) 46,79 24,39 26,40 126,00
Dureza (mg L-1
CaCO3) 17,45 16,06 4,10 53,40
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 18,52 15,88 6,10 66,30
CE (µS cm-1
) 57,13 38,37 25,30 182,00
Na 5,94 2,42 3,41 11,80
Mg 1,43 0,89 0,75 4,20
K 1,83 0,54 1,10 3,40
Ca 3,11 5,76 0,17 22,50
Cl- 11,70 19,97 0,25 73,70
SO4= 2,02 2,99 <0,10 11,70
HCO3- 20,50 14,72 7,50 66,30
NO3- 3,23 2,48 <0,10 6,99
F- 0,04 0,05 <0,02 0,19
Fe 0,298 0,852 <0,001 3,300
SiO2 16,41 8,15 8,60 40,50
Br 0,035 0,008 0,024 0,048
Li
Espécies: mg L-1
<0,001
RESULTADOS 94
Figura 18: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Casimiro de Abreu.
Figura 19: Análise de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Casimiro de Abreu.
Não foi possível preparar o gráfico tridimensional das componentes
principais para o município de Casimiro de Abreu, pois este apenas apresentou
duas componentes principais com autovalores maiores que um.
Dendograma das variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Br
NO3
SiO2
K
Na
F
HCO3
SO4
Cl
Fe
Ca
Mg
CE0
1
2
3
4
5
6
7
8
9D
istâ
ncia
de lig
ação
F ato r 1
F ato r 2
Projeção das variáveis para os fatores 1 e 2
Active
CE
Na
Mg K Ca Cl SO4
HCO3
NO3
F
Fe
SiO2
Br
-1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5
Fator 1
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
Fato
r 2
F a t o r 1
F a t o r 2
RESULTADOS 95
Tabela 15: Fatores de carregamento (Factor loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Casimiro de Abreu.
A variabilidade total de 85,0% está relacionada aos dois primeiros fatores. O
fator 1 (condutividade elétrica, Na, Mg, K, Ca, Cl-, SO4=, HCO3
-, F-, Fe e SiO2)
explica 73,9% da variância total e pode representar a dissolução de feldspatos
(Na, K e SiO2) a partir das rochas alcalinas, de minerais ferromagnesianos (Fe e
Mg), fluorita (Ca e F-), gipso (Ca e SO4=) e de rochas carbonáticas (Ca, Mg e
HCO3-), e também pode estar associado ao aerossol marinho ou a intrusão salina
(Na, Cl e SO4=), já que se trata de uma região com limites costeiros. O fator 2
(NO3-) pode ser um indicativo de contaminação por fertilizantes decorrentes das
atividades agropecuárias praticadas nesse município.
De acordo com o resultado do diagrama de Piper (Figura 20), as águas são,
em geral, bicarbonatadas e foram classificadas em bicarbonatadas sódicas,
podendo estar relacionadas à troca catiônica entre Ca e Na na zona de recarga, e
cloretada sódica e cálcica, as quais são formadas devido à salinização progressiva
das águas por causa dos tempos de residência um pouco mais longos.
Comparando-se o diagrama de Piper (Figura 20) e o gráfico de dispersão das
componentes principais Fator 1 e Fator 2 (Figura 21), verifica-se que as amostras
948 e 1000 (cloretada sódica) estão agrupadas no conjunto bicarbonatada sódica
devido às suas concentrações serem semelhantes à deste conjunto. Os fatores 1 e 2
discriminam as águas mais diluídas (bicarbonatada e cloretada sódica) das mais
concentradas (cloretada cálcica).
Variáveis Fator 1 Fator 2
CE 0,968 0,220
Na 0,805 0,325
Mg 0,954 0,130
K 0,814 0,122
Ca 0,987 0,079
Cl 0,966 0,055
SO4 0,943 0,085
HCO3 0,938 0,270
NO3 -0,062 0,854F 0,952 0,163
Fe 0,975 0,013
SiO2 0,907 0,226
Br 0,297 0,603
Autovalores 9,607 1,446
Variância total 0,739 0,111
RESULTADOS 96
Figura 20: Diagrama de Piper das amostras de águas analisadas referentes ao município
de Casimiro de Abreu (Azul - bicarbonatada sódica; amarela - cloretada sódica; cinza -
cloretadas cálcicas).
Figura 21: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisada do município de Casimiro de Abreu (Azul – bicarbonatada
sódica; amarela – cloretada sódica; cinza – cloretadas caliças).
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do cosine >= 0,00
Active
1000
10351036
1037
1083
1448
1449
948
949
950
1975
1976
2038
2039
2040
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4
Fator 1
-2
-1
0
1
2
3
Fato
r 2
RESULTADOS 97
De acordo com a ANVISA, o município de Casimiro de Abreu apresenta
águas subterrâneas definidas como sendo águas naturais (66,7%) e águas minerais
naturais. Segundo o Código de Águas Minerais, as mesmas apresentaram,
eventualmente, característica fluoretada.
Em relação aos limites de potabilidade para as 15 amostras analisadas,
apesar da fraca mineralização, pode-se concluir que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – As amostras não ultrapassam o valor de
500 mg L-1. Entretanto, 14 amostras (93,3%) são consideradas águas moles e uma
amostra, moderadamente dura.
pH – As amostras apresentaram pH entre 4,64 e 8,20, indicando a presença
de águas com caráter ácido a levemente alcalinos. Das 15 amostras analisadas, 11
apresentam caráter ácido abaixo.
Condutividade elétrica – Seus valores estão compreendidos entre 25,3 e
92,7 µS cm-1, devido ao baixo tempo de residência, podendo ser destacada uma
amostra com valor de 182,0 µS cm-1, pois se destaca das demais por possui
concentrações das espécies mais elevadas.
Ferro (Fe) – Somente uma amostra, com concentração de 3,30 mg L-1,
ultrapassa o valor máximo permitido (0,30 mg L-1), podendo estar associado à
precipitação do ferro em poços profundos, resultante da atividade das ferro-
bactérias.
Os íons restantes (Na, K, Ca, Mg, Cl-, SO4=, NO3
- e F-) possuem valores
inferiores aos recomendados. Portanto, pode-se observar que as águas
subterrâneas do município de Casimiro de Abreu são águas de qualidade variando
entre razoável a boa, podendo, em geral, ser comercializada, e não apresentam
riscos a saúde pública.
6.3 Guapimirim
Os resultados obtidos para as águas analisadas indicam que as águas
subterrâneas do município de Guapimirim são muito fracamente mineralizadas
(Tabela 16) devido à circulação rápida entre poros e fraturas percolados. As
figuras 22 e 23 e a tabela 16 apresentam as variáveis que levaram a uma provável
composição química dessas águas.
RESULTADOS 98
Tabela 16: Estatística descritiva para as variáveis do município de Guapimirim.
Figura 22: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Guapimirim.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,05 0,93 4,64 7,56
Resíduo (mg L-1
) 43,17 29,13 18,10 131,00
Dureza (mg L-1
CaCO3) 15,70 18,49 2,00 56,20
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 27,22 33,10 3,60 106,00
CE (µS cm-1
) 50,63 46,47 12,20 190,00
Na 7,37 12,69 1,60 53,90
Mg 1,27 1,38 0,17 4,21
K 1,95 1,16 0,28 4,23
Ca 4,22 5,17 0,32 15,60
Cl- 8,51 14,92 2,10 64,00
SO4= 1,40 0,65 0,50 2,43
HCO3- 28,15 32,56 4,60 106,00
NO3- 2,68 2,41 <0,10 6,41
F- 0,05 0,07 <0,02 0,25
Li 0,13 0,50 <0,001 2,00
Fe 0,016 0,016 0,002 0,051
SiO2 25,54 21,35 8,20 88,00
Br 0,047 0,103 <0,001 0,433
Espécies: mg L-1
Dendograma das variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Li
NO3
Br
K
Ca
Mg
SiO2
Fe
SO4
Cl
Na
HCO3
F
CE
0
2
4
6
8
10
12
Dis
tância
de lig
ação
Fato r 1F ato r 2
F ato r 4F ato r 3
RESULTADOS 99
Figura 23: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Guapimirim.
Tabela 17: Fatores de carregamento (Factor loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Guapimirim.
Os quatros primeiros fatores explicam 86,7% da variabilidade total dos
dados. O fator 1 (condutividade elétrica, Na, Cl, HCO3- e F-) corresponde a 34,7%
da variância total e deve explicar a existência de depósitos subterrâneos formados
pela evaporação de mares antigos ou a dissolução dos feldspatos e apatita, sendo
este último devido à correlação do íon F- com Ca (0,63) e Cl- (0,82) em áreas de
recarga. O fator 2 (Mg, K, Ca, Br), responsável por 27,8% da variância total, pode
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4
Cond 0,863 0,459 0,048 0,174
Na 0,970 0,062 0,037 0,131
Mg 0,096 0,973 -0,166 0,017
K 0,357 0,771 -0,371 -0,064
Ca 0,229 0,956 0,044 0,102
Cl 0,959 -0,089 0,071 0,095
SO4 0,627 0,158 0,129 -0,636
HCO3 0,720 0,623 0,021 0,236
NO3 -0,240 -0,240 -0,676 -0,520
F 0,863 0,440 -0,005 0,174
Li -0,043 0,161 -0,910 0,109
Fe 0,531 0,065 0,323 0,564
SiO2 0,248 0,076 -0,030 0,704Br -0,059 0,716 0,382 0,030
Autovalores 4,856 3,888 1,728 1,659
Variância total 0,347 0,278 0,123 0,119
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
NaCl
CEFHCO3SO4Fe
K
Ca
SiO2
Mg
Br
LiNO3
F ato r 1
F ato r 2
F ato r 3
F ato r 4
RESULTADOS 100
ser oriundo da dissolução dos feldspatos e biotita provenientes de gnaisses e
rochas graníticas e pode apresentar Br e Mg no resíduo. O fator 3 (Li) representa
12,3% da variância total e pode ser proveniente do feldspato associado ao quartzo.
O fator 4 (SiO2) indica 11,9% da variância total, podendo ter sua origem do
quartzo associado às águas de arenito ou, pela sua relação com o ferro na análise
de agrupamento, ser proveniente dos gnaisses.
Pode-se observar nas figuras 22 e 23 que o ferro se apresentou próximo as
variáveis do fator 1 devido à sua correlação com esses íons. Porém, na análise
fatorial, o ferro não obteve um carregamento que pudesse relacioná-lo com algum
fator. O mesmo pode ser levado em consideração para o NO3-, que apresentou
correlação negativa com HCO3- e Fe (-0,50 e -0,56 respectivamente) devido à
possível troca aniônica ocasionada por contaminação das águas em poços
profundos. O SO4= segue o mesmo raciocínio, porém estes não apresentam
correlações com nenhuma das variáveis.
As análises químicas das águas locadas no diagrama de Piper (Figura 24)
apresentaram como ânion dominante o bicarbonatado, sendo classificadas em
bicarbonatada cálcica e bicarbonatada sódica, na qual essas duas faces podem
indicar um enriquecimento gradativo de sódio a partir das zonas de recarga, e
cloretada sódica, pela possível existência de depósitos subterrâneos formados pela
evaporação de mares antigos.
De acordo com o diagrama de Piper (Figura 24) e o gráfico de dispersão das
componentes principais Fator1 e Fator 2 (Figura 25), observa-se que o fator 1
pode ser responsável pela distinção das águas em relação às maiores
concentrações de Na e HCO3-, sendo estas águas minerais naturais (F1 negativo).
O fator 2 caracteriza as águas com baixas concentrações de Mg e K.
As águas subterrâneas do município de Guapimirim são definidas como
águas naturais e, eventualmente, águas minerais naturais, sendo caracterizadas em
fluoretadas, litinadas, fracamente radioativa na fonte e radioativa na fonte. A
presença de radônio dissolvido nestas águas, podendo estar associada às rochas
graníticas, mais ricas em urânio do que as outras rochas (Cothern e Rebers, 1990).
RESULTADOS 101
Figura 24: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Guapimirim (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica).
Figura 25: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município de Guapimirim (Azul - bicarbonatada sódica;
verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica).
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
604
1366
874
875
876
171417131712
1711
1671
18861885
1884
192419252003
-8 -6 -4 -2 0 2 4
Fator 1
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Fato
r 2
RESULTADOS 102
Observa-se que uma amostra 1366 se destaca das demais por possui valores
elevados para a condutividade elétrica, Na, Cl- e HCO3-, possivelmente, por ser de
um poço de maior profundidade, com um tempo de residência maior. Para a
potabilidade dessas águas, em geral, pode-se concluir que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são classificadas como águas moles.
pH – o pH está entre 5,09 e 7,56, o que indica águas com caráter ácido a
neutro. Das amostras analisadas, 62,5% possuem pH abaixo do valor de referência
fornecido pela OMS.
Condutividade elétrica – são águas menos mineralizadas, apresentando
valores entre 12,2 e 109,0 µS cm-1, sendo destacada uma amostra (1366) com
valor de 190,0 µS cm-1, possivelmente relacionada à presença de cloreto.
As demais espécies (Na, K, Ca, Mg, Cl-, SO4=, F-, NO3
- e Fe) estão de
acordo com as normas citadas. Entretanto, observa-se que as águas subterrâneas
do município de Guapimirim são águas de qualidade variando entre razoável e
boa, estando, em geral, em condições adequadas para a comercialização, e não
colocam em riscos a saúde pública.
6.4 Itaperuna
As águas subterrâneas do município de Itaperuna são fracamente
mineralizadas (Tabela 18). Segundo Monsores et al. (2004), neste município são
encontrados aqüíferos fraturados associados às rochas gnáissicas, granulíticas e
graníticas, e aqüíferos porosos, associados a sedimentos aluvionares com
predominância de argilas, sendo estas, silicatos hidratados de alumínio contendo
certa quantidade de ferro, cálcio e magnésio (Guerra e Guerra, 1997). A possível
relação geoquímica das águas é mostrada nas figuras 26 e 27 e a tabela 19.
RESULTADOS 103
Tabela 18: Estatística descritiva para as variáveis do município de Itaperuna.
Figura 26: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Itaperuna.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,05 0,53 5,31 7,15
Resíduo (mg L-1
) 119,35 127,64 23,90 523,80
Dureza (mg L-1
CaCO3) 46,41 61,54 3,80 253,60
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 60,96 67,14 7,00 277,00
CE (µS cm-1
) 172,05 201,59 21,30 811,00
Na 12,89 13,92 1,30 54,80
Mg 4,50 4,78 0,41 18,65
K 1,60 0,88 0,44 4,01
Ca 11,05 17,41 0,83 72,77
Cl- 11,36 22,26 0,40 89,30
SO4= 9,67 20,56 0,04 107,00
HCO3- 61,88 66,61 7,00 277,00
NO3- 4,02 4,14 0,51 10,67
F- 0,18 0,24 <0,02 0,93
Li 0,009 0,018 <0,001 0,060
Fe 0,090 0,182 <0,001 0,888
SiO2 42,56 20,50 13,02 82,50
Br 0,086 0,122 <0,001 0,469
Espécies: mg L-1
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Fe
NO3
K
SiO2
Li
SO4
Na
Br
F
Cl
Ca
HCO3
Mg
CE
0
2
4
6
8
10
12
14
Dis
tância
de lig
ação
Fato r 3Fato r 4
F ato r 5
Fato r 2 F ato r 1
RESULTADOS 104
Figura 27: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Itaperuna.
Tabela 19: Fatores de carregamento (Factor loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Itaperuna.
Os cinco primeiros fatores apresentam 94,0% da variabilidade total dos
dados. O fator 1 (condutividade elétrica, Mg, Ca, Cl, HCO3-, F- e Br) representa
47,7% da variância total e pode indicar uma possível área de recarga de aqüíferos
porosos devido à presença de argilas (Ca e Mg), a dissolução de apatita e de
rochas carbonatadas. Deve, também, conter Br e Mg em seu resíduo. O fator 2
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4 Fator 5Cond 0,888 0,414 0,132 0,130 0,018
Na 0,583 0,719 0,324 -0,015 0,080
Mg 0,822 0,443 0,200 0,262 0,063
K 0,669 -0,036 0,193 0,375 0,455
Ca 0,961 0,095 0,023 0,208 0,033
Cl 0,980 0,105 0,057 0,040 0,028
SO4 0,143 0,965 0,001 -0,053 -0,049
HCO3 0,887 0,314 0,217 0,221 0,040
NO3 0,002 0,005 -0,014 -0,046 0,965F 0,856 0,107 0,425 -0,023 -0,026
Li 0,208 -0,003 0,940 -0,067 -0,043
Fe 0,145 -0,022 0,008 0,944 -0,034
SiO2 0,267 0,460 0,670 0,284 0,137
Br 0,935 0,104 0,241 -0,086 -0,008
Autovalores 6,683 2,170 1,821 1,309 1,177
Variância total 0,477 0,155 0,130 0,094 0,084
Fatores de carregamentos, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
ClCa
BrCEHCO3F
Mg
K
NaSiO2
Li
SO4
FeNO3
F ato r 1
F ato r 2
F ato r 3
F ato r 5 F ato r 4
RESULTADOS 105
(Na e SO4=) explica 15,5% da variância total, podendo ser o resultado da troca
catiônica entre Ca e Na a partir da dissolução de gipso ou indicativo de regiões
com presença de rochas sedimentares ou brechas magmáticas na zona de recarga
devido às concentrações de sulfato encontradas. O fator 3 (Li) interpreta 13,0% e
pode ser proveniente de evaporitos onde substitui o Na em pequenas quantidades.
O fator 4 (Fe) obtém 9,4% da variância total, devendo estar relacionado à
presença de argilas. O fator 5 (NO3-), relacionado com 8,4% da variância total,
pode ser indicativo de contaminação por uso de fertilizantes agrícolas.
Os resultados das análises dos íons dominantes feitas nas amostras são
apresentados na figura 28. O diagrama de Piper mostra que as águas são
predominantemente bicarbonatadas, sendo essas sódicas e cálcicas, podendo estar
relacionadas à troca catiônica entre Ca e Na na zona de recarga; cloretada sódica
(1 amostra), a formação dessa água é resultado da salinização progressiva das
águas e sulfatada sódica (1 amostra), ocorrendo devido à presença de rochas
sedimentares.
Figura 28: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Itaperuna (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica; verde claro – sulfatada sódica).
Confrontando os resultados do digrama de Piper (Figura 28) e do gráfico de
componentes principais (Figura 29), observa-se que os grupos formados no
gráfico de componentes principais se encontram um pouco dispersos devido à alta
variação nas concentrações das amostras. Logo, o fator 1 indica a distribuição das
RESULTADOS 106
amostras em relação ao HCO3-, onde as maiores concentrações estão no fator 1
negativo. O fator 2 indica a distinção das amostras em relação ao enriquecimento
de Na, sendo as maiores concentrações apresentadas no fator 2 negativo,
juntamente com o fator 1 negativo. A mostra 771, cloretada sódica, apresenta
baixas concentrações, semelhantes aos grupos bicarbonatas sódica e cálcica.
Figura 29: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município de Itaperuna (Azul - bicarbonatada sódica;
verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica; verde claro – sulfatada
sódica).
As águas desse município, segundo a ANVISA, são definidas como águas
minerais naturais e são caracterizadas, de acordo com o Código de Águas
Minerais, em fluoretada e, eventualmente, litinada, alcalino-terrosa cálcica,
bicarbonatada e sulfatada. Segundo Capucci et al. (2001) e Martins et al. (2002),
pode-se destacar a ocorrência de águas carbogasosas, captadas a pequenas
profundidades, devido à dissolução dos carbonatos, em que o gás carbônico (CO2)
é liberado.
Em relação a potabilidade das águas, observa-se que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – apresentam grau de dureza variando entre
mole e dura, podendo ser encontrados valores entre 3,8 e 252,6 mg L-1.
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
246247
308
309
402
418549
550
621
624
103910401041
10501052
11141259
13761377
771820
925
1874
175817571986
19871988
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4
Fator 1
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
Fato
r 2
RESULTADOS 107
pH – o pH está entre 5,31 e 7,17, apresentando caráter ácido a neutro.
Dentro do conjunto de amostras, 57,1% apresentam pH abaixo do valor
especificado da OMS.
Condutividade elétrica – com o aumento dos sais dissolvidos devido ao
maior tempo de residência, a condutividade apresenta valores elevados, estando
entre 21,3 e 811,0 µS cm-1.
Sulfato (SO4=) – apenas uma amostra se destaca das demais por possuir
concentração igual a 107,00 mg L-1, sendo esta caracterizada como sulfatada. Sua
variação ocorre entre 0,04 e 29,70 mg L-1.
Nitrato (NO3-) – são encontradas duas amostras que merecem atenção, pois
suas concentrações (9,74 e 10,67 mg L-1), devendo estar associadas ao uso
constante de fertilizantes, estão próximas ao valor estabelecido pela OMS (10,00
mg L-1).
Ferro (Fe) – apresenta duas amostras com concentrações iguais a 0,369 e
0,888 mg L-1 que excedem o valor permitido (0,3 mg L-1), mostrando a presença
de ambiente redutor.
Os demais íons (Na, K, Ca, Mg, Cl-, Fe e F-) obedecem aos valores
recomendados. Para a comercialização e a utilização das águas neste município,
sugere-se a realização de análises químicas, pois algumas amostras apresentam
valores de concentração acima do permitido, merecendo uma atenção especial.
6.5 Nova Friburgo
O município de Nova Friburgo apresenta águas muito fracamente
mineralizadas (Tabela 20) devido ao tempo de residência menor, portanto,
resultando em baixas concentrações para as espécies analisadas e em pequenos
valores encontrados para a condutividade elétrica. Os resultados obtidos da análise
de agrupamentos (Figura 30), análise de componentes principais (Figura 31) e
análise fatorial (Tabela 21) são apresentados a seguir.
RESULTADOS 108
Tabela 20: Estatística descritiva para as variáveis do município de Nova Friburgo.
Figura 30: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Nova Friburgo.
O fator 3 encontra-se separado devido ao valor negativo encontrado na
matriz de correlação para as variáveis F- e NO3- (-0,31). Este valor negativo indica
uma relação inversamente proporcional, ocorrendo uma possível troca aniônica
entre estas duas espécies.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 5,96 0,55 5,20 7,02
Resíduo (mg L-1
) 26,88 10,63 16,40 70,28
Dureza (mg L-1
CaCO3) 6,34 8,50 0,60 38,32
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 13,16 9,88 2,20 42,00
CE (µS cm-1
) 25,70 16,99 9,50 94,60
Na 2,48 1,47 0,52 5,70
Mg 0,43 0,40 0,08 2,16
K 0,84 0,49 0,27 2,60
Ca 1,89 2,42 0,13 11,81
Cl- 1,70 1,46 0,05 6,30
SO4= 1,15 2,47 <0,10 11,34
HCO3- 13,41 9,85 2,20 42,00
NO3- 0,56 0,42 <0,10 1,30
F- 0,03 0,04 <0,02 0,17
Li 0,001 0,001 <0,001 0,004
Fe 0,055 0,148 <0,001 0,797
SiO2 12,51 5,36 3,70 27,09
Br 0,012 0,009 <0,001 0,032
Espécies: mg L-1
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Li
SO4
F
K
Br
Fe
Cl
NO3
Na
SiO2
HCO3
Mg
Ca
CE
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Dis
tância
de lig
ação
F ato r 1
F ato r 2
RESULTADOS 109
Figura 31: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Nova Friburgo.
Tabela 21: Fatores de carregamentos (Factor loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Nova Friburgo.
Os cinco primeiros fatores contribuem com 80,0% da variabilidade total. O
fator 1 (condutividade elétrica, Mg, Ca, HCO3- e SiO2), contribuindo com 32,2%
da variância total, revela fortes associações dos elementos alcalinos-terrosos Ca e
Mg com o HCO3- e a SiO2, podendo estar associada à circulação das águas
subterrâneas através de mármores, como calcita e dolomita, e rochas graníticas e
gnaisses associados aos minerais feldspatos e quartzo, presentes possivelmente em
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4 Fator 5
Cond 0,901 -0,063 -0,357 0,007 -0,014
Na 0,420 -0,213 0,111 0,706 0,204
Mg 0,876 -0,029 -0,009 -0,075 -0,153
K 0,341 0,013 -0,632 0,587 -0,089
Ca 0,959 -0,042 -0,026 -0,003 0,025
Cl -0,414 0,236 -0,009 0,497 -0,065
SO4 0,038 -0,943 -0,067 0,048 0,036
HCO3 0,884 0,005 0,176 0,244 0,122
NO3 0,177 0,037 0,733 0,195 0,011
F 0,141 0,104 -0,815 0,080 0,170
Li -0,066 -0,921 0,135 -0,074 0,078
Fe -0,014 0,008 0,036 -0,193 -0,870SiO2 0,847 0,285 0,018 0,301 0,065
Br 0,026 0,182 0,138 0,471 -0,662
Autovalores 4,520 1,973 1,816 1,556 1,328
Variância total 0,323 0,141 0,130 0,111 0,095
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
CaSiO2
MgHCO3
CENa
K
NO3
F
Br
Fe
SO4Li
Cl
F ato r 1
F ato r 2
F ato r 3
F ato r 3
F ato r 5
RESULTADOS 110
áreas de recarga. O fator 2 (SO4= e Li), responsável por 14,1% da variância total,
deve indicar o processo de troca catiônica entre Na e Li nas águas subterrâneas
que tenham como espécies principais Na e SO4, resultantes da substituição do Ca
pelo Na na dissolução de gipso. Isto pode ocorrer devido à presença de evaporitos
onde o Li substitui o Na em pequenas quantidades. O fator 3 (NO3- e F-),
assumindo 13,0% da variância total, sugere um processo de troca iônica. A
presença de fluoretos pode indicar a percolação das águas em rochas graníticas
associadas a minerais como apatita ou fluorita. As baixas concentrações de nitrato
encontradas, variando entre 0,10 e 1,30 mg L-1, sugere o pouco uso de fertilizantes
em algumas regiões agrícolas, na quais ocorre a presença de rochas graníticas.
Logo, a água infiltrada, com certo teor de nitrato, possibilitaria a troca aniônica
com o fluoreto a partir da dissolução das rochas graníticas. O fator 4 (Na),
apresentando 11,1%, pode ser relacionado às águas que transitam pelo mineral
feldspato. O fator 5 (Fe) relata 9,5% da variância total e deve ser associado à
perda da capacidade específica de poços profundos devido à precipitação do ferro
presentes nas águas.
O diagrama de Piper (Figura 32) apresentou faces nas quais podem explicar
a formação das águas segundo os seus íons principais. As águas bicarbonatadas
sódicas e cálcicas devem ter sua origem na zona de recarga onde ocorre o
enriquecimento de sódio. As águas sulfatadas sódicas são resultantes da
substituição do Ca pelo Na proveniente da dissolução de minerais sulfatados
(gipso ou pirita), e as cloretadas sódicas poderiam ser provenientes de minerais
silicáticos como a sodalita (Na4(AlSiO4)3Cl).
O resultado dos agrupamentos do gráfico de dispersão das componentes
principais para as amostras de água analisadas (Figura 33) não pode ser
comparado com o resultado do diagrama de Piper (Figura 32) devido às águas
serem pouco mineralizadas, o que resultou na divisão dos grupos em sub-grupos e
no adensamento destes sub-grupos. Porém, algumas amostras se destacam por
apresentar maiores concentrações de certas espécies.
As águas subterrâneas do município de Nova Friburgo, de acordo com a
ANVISA, são definidas como águas naturais e águas minerais naturais, e, segundo
o Código de Águas Minerais, são, em geral, caracterizadas em fluoretada e,
eventualmente, fracamente radioativa na fonte.
RESULTADOS 111
Figura 32: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Nova Friburgo (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica; verde claro – sulfatada sódica).
Figura 33: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município de Nova Friburgo (Azul - bicarbonatada
sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica; verde claro – sulfatada
sódica).
Projection of the cases on the factor-plane ( 1 x 2)
Cases with sum of cosine square >= 0,00
Active
236
238
256
519520
592
6321143
12991467
1468
1469753754755
777
778
779
780
781
852853
860861
17301729
19261992
1993
2118
-4 -2 0 2 4 6 8
Factor 1: 33,99%
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
Facto
r 2: 15,1
3%
RESULTADOS 112
A respeito da potabilidade das águas, observa-se que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são consideradas águas moles.
pH – apresentam caráter ácido a neutro, variando entre 5,20 e 7,02. De
acordo com a norma da OMS, 73,3% estão abaixo do valor estabelecido.
Condutividade elétrica – devido à baixa mineralização dessas águas,
apresentam valores entre 9,5 e 94,6 µS cm-1.
Ferro (Fe) – apresenta uma amostra com concentração (0,797 mg L-1) acima
do valor de referência (0,3 mg L-1).
As demais espécies (Na, K, Ca, Mg, Cl-, SO4=, F- e NO3
-) estão de acordo
com os valores estabelecidos. Em geral, a boa qualidade dessas águas faz com que
sejam usadas para fins de comercialização e consumo da população.
6.6 Petrópolis
No município de Petrópolis, as águas subterrâneas apresentam-se muito
fracamente mineralizadas (Tabela 22), devido à circulação rápida entre as fraturas
das rochas. As figuras 34 e 35 e a tabela 23 mostram a possível relação entre a
geologia do município e a composição química das águas.
Tabela 22: Estatística descritiva para as variáveis do município de Petrópolis.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,41 0,92 5,20 7,89
Resíduo (mg L-1
) 41,50 21,99 15,50 81,90
Dureza (mg L-1
CaCO3) 18,84 18,28 3,50 57,90
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 28,06 24,04 5,70 90,30
CE (µS cm-1
) 49,13 34,74 8,00 113,00
Na 4,91 3,00 1,87 10,61
Mg 1,34 1,11 0,27 4,00
K 1,49 0,92 0,28 3,74
Ca 5,26 5,91 0,57 20,00
Cl- 2,75 2,26 0,34 8,21
SO4= 1,70 1,76 0,15 6,04
HCO3- 30,33 25,80 5,70 90,30
NO3-
2,25 2,55 <0,02 8,67
F- 0,08 0,08 <0,02 0,30
Li 0,002 0,005 <0,001 0,019
Fe 0,186 0,368 0,008 1,300
SiO2 22,04 11,45 8,20 41,60
Br 0,019 0,021 0,000 0,080
Espécies: mg L-1
RESULTADOS 113
Figura 34: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Petrópolis.
Figura 35: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Petrópolis.
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Li
F
SO4
Ca
HCO3
Na
Cl
NO3
K
Br
Fe
SiO2
Mg
CE
0
2
4
6
8
10
Dis
tância
de lig
ação
F ato r 1
F ato r 2
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principal
Ca
NaHCO3SiO2
F
CE
SO4Li
K
MgFeBr
Cl
NO3
F ato r 1
F ato r 4
F ato r 2
F ato r 3
RESULTADOS 114
Tabela 23: Fatores de carregamentos (Factor Loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Petrópolis.
A variabilidade total de 89,8% pode ser associada aos quatro primeiros
fatores. O fator 1 (condutividade elétrica, Na,Ca, SO4=, HCO3
-, F-, Li e SiO2)
explica 45,3% da variância total e indica a presença de gnaisses e granitos,
associados ao quartzo. O lítio pode ter origem dos pegmatitos e dos minerais
portadores de lítio (turmalina e petalita). O fator 2 (Mg, Fe e Br), representando
24,1% da variância total e pode ser proveniente de minerais ferromagnesianos
como a biotita, que está associada à presença de gnaisses, e o Mg e Br podem ser
encontrados no resíduo como brometo de magnésio. Os fatores 3 (Cl-) e 4 (NO3-),
responsáveis por 11,0% e 9,4% da variância total, respectivamente, devem estar
relacionados com a contaminação por efluentes domésticos e fertilizantes
agrícolas.
O diagrama de Piper (Figura 36) mostra o bicarbonato como íon dominante.
Apresenta faces bicarbonatadas sódica e cálcica, indicando um aumento gradativo
de sódio em áreas de recarga devido à possível captação de água em poços de
pequena profundidade, e uma única amostra cloretada sódica, devendo estar
relacionada às rochas silicáticas.
De acordo com o resultado do gráfico de componentes principais (Figura
37), o fator 1 pode representar a separação das amostras relacionada às
concentrações de sódio (fator 1 positivo) e cálcio (fator 1 negativo). O fator 2
discrimina as águas bicarbonatadas cálcicas em diluídas (fator 2 negativo) e
concentradas (fator 2 positivo).
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4
Cond 0,716 0,670 0,144 0,113
Na 0,962 0,153 0,169 -0,061
Mg 0,478 0,815 0,289 -0,057
K 0,650 0,005 0,333 0,561
Ca 0,940 0,225 -0,126 0,090
Cl -0,057 0,230 0,773 0,072
SO4 0,741 0,085 -0,319 0,056
HCO3 0,965 0,055 -0,048 -0,051
NO3 -0,077 0,044 0,004 0,977F 0,814 0,213 -0,455 -0,023
Li 0,738 -0,045 -0,555 0,025
Fe 0,055 0,971 0,108 -0,036
SiO2 0,812 0,421 0,216 -0,033
Br 0,065 0,978 -0,022 0,108
Autovalores 6,337 3,375 1,536 1,323
Variância total 0,453 0,241 0,110 0,094
RESULTADOS 115
Figura 36: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Petrópolis (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica).
Figura 37: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município de Petrópolis (Azul - bicarbonatada sódica;
verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica).
As águas desse município são águas naturais e águas minerais naturais com
características fluoretada e, eventualmente, litinada e fracamente radioativa na
fonte.
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
499 50015511552
15531554
1042
1647
1953
19642007
2008
-6 -4 -2 0 2 4
Fator 1
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Fato
r 2
RESULTADOS 116
Para a potabilidade dessas águas, conclui-se que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são consideradas, em geral, águas moles.
pH – apresentam caráter ácido, variando entre 5,20 e 7,89. Segundo o limite
referencial da OMS, 7 amostras estão abaixo do valor estabelecido.
Condutividade elétrica – variando entre 8 e 113 µS/cm, indica águas menos
mineralizadas devido à pequena quantidade de sólidos dissolvidos causados por
águas de circuito rápido (pequeno tempo de residência).
Lítio (Li) – apenas uma amostra com concentração de 0,019 mg L-1 foi
caracterizada como litinada.
Ferro (Fe) – apresenta uma amostra com concentração de 1,300 mg L-1,
acima do valor de referência (0,3 mg L-1).
As outras espécies (Na, K, Ca, Mg, Cl-, SO4=, F- e NO3
-) apresentam-se de
acordo com os valores permitidos, sendo essas águas de boa qualidade, podendo
ser utilizadas para fins comerciais e de consumo.
6.7 Rio de Janeiro
As águas subterrâneas do município do Rio de Janeiro são fracamente
mineralizadas (Tabela 24) por causa dos tempos de residência mais longos. A
composição química das águas relacionada com a possível geologia é mostrada
pelas análises estatísticas nas figuras 38 e 39 e pela tabela 25.
Tabela 24: Estatística descritiva para as variáveis do município do Rio de Janeiro.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,23 0,80 4,54 7,78
Resíduo (mg L-1
) 93,87 60,08 23,80 256,00
Dureza (mg L-1
CaCO3) 28,61 39,55 4,20 144,00
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 31,14 39,18 7,40 142,00
CE (µS cm-1
) 131,86 94,92 21,20 388,00
Na 15,06 7,62 2,50 29,50
Mg 2,09 1,56 0,30 6,03
K 2,78 2,78 0,18 11,61
Ca 8,00 13,91 0,67 50,60
Cl- 15,81 9,53 0,25 37,60
SO4= 10,88 8,97 1,20 36,80
HCO3- 31,14 39,18 7,40 142,00
NO3- 6,36 3,93 0,70 12,90
F- 0,66 1,03 <0,02 3,80
Li <0,001 <0,001 <0,001 0,003
Fe 0,080 0,104 <0,001 0,370
SiO2 20,98 12,86 3,90 40,30
Br 0,147 0,300 <0,001 1,163
Espécies: mg L-1
RESULTADOS 117
Figura 38: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município do Rio de Janeiro.
O fator 3 representa uma correlação inversa entre o ferro e o nitrato,
explicitada na matriz de correlação. A presença de nitrato indica um meio
oxidante, na qual o ferro estaria presente como Fe(III) pouco solúvel, dando
origem a esta correlação inversa.
Figura 39: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município do Rio de Janeiro.
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Br
Fe
NO3
SiO2
Li
Mg
K
SO4
Cl
Na
HCO3
Ca
F
CE
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10D
istâ
ncia
de lig
ação
F ato r 1
F ato r 2F ato r 3
Fato r 4
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
SO4
Cl
CE FK
Ca
Na
HCO3Mg
BrSiO2
Fe
NO3
Li
F ato r 1F ato r 3
F ato r 2
F ato r 4
RESULTADOS 118
Tabela 25: Fatores de carregamentos (Factor Loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município do Rio de Janeiro.
A variabilidade total dos dados de 85,5% é explicada pelos quatro primeiros
fatores. O fator 1 (condutividade elétrica, Na, K, Ca, Cl-, SO4=, HCO3
- e F-),
responsável por 42,5% da variância total, tende a explicar processos diferentes
para essas variáveis. A presença de Na, Cl- e SO4= podem ser proveniente da
intrusão salina ou do aerossol marinho, influenciando na condutividade. Pode
representar a passagem da água por rochas carbonáticas e gnaisses de composição
cálcio-alcalina. A forte correlação entre Ca e F- (0,80) sugere a ocorrência de
veios de fluorita. O fator 2 (Mg e Li) representa 18,1% da variância total e deve
estar direcionado a presença de gnaisses ou rochas carbonáticas as quais o lítio
substitui o íon Mg, o qual se associa a biotita. O fator 3 (NO3- e Fe), compreende a
14,7% da variância total e parece ser indicativo da contaminação das águas por
fertilizantes agrícolas em poços profundos devido à mobilidade do nitrato em
fluxos subterrâneos, difundindo-se através do meio fraturado. O fator 4 (SiO2)
limitasse a 10,2% da variância total e poder ter sua origem a partir das gnaisses, a
qual está relacionada aos minerais silicatados (feldspatos e quartzo).
O diagrama de Piper (Figura 40), para a maioria das amostras, apresenta
como íon principal o cloreto, sendo de face cloretada sódica, podendo essa estar
relacionada à intrusão salina ou ao aerossol marinho e, também, faces
bicarbonatadas sódica e cálcica, sugerindo uma troca iônica entre Ca e Na nas
áreas de recarga.
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4
Cond 0,843 0,439 0,065 0,147
Na 0,753 -0,088 -0,042 0,503
Mg 0,441 0,807 -0,052 0,134
K 0,872 0,033 0,064 -0,134
Ca 0,774 0,550 0,173 -0,035
Cl 0,902 -0,030 -0,250 0,118
SO4 0,955 0,051 0,038 -0,131
HCO3 0,739 0,587 0,081 0,207
NO3 0,153 0,043 -0,947 -0,148
F 0,856 0,101 0,219 0,117
Li -0,144 0,952 0,008 0,163
Fe 0,133 0,152 0,873 -0,093
SiO2 0,117 0,249 -0,017 0,911Br 0,181 -0,159 0,483 -0,372
Autovalores 5,948 2,531 2,054 1,424
Variância total 0,425 0,181 0,147 0,102
RESULTADOS 119
Comparando o gráfico de dispersão das componentes principais (Figura 41)
e o diagrama de Piper (Figura 40), observa-se a separação dos grupos segundo os
íons principais, porém o grupo bicarbonatada cálcica se encontra separado devido
à diferença nos valores encontrados para as variáveis. Os grupos bicarbonatada
sódica e cloretada sódica possuem valores semelhantes, por isso a sua
proximidade, podendo ser destacadas algumas amostras. Logo, o fator 1 diferencia
as águas em relação à concentração de bicarbonato e cloreto, sendo que as águas
bicarbonatadas, com concentração elevada, são encontradas no fator 1 positivo,
enquanto as diluídas e cloretadas, no fator 1 negativo, sendo estas sódicas. O fator
2 consiste na distinção das amostras referentes às concentrações de Li e Mg,
observando, apesar das concentrações constantes de Li, que a amostra 325 se
destaca das demais por possuir maior concentração de Li e Mg (fator 1 negativo),
enquanto as demais possuem concentrações abaixo do limite de detecção (<0,001
mg L-1).
Figura 40: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
do Rio de Janeiro (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica).
RESULTADOS 120
Figura 41: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município do Rio de Janeiro (Azul - bicarbonatada
sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica).
As águas subterrâneas do município do Rio de Janeiro são definidas como
águas minerais naturais e caracterizadas em fluoretada. Em relação a potabilidade,
demonstram:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são consideradas águas moles a
moderadamente duras, com valores em torno de 4,2 e 144,0 mg L-1.
pH – são encontrados valores entre 4,54 e 7,78, apresentando um caráter
ácido a neutro. Segundo o limite referencial da OMS, 8 amostras estão abaixo do
valor estabelecido.
Condutividade elétrica – apresenta valores entre 21,2 e 388,0 µS/cm,
indicando águas mais mineralizadas devido à presença de cloretos, indicando uma
intrusão salina ou a presença do aerossol marinho.
Fluoreto (F-) – nas 14 amostras analisadas, duas apresentaram concentrações
(1,86 e 3,80 mg L-1) superiores ao valor estabelecido pela OMS (1,5 mg L-1).
Nitrato (NO3-) – foram relacionadas 3 amostras que merecem atenção por
apresentarem concentrações próximas ou superiores ao valor de referência da
OMS (10,0 mg L-1). As concentrações entre 8,80 e 12,90 mg L-1 pode ser
indicativo da contaminação das águas em poços superficiais devido ao lançamento
de esgoto e aos fertilizantes agrícolas.
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
325
377378
1514
1283
1314
1336
881
985
1835
18341833
17261658
-6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
Fator 1
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4F
ato
r 2:
RESULTADOS 121
Portanto, as águas subterrâneas do município do Rio de Janeiro mostram a
necessidade da realização de análises químicas dada à ocorrência de amostras com
concentrações de fluoreto e nitrato acima do permitido. Em geral, são águas que
apresentam certa salinidade, podendo estar inadequadas ao consumo da população
e comercialização.
6.8 Silva Jardim
No município de Silva Jardim, as águas subterrâneas apresentam-se muito
fracamente mineralizadas (Tabela 26), possivelmente, devido à existência de
montanhas, tendo nas proximidades destas zonas de recarga de aqüíferos. Os
resultados para a análise de agrupamento das variáveis (Figura 42), análise de
componentes principais (Figura 43) e análise fatorial (Tabela 27) são mostrados a
seguir.
Tabela 26: Estatística descritiva para as variáveis de município de Silva Jardim.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,24 0,75 5,25 7,34
Resíduo (mg L-1
) 40,92 24,60 23,10 124,00
Dureza (mg L-1
CaCO3) 8,63 10,75 1,99 47,80
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 17,04 17,61 4,50 79,30
CE (µS cm-1
) 48,48 38,96 20,00 180,00
Na 5,42 4,20 2,42 20,30
Mg 0,66 0,44 0,23 1,70
K 1,82 0,64 1,10 3,06
Ca 2,37 3,81 0,36 16,30
Cl- 5,23 3,93 1,90 15,80
SO4= 2,21 2,36 0,05 8,70
HCO3- 18,01 21,34 4,50 96,80
NO3- 0,73 0,74 <0,02 1,80
F- 0,12 0,22 <0,02 0,75
Li <0,001 <0,001 <0,001 0,001
Fe 0,041 0,053 0,004 0,217
SiO2 19,09 9,01 4,80 41,90
Br 0,020 0,028 <0,001 0,117
Espécies: mg L-1
RESULTADOS 122
Figura 42: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Silva Jardim.
Figura 43: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Silva Jardim.
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Br
SO4
Cl
Fe
Li
NO3
SiO2
K
F
Mg
HCO3
Ca
Na
CE
0
2
4
6
8
10
12D
istâ
ncia
de lig
ação
Fato r 1
F ato r 2
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
HCO3CaNa
CE
Mg
SiO2
F
K
ClSO4Fe
Br
Li
NO3F ato r 1
F ato r 2
F ato r 3
F ato r 3
RESULTADOS 123
Tabela 27: Fatores de carregamentos (Factor Loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Silva Jardim.
Os três primeiros fatores explicam 75,6% da variabilidade total dos dados.
O fator 1 (condutividade elétrica, Na, Mg, Ca, HCO3- e F-), indicando 36,9% da
variância total, deve explicar um aumento gradativo de Na nas áreas de recarga
pela dissolução das rochas carbonáticas (calcita e dolomita) e a presença de rochas
graníticas contendo minerais como fluorita ou apatita, visto que Ca e F
apresentam uma correlação moderada (0,56). O fator 2 (Cl, SO4 e Br), contribui
com 22,8% da variância total e sugere a circulação da água por um depósito
subterrâneo formados pela evaporação de mares antigos. O fator 3 (K e Li),
responsável por 15,9% da variância total, tende a relacionar a presença de lítio aos
pegmatitos (rochas ígneas), nos quais esse elemento está associado ao quartzo,
feldspatos e aos minerais portadores de lítio.
O diagrama de Piper (Figura 44) mostra a predominância do íon
bicarbonato, com faces bicarbonatadas sódica e cálcica, que pode ser explicada
pelo fator 1, e cloretada sódica, explicada pelo fator 2.
Os resultados do diagrama de Piper (Figura 44) e do gráfico de dispersão
das componentes principais (Figura 45) não podem ser comparados devido às
águas apresentarem, em geral, baixa mineralização, proporcionando a divisão dos
grupos em sub-grupos e num adensamento destes sub-grupos. Algumas amostras
se destacam por apresentar maiores concentrações de certas espécies do que as
demais.
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3
Cond 0,811 0,474 0,249
Na 0,866 0,373 0,065
Mg 0,702 0,588 -0,095
K 0,379 -0,098 0,764Ca 0,918 0,068 0,268
Cl 0,183 0,893 -0,056
SO4 0,097 0,867 0,054
HCO3 0,962 0,116 0,104
NO3 -0,509 0,055 -0,014
F 0,707 -0,119 -0,083
Li -0,343 -0,154 0,817Fe 0,107 -0,041 0,670
SiO2 0,636 0,253 0,541
Br -0,113 0,891 -0,258
Autovalores 5,160 3,186 2,231
Variância total 0,369 0,228 0,159
RESULTADOS 124
Figura 44: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Silva Jardim (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica).
Figura 45: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas do município de Silva Jardim (Azul - bicarbonatada sódica;
verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica).
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
276
277
563
564
565566
567
1013
1353
926
946947
979
9891724
1717
1642
2117
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4
Fator 1
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Fato
r 2
RESULTADOS 125
As águas subterrâneas do município de Silva Jardim são, em geral, águas
minerais naturais, caracterizadas em fluoretada. Para a potabilidade destas águas,
destaca-se:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são consideradas águas moles.
pH – seus valores estão entre 5,25 e 7,34, mostrando um caráter ácido a
neutro. Segundo os resultados, 50,0% das amostras estão abaixo do valor
estabelecido pela OMS.
Condutividade elétrica – compreende os valores entre 20,0 e 180,0 µS cm-1,
indicando águas menos mineralizadas.
Com base nos resultados, as espécies analisadas apresentam valores dentro
dos limites permitidos, tornando as águas de boa qualidade. Em geral, não
apresentam riscos á população, mostrando-se favoráveis ao consumo e
comercialização.
6.9 Teresópolis
As águas subterrâneas do município de Teresópolis mostram-se muito
fracamente mineralizadas (Tabela 28) devido à pequena quantidade de sólidos
dissolvidos promovidos pela rápida circulação da águas pelas fraturas das rochas.
As figuras 46 e 47 e a tabela 29 mostram os resultados obtidos nas análises
estatísticas em relação à composição química e a possível geologia do município.
Tabela 28: Estatística descritiva para as variáveis do município de Teresópolis.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,10 0,92 4,22 7,54
Resíduo (mg L-1
) 32,31 12,18 16,38 65,20
Dureza (mg L-1
CaCO3) 14,62 15,36 0,04 52,00
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 32,09 24,89 7,00 99,70
CE (µS cm-1
) 34,61 19,23 9,45 86,50
Na 5,05 3,48 0,63 13,30
Mg 0,49 0,42 0,07 1,60
K 1,38 0,61 0,11 2,40
Ca 4,71 5,53 0,05 20,30
Cl- 1,74 2,54 0,20 11,60
SO4= 0,72 0,75 0,04 2,52
HCO3- 32,39 25,08 7,00 99,70
NO3- 0,78 0,79 0,05 2,60
F- 0,21 0,50 <0,02 2,25
Li 0,002 0,004 <0,001 0,013
Fe 0,195 0,702 0,005 3,170
SiO2 20,28 10,08 6,90 38,40
Br 0,016 0,015 <0,001 0,063
Espécies: mg L-1
RESULTADOS 126
Figura 46: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Teresópolis.
Figura 47: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Teresópolis.
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Diatância Euclideana
Br
Fe
NO3
Cl
K
SO4
Mg
HCO3
Li
Na
F
SiO2
Ca
CE
0
2
4
6
8
10
12
14
16D
istâ
ncia
de lig
ação
F ato r 1
F ato r 2
F ato r 3
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes Principais
NaCE
F
CaLiHCO3
SiO2
K
Mg
SO4
Fe
Cl
Br
NO3
v
RESULTADOS 127
Tabela 29: Fatores de carregamentos (Factor Loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Teresópolis.
Os cinco primeiros fatores explicam 84,4% da variabilidade total. O fator 1
(condutividade elétrica, Na, Ca, F-, Li e SiO2) explica 33,0% da variância total e
pode ser interpretado pela circulação rápida da água em granitos e gnaisses
(feldspatos e quartzo). O fator 2 (Mg e SO4), contribuindo com 18,4%, pode
representar a presença de rochas sedimentares associadas a minerais como
epsomita (MgSO4.7H2O), o qual origina-se em depósitos de evaporitos ricos em
Mg e pode estar depositado como uma eflorescência sobre as rochas em
conseqüência da evaporação das águas. O fator 3 (Fe e Br), representando 12,9%
da variância total. O fator 4 (NO3-) indica 10,2% da variância total e pode estar
associado ao uso de fertilizantes agrícolas, uma vez que muitas destas fontes são
localizadas em áreas rurais. O fator 5, inversamente associado ao Cl- e
responsável por 9,9% da variância total, deve representar a substituição deste
ânion por outro, no entanto, tal substituição não fica explicitada uma vez que a
este fator não aparece outro ânion com carregamento positivo elevado.
Com base nos resultados do diagrama de Piper (Figura 48), as águas
apresentam faces bicarbonatada sódica e cálcica, podendo indicar zonas de
recarga com um enriquecimento de sódio, cloretada sódica, bicarbonatada
potássica, associada aos silicatos alcalinos ou aos fertilizantes, e bicarbonatada
magnesiana, originada a partir das rochas sedimentares.
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4 Fator 5
Cond 0,860 -0,008 0,060 0,226 0,226
Na 0,898 0,232 0,062 -0,285 -0,131
Mg 0,086 0,830 0,195 0,035 0,197
K 0,267 0,543 -0,214 0,489 0,276
Ca 0,796 0,304 0,095 0,114 0,233
Cl -0,158 -0,039 0,050 0,108 -0,913SO4 0,085 0,826 -0,010 0,035 -0,417
HCO3 0,662 0,640 0,055 -0,256 0,193
NO3 -0,205 0,020 0,118 0,881 -0,183
F 0,885 -0,293 0,073 -0,058 0,013
Li 0,745 0,315 0,045 -0,358 -0,109
Fe -0,072 -0,071 -0,883 -0,171 0,076
SiO2 0,702 0,397 0,034 -0,133 0,238
Br -0,114 -0,046 -0,946 0,106 -0,023
Autovalores 4,620 2,575 1,803 1,430 1,390
Variância total 0,330 0,184 0,129 0,102 0,099
RESULTADOS 128
Figura 48: Diagrama de Piper das amostras de água analisadas referentes ao município
de Teresópolis (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica; preto - bicarbonatada magnesiana; ouro - bicarbonatada potássica).
Figura 49: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas referentes ao município de Teresópolis (Azul -
bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica; preto -
bicarbonatada magnesiana; ouro - bicarbonatada potássica).
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma do quadrado do coseno >= 0,00
Active
443
640
1180
1243
1251
1276
1277
1300
1357
1361
13621474
1480
1481
1747
1746
1716
1706
1705
1681
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Fator 1
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
Fato
r 2
RESULTADOS 129
A figura 49 mostra o gráfico de dispersão das componentes principais Fator
1 e Fator 2 para as amostras. Comparando-se com o diagrama de Piper (Figura
48), pode-se verificar uma relação entre os grupos gerados a partir do cátion e
ânion principais e a posição das amostras no gráfico das componentes principais.
O fator 1 distribui as águas de acordo com as concentrações de Na, sendo estas
bicarbonatadas ou cloretadas apresentam-se mais diluídas (fator 1 positivo), e Ca,
sendo bicarbonatadas mais concentradas (fator 1 negativo). O fator 2 corresponde
à presença de SO4=, estando, em geral, as amostras mais concentradas no fator 2
positivo.
As águas subterrâneas do município de Teresópolis são definidas como
águas naturais e águas minerais naturais, sendo estas caracterizadas em fluoretada
e, eventualmente, litinada, fracamente radioativa e radioativa na fonte. Entretanto,
em relação à potabilidade dessa águas, conclui-se que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são consideradas, em geral, águas moles.
pH – estão entre 4,22 e 7,54, demonstrando um caráter ácido a neutro.
Conforme os resultados, 70,0% das amostras possuem o pH inferior ao valor
estabelecido pela OMS.
Condutividade elétrica – seus valores estão entre 9,5 e 86,5 µS cm-1,
ocasionados pela pequena quantidade de sólidos dissolvidos.
Fluoreto (F-) – a amostra 1746 se destaca das demais por ter concentração
de 2,25 mg L-1, acima do valor de referência da OMS.
Ferro (Fe) – apenas uma amostra apresentou concentração (3,170 mg L-1)
superior ao limite recomendado (0,3 mg L-1).
A outras espécies apresentam-se dentro dos limites permitidos, tornando as
águas de boa qualidade. Em geral, não apresentam riscos saúde pública, podendo
ser consumidas e comercializadas.
6.10 Três Rios
No município de Três Rios, a partir dos resultados obtidos, as águas
subterrâneas mostram-se fracamente mineralizadas (Tabela 30) devido ao maior
tempo de residência. Os resultados das análises estatísticas são apresentados pelas
figuras 50 e 51 e a tabela 31.
RESULTADOS 130
Tabela 30: Estatística descritiva para as variáveis do município de Três Rios.
Figura 50: Dendograma envolvendo as variáveis analisadas nas amostras de água do
município de Três Rios.
Variáveis Média Desvio Padrão Minímo Máximo
pH 6,74 0,83 4,37 7,71
Resíduo (mg L-1
) 98,43 51,88 23,80 209,00
Dureza (mg L-1
CaCO3) 53,24 42,66 3,08 178,00
Alcalinidade (mg L-1
CaCO3) 75,70 54,89 1,20 231,00
CE (µS cm-1
) 139,00 81,77 21,10 313,00
Na 13,81 13,79 2,09 62,90
Mg 4,12 3,47 0,50 15,20
K 2,81 1,39 0,85 5,24
Ca 14,41 12,02 0,41 46,30
Cl- 4,41 6,71 0,09 29,00
SO4= 4,20 3,61 0,09 13,80
HCO3- 83,32 57,50 1,20 231,00
NO3- 1,87 1,80 <0,02 6,00
F- 0,22 0,20 <0,02 0,77
Li 0,005 0,008 <0,001 0,026
Fe 0,822 2,616 <0,001 11,900
SiO2 39,82 20,87 7,77 87,70
Br 0,025 0,014 <0,001 0,057
Espécies: mg L-1
Dendograma para as variáveis
Método de Ward̀ s
Distância Euclideana
Br
Fe
F
NO3
SiO2
Li
K
Cl
Ca
Mg
SO4
HCO3
Na
CE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Dis
tância
de L
igação
Fato r 2 F ato r 1 Fato r 3 Fato r 4
RESULTADOS 131
Figura 51: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1, Fator 2 e Fator 3
para as variáveis analisadas nas amostras de água do município de Três Rios.
Tabela 31: Fatores de carregamentos (Factor Loadings) com rotação Varimax para as
variáveis analisadas nas amostras de água do município de Três Rios.
A variabilidade total dos dados de 75,2% é explicada pelos quatro primeiros
fatores. O fator 1 (Mg, K, Ca, Li e SiO2) representa 26,2% da variância total e
pode estar associado à presença de gnaisses e migmatitos, relacionados aos
feldspatos, biotita, quartzito e rochas calciossilicáticas. O lítio pode ser encontrado
em pegmatitos, nos quais está associado ao quartzo. O fator 2 (condutividade
elétrica, Na e HCO3), explicando 24,6% da variância total, deve indicar o
Variáveis Fator 1 Fator 2 Fator 3 Fator 4
Cond 0,394 0,815 0,033 -0,010
Na 0,047 0,892 -0,249 0,059
Mg 0,702 0,404 0,389 -0,192
K 0,729 0,191 -0,302 0,341
Ca 0,755 0,468 0,259 -0,101
Cl 0,646 0,232 -0,027 -0,486
SO4 0,172 0,626 0,076 0,012
HCO3 0,260 0,862 0,201 0,144
NO3 -0,096 -0,440 0,723 0,147
F 0,211 0,325 0,852 0,050
Li 0,805 0,097 -0,051 -0,001
Fe -0,136 0,035 -0,043 -0,795SiO2 0,729 0,155 0,401 0,184
Br 0,097 -0,186 -0,083 -0,782
Autovalores 3,528 3,438 1,841 1,726
Variância total 0,252 0,246 0,131 0,123
Fatores de carregamento, Fator 1 vs. Fator 2 vs. Fator 3
Rotação: Varimax normalizada
Extração: Componentes principais
F
NO3Mg
SiO2
HCO3
CaSO4CE
Cl
Li
FeBr
Na K
F ato r 1
F ato r 2 F ato r 3
F ato r 4
RESULTADOS 132
processo de dissolução dos minerais citados no fator 1 e rochas carbonatadas em
uma área de recarga onde ocorra um possível aumento na concentração de sódio
proveniente do feldspato. O fator 3 (NO3- e F-), responsável por 13,1% da
variância total, representa processos distintos. Apesar das concentrações de nitrato
encontradas, variando entre 0,10 e 6,00 mg L-1, possivelmente, deve estar
associada à contaminação por fertilizantes agrícolas e a presença de fluoreto,
correlacionado moderadamente com o Ca (0,51), pode indicar a percolação das
águas pelos minerais apatita (rochas) e fluorita (fraturas). O fator 4 (Fe e Br),
compreendendo a 12,3 % da variância total.
O diagrama de Piper (Figura 52) apresenta faces bicarbonatas cálcicas e
sódicas, relacionadas às áreas de recarga, e bicarbonatada magnesiana (1 amostra),
sendo possivelmente devido à presença de gnaisses e migmatitos na zona de
recarga.
Figura 52: Diagrama de Piper das amostras de água analisada referentes ao município
de Três Rios (Azul - bicarbonatada sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarela -
cloretada sódica; preto - bicarbonatada magnesiana; cinza - cloretada cálcica).
O gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 (Figura
53) mostra a separação em relação às amostras diluídas e concentradas para as
espécies Na, Ca e HCO3-. No fator 1 negativo, encontra-se as amostras mais
concentradas, e no fator 1 positivo, as mais diluídas. Logo, podem-se distinguir
grupos a partir do cátion e ânion dominantes, conforme o diagrama de Piper
(Figura 52).
RESULTADOS 133
Figura 53: Gráfico de dispersão das componentes principais Fator 1 e Fator 2 para as
amostras de água analisadas referentes ao município de Três Rios (Azul - bicarbonatada
sódica; verde - bicarbonatada cálcica; amarelo - cloretada sódica; preto - bicarbonatada
magnesiana; cinza – cloretada cálcica).
As águas subterrâneas do município de Três Rios são definidas como águas
naturais minerais, caracterizadas em fluoretada e, eventualmente, litinada.
Contudo, em relação a potabilidade, observa-se que:
Dureza total (mg L-1 de CaCO3) – são águas com grau de dureza variando de
mole a moderadamente dura.
pH – estão variando entre 4,37 e 7,71, mostrando um caráter ácido a neutro,
onde 38,1% das amostras possuem o pH inferior ao valor estabelecido pela OMS.
Condutividade elétrica – compreende ao intervalo de 21,1 e 313,0 µS cm-1,
relatando uma maior quantidade de sólidos dissolvidos.
Ferro (Fe) – destaca-se a presença de três amostras com concentrações
(1,730, 2,520 e 11,900 mg L-1) superiores ao valor recomendado (0,3 mg L-1),
possivelmente devido à presença de um ambiente redutor.
A outras espécies estão de acordo com os valores especificados. Apresentam
águas de boa qualidade, porém sugere-se a realização de análises químicas para
fins de comercialização e de consumo devido à presença de águas ferruginosas.
Projeção dos casos para os fatores 1 e 2
Casos com a soma dos quadrado do coseno >= 0,00
Active
419 446475
1380
14421443
1444
1830
1829
1779
1754
1753
1902
19011934
19351936
1985
2107
2108
2109
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6
Fator 1
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5F
ato
r 2
RESULTADOS 134
6.11 Mapas temáticos
Os mapas temáticos foram desenvolvidos tomando por base a divisão
político-administrativa do Estado do Rio de Janeiro e a composição química das
águas subterrâneas obtidas através das médias dos valores encontrados para, por
exemplo, as variáveis fluoreto (Figura 54 em anexo) e condutividade elétrica
(Figura 55 em anexo). Estes mapas têm como objetivo auxiliar a tomada de
decisão quanto ao aproveitamento comercial de fontes naturais de água
subterrânea existentes no estado.
Embora os mapas obtidos apresentem algumas deficiências como o fato de
não haver resultados para todos os municípios e de utilizar valores médios para
municípios muito extensos e com características geológicas muito diferentes em
setores de sua área de abrangência, a idéia básica parece válida. Por exemplo,
considerando a região central do estado, podemos esperar águas de baixa a média
condutividade e potencialmente classificáveis como fluoretadas. Por outro lado, as
águas da região Norte-Noroeste, mais alcalinas, possuem uma maior concentração
de sais dissolvidos, logo, maior condutividade, sendo também classificáveis como
fluoretada.