Vulnerabilidade natural e avaliação de risco de contaminação dos sistemas de

aqüíferos nas áreas degradadas pela extração de carvão no município de

Siderópolis

Lucas R. Gonçalves

Prof. Dr. Jair C. Koppe

Prof. Dr. João Felipe C. L. Costa

Introdução

A bacia carbonífera catarinense, localizada ao sul do estado de Santa Catarina, é uma região muito impactada em termos ambientais Carvão

No gerenciamento de recursos hídricos subterrâneos e superficiais, a geração de Drenagem Ácida de Mina (DAM) é o principal aspecto em termos de impacto ambiental da mineração a ser considerado.

O passivo ambiental deixado pela extração de carvão mineral no sul do estado de Santa Catarina.

Objetivos: mapear a vulnerabilidade natural dos aqüíferos (contaminação) e; realizar a avaliação de risco de contaminação das águas subterrâneas nas

áreas degradadas pela extração de carvão no município de Siderópolis.

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Introdução

O mapeamento da vulnerabilidade de aquíferos áreas geográficas mais prováveis que outras de se tornarem contaminadas, como resultado de atividades antrópicas na superfície do solo.

Métodos para avaliar e mapear a vulnerabilidade: DRASTIC (Aller et al., 1987) e; GOD (Foster e Hirata, 1987). A metodologia GOD destina-se ao primeiro passo

na avaliação do risco de poluição das águas subterrâneas, e, também, a priorizar, mas não substituir, ações sistemáticas de monitoramento e inspeção em campo.

Vulnerabilidade de Aquíferos

Características intrínsecas que determinam a sensibilidade de um aquífero ser afetado adversamente por uma carga imposta de contaminantes

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Introdução

Avaliação de Risco Processo que avalia a probabilidade de um efeito adverso ocorrer ou que está ocorrendo como resultado a exposição de um ou mais estressor.

O risco está associado à exposição do receptor ao perigo, a possibilidade de perigo, incerto, mas previsível, que ameaça de dano a pessoa, equipamentos, propriedade ou meio ambiente.

Perigo: “a fonte potencial de dano pessoal, ambiental ou material” (Aguiar et al, 2008).

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Área de Estudo

O município de Siderópolis está localizado ao norte da bacia hidrográfica do rio Mãe Luzia, dentro da bacia carbonífera catarinense, no sul do estado de Santa Catarina.

O município possui uma área um pouco maior do que 261 km², os principais rios que drenam o município são os rios São Bento, Mãe Luzia, Fiorita e Sangão. Estes três últimos poluídos principalmente em decorrência da atividade carbonífera na região.

Siderópolis possui 12,29 km² de áreas impactadas:

mineração a céu aberto, depósito de rejeitos mineração a céu aberto e depósito de rejeitos.

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Área de Estudo

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Área de Estudo

Litologia

Arenitos finos e grossos, cinza-esbranquiçados, localmente conglomeráticos, com

estratificação paralelas, cruzadas tabular e acanalada; arenitos sigmoidais e arenitos

quarzosos, bem selecionados. Siltitos cinzas com lentes de arenitos muito fino, apresentando

laminações parelelas e onduladas, estruturas tipo herringbone e hummocky, folhelhos

escuros carbonosos, leitos e camadas de carvão.

Formação Rio Bonito

(Terço médio)

- PRbsm-

Formação Botucatu

-JKb-

Arenitos finos e médios, róseos a avermelhados, bem selecionados, bimodais, com

estratificação cruzadas tangenciais e plano-paralelas de miedio a grande porte.

Formação Rio do Rasto

-PTRrr-

Arenitos finoso bem selecionados, lenticulares, siltitos e argilitos cinza-esverdeados, bordos

ou avermelhados, com laminações plano-paralelas e ondulados, climbing, flazer e cruzadas

acanaladas.

Formação Irati

-Pi-

Siltitos e siltitos arenosos, cinza-escuros a pretos, eventualmente cinza-claros a azulados,

folhelhos pirobetuminosos, intercalados com lentes de margas.

Depósitos de leques

aluviais

-TQi-

cascalhos, areias e lamas resultantes de ação de processos de fluxos gravitacionais e aluviais.

Espessura, extensão e granulo,etreia variada, desde argila até bloco e matacões.

Formação Serra Geral

-Ksg-

Derrames basalticos, soleiras e diques de diabásio, realcionados ao magnetismo toleítico da

Bacia do Paraná.

Formação Palermo

-Pp-

Siltitos e siltitos arenosos, cinza-esverdeados a amarelados, intensamentes bioturbados,

laminacoes onduladas wavy, lisen e flazer com intercalações de leitos e lentes de arenitos

finos a médios, ortoquartiziticos com estratificacao hummocky, e cimento carbonático.

Formação

Formação Estrada Nova

-Pen-

No topo Aargilitos, folhelhos e siltitos ritmicamente intercaolados com arenitos muito finos,

cinza-claros a escuros, esverdeados, violáceos, bordos ou avermelhados, com lentes de

calcários, laminações onduladas, estratificacação hummcky, flazer, marcas onduladas e gretas

de contração. na basa, folhelhos, argilitos e siltitos cinza-escuros a pretos, cinza-esverdeados

a amarelados quando interperizados, fratura concholdal, com lentes e concreções calciferas.

No município de Siderópolis estão presentes oito formações geológicas.

Fonte: (Krebs, 2004) UFRGS - PPGEM - LPM

Área de Estudo

Sistema Aqüífero Características

Formações Rio do Rasto

(terço médio e inferior),

Estrada Nova, Irati e

Palermo

Constituído por um pacote de rochas sedimentares predominantemente argilosas cuja espessura

alcança 350 metros em alguns locais. Afloram de maneira contínua ao longo do vale do rio Mãe

Luzia e tributários. À medida que se dirige para o sul são encobertas pelos depósitos de leques

aluviais ou afloram em áreas com declividade elevada onde não atuam como unidade aqüífera.

Possui porosidade intergranular e é extenso. Mesmo em suas áreas de afloramento,

comportando-se como aqüífero confinado, extenso.

Formação Serra Geral

Constituída por rochas cristalinas, maciças, praticamente sem poros e, de modo geral,

impermeáveis, com exceção da zona amigdaloidal que pode apresentar incipiente porosidade. O

armazenamento e a circulação das águas subterrâneas dão-se através das fraturas e juntas. Na

encosta média à superior do planalto, ocorrem linhas de fontes de água que dão origem aos

cursos d’água da região. Normalmente funciona como um aqüífero livre.

Formações Botucatu e Rio

do Rasto (terco superior)

Está relacionado ao Sistema de Aqüífero Guarani. Na porção media e inferior desse sistema

predomina litologias da Formação do Rio do Rasto, relacionadas a processos fluviais e

lacustres. Na porção superior afloram litologias da Formação Botucatu, relacionadas a

processos eólicos A natureza arenosa de seus litótipos e distribuição em área indicam tratar-se

de um aqüífero com porosidade intergranular, extenso, livre ou confinado.

Formação Rio Bonito

Possui porosidade intergranular e é extenso. É aflorante na porção norte e leste da bacia,

ocupando parte das áreas dos municípios de Criciúma, Siderópolis e Treviso. Nessas áreas

comporta-se geralmente como aqüífero livre, extenso. Onde as camadas de arenito são capeadas

por camadas de siltitos ou carvão ou ainda é capeado pela Formação Palermo, comporta-se

como aqüífero extenso, confinado.

Depositos de Leques

Aluviais

Estes depósitos são constituídos por duas sequencias distintas: uma inferior, formada quase

exclusivamente por material grosso, grânulos, seixos cascalhos e blocos (que constituem o

intervalo aqüífero), e outra superior, de natureza areno-argilosa. O intervalo inferior apresenta

boas perspectivas para a explotação de água através de poços escavados, ponteiras ou poços

tubulares. A seqüência superior é de fundamental importância para a proteção deste aqüífero. É

um aqüífero intergranular extenso, com regime de fluxo livre, semi-confinado ou confinado, com

nível estático próximo à superfície.

Na área do município identificaram-se cinco sistemas de aqüíferos.

Fonte: (Krebs, 2004) UFRGS - PPGEM - LPM

Área de Estudo

Cobertura Caracteristicas

Remanescente

Florestal

Fragmentos de vegetação nativa que não foram totalmente suprimidos ou que estão em

processo avançado de regeneração natural. Apresenta características semelhantes às

naturais

Vegetação

Introduzida

Recomposição florestal da área com o plantio homogêneo e/ou sistematizado.Embora

esta classe de cobertura não possa ser considerada típica de áreas em processo de

recuperação ambiental pode ser considerada indicativa do processo.

Urbanização

Residencial

Áreas urbanizadas que possuem uma densidade de construções composta

principalmente por moradias residenciais, dificultam ou inviabilizam quaisquer ações de

recuperação.

Rejeito ou

Estéril Exposto

Rejeito ou estéril resultantes da mineração estão expostos, sem a realização de

atividades de reconstrução do solo e ações de recuperação.

De acordo com o Terceiro Relatório de Monitoramento dos Indicadores Ambientais, que integra o Programa de Recuperação Ambiental da Bacia Carbonífera Sul Catarinense, foram identificados 4 tipos de cobertura do solo nas áreas previamente impactadas pela atividade carbonífera no município de Siderópolis.

Fonte: (GTA, 2009)

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Metodologia

A metodologia utilizada compreendeu as seguintes etapas: i) Levantamento de informações existentes em estudos hidrogeológicos, geológicos

e documentos de empresas do setor público disponíveis na área do município;

ii) Levantamento das áreas impactadas pela atividade carbonífera e identificação das transformações das parcelas superficiais das áreas impactadas por meio de relatórios e documentos de empresas do setor público;

iii) Digitalização, georreferenciamento e organização do banco de dados das informações levantadas nas etapas anteriores;

iv) Organização dos dados nos softwares Microsoft Excel, Surfer e ArcGIS para análise e processamento dos dados para a elaboração dos mapas de vulnerabilidade e de risco.

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Metodologia

Para a realização do mapeamento de vulnerabilidade e a associação da vulnerabilidade (exposição do receptor ao perigo) com o tipo de atividade exercida na superfície (perigo) para a geração de um mapa de avaliação de risco, foi utilizado Sistema de Informação Geográfica (SIG), permitindo o gerenciamento de dados espaciais e a realização de análises complexas.

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Metodologia

Para verificar a vulnerabilidade natural dos aqüíferos foi utilizada a metodologia desenvolvida por Foster e Hirata (1987), conhecida como GOD.

A metodologia GOD consiste em combinar três parâmetros físicos e assim gerar um índice de vulnerabilidade natural:

-G - (Groundwater ocurrence) tipo de ocorrência da água subterrânea; -O - (Overall Litology of Aquiperm or Aquitard)litologias gerais dos aqüíferos ou aquitardos;

-D - D (Depth to Groundwater Table) profundidade do nível freático.

Após a identificação desses parâmetros, eles são classificados dentro de uma faixa de variação. O índice de vulnerabilidade é o produto dos três fatores, variando de negligenciável até extremo

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Metodologia

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Metodologia

Para a avaliação de risco realizou-se interação e a sobreposição dos mapas de vulnerabilidade dos sistemas de aqüíferos e cobertura do solo atual nas áreas impactadas.

A cobertura atual do solo nessas áreas nos fornece a informação onde o rejeito e o estéril foram isolados cessando a oxidação da pirita, evitando a geração da drenagem ácida. As classes de cobertura do solo foram divididas em um índice de acordo com seu potencial de dano ambiental.

Extremo 4 *Rejeito ou Estéri l Exposto

Alto 3 *Urbaninização Res indencia l

Moderado 2 * Vegetação Introduzida

Baixo 1 *Remanescente Floresta l

Fon

te p

on

teci

al d

e D

ano

Ab

ien

tal

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Metodologia

Baixo Moderado Alto Extremo

Alt

aMínimo Moderado Alto Máximo

Mo

der

ada

Mínimo Baixo Moderado Alto

Bai

xa Mínimo Baixo Baixo Moderado

Neg

lig.

Mínimo Mínimo Mínimo Mínimo

Baixo Moderado Alto Máximo

Fonte pontecial de Dano Abiental

Mínimo

Grau de Risco

Vu

lner

abili

dad

e d

o a

qu

ifer

o

Para a determinação do grau de risco foi utilizada uma matriz de risco com a interação entre a vulnerabilidade e a fonte potencial de dano ambiental.

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Resultados

O mapa de vulnerabilidade gerado pela sobreposição dos três “layers” nos mostra que grande parte da área do município apresenta vulnerabilidade alta e moderada, totalizando 75,10% da área do município.

Observando o mapa de vulnerabilidade nota-se que a porção a oeste do rio

Mãe Luzia é onde estão localizadas as áreas com vulnerabilidade mais alta.

A leste do rio Mãe Luzia, nas áreas impactadas pelo carvão, a maior parte está em locais com alta e moderada vulnerabilidade

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Resultados - Mapa de Vulnerabilidade

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Resultados - Mapa de Vulnerabilidade

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Resultados - Mapa de Fontes Potenciais de Dano Ambiental

A cobertura atual do solo nas áreas degradadas mostra que 57,95% da área possuí potencial de dano ambiental alto e extremo.

As regiões com potencial extremo de dano ambiental são predominantes na área mais ao norte no município, com uma concentração a noroeste do rio Fiorita e a oeste do rio Knutz

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Resultados - Mapa de Fontes Potenciais de Dano Ambiental

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Resultados - Mapa da Avaliação de Risco

A avaliação de risco foi realizada com a sobreposição dos mapas de vulnerabilidade e fonte potencial de dano ambiental. O resultado dessa integração mostra que 28,16% da área está com um grau de risco máximo, ou seja, a combinação de vulnerabilidade alta com potencial extremo de dano ambiental.

34,21% das áreas possuem grau de risco mínimo ou baixo.

A avaliação de risco mostra que as áreas com grau de risco máximo estão concentradas a noroeste do rio Fiorita e a oeste do rio Knutz, mesma região onde se localiza as fontes de potencial extremo de dano ambiental.

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Resultados - Mapa da Avaliação de Risco

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Conclusão

A aplicação da avaliação do grau de vulnerabilidade natural do meio aquífero e do risco de contaminação, em ambiente SIG possibilitou o gerenciamento de um grande banco de dados espaciais possibilitando a identificação de áreas mais sensíveis à contaminação e áreas com maiores risco de contaminação.

As informações geradas permitem indicar áreas que merecem mais atenção para a implantação de medidas de prevenção e ações de recuperação ambiental, podendo-se alocar melhor os recursos disponíveis para sua execução.

Os resultados mostram que uma grande parte das áreas impactadas não sofreu intervenção para a sua recuperação e ainda apresentam regiões com rejeito ou estéril exposto, somando isso com a alta vulnerabilidade nessas regiões gera um quadro de grau de risco máximo.

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Referências

Aguiar, L. A.; Araujo, G. H.; Almeida, J. R.; Soares, P. S.; Possa, M. V.; Análise e Avaliação de

Risco Ambiental como Instrumento de Gestão em Instalações de Mineração. In: Carvão Brasileiro:

Tecnologia e Meio Ambienta. Rio de Janeiro, CETEM/MCT, p. 213-235, 2008

Aller, L.; Bennet, T.; Lehr, J. H.; Pety, R. J.; Hacket, G. DRASTIC: A standardized system for

evaluating groundwater pollution hydrological settings. US-EPA Office of Research and Development,

USA, 1987.

Foster, S. S. D.; Hirata, R. C. A. Groundwater pollution risk evaluation: the methodology using

available data. Lima: WHO/PAHO/HPE/CEPIS, 87 p., 1987.

GTA - Grupo Técnico de Assessoramento da ACP Nº 2000.72.04.002543-9/SC, Terceiro Relatório

de Monitoramento dos Indicadores Ambiental. Disponível em:

<https://www.jfsc.jus.br/acpdocarvao/index.php>. Acesso em: 10 dez. 2009.

Krebs, A. S. J. Contribuição ao conhecimento dos recursos hídricos subterrâneos da bacia

hidrográfica do rio Araranguá, SC. Tese de Doutorado. Centro de Filosofia e Ciências Humanas,

Universidade Federal de Santa Catarina, 375 p., 2004.

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