Transporte reativo de contaminantes nitrogenados em zonas vadosa e saturada na bacia do Riacho dos Macacos em Juazeiro do Norte â CearÃ
Os aquÃferos sedimentares presentes na regiÃo sul do Cearà representam importantes recursos hÃdricos naturais para a populaÃÃo dessa regiÃo, devido as suas boas qualidades e grandes disponibilidades. No entanto, constituem em recursos frÃgeis, sendo susceptÃveis a processos de degradaÃÃo por aÃÃes a...
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Format: | Others |
Language: | Portuguese |
Published: |
Universidade Federal do CearÃ
2015
|
Subjects: | |
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ndltd-IBICT-oai-www.teses.ufc.br-10794 |
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Nitratos AquÃferos Nitrate Aquifers ENGENHARIA CIVIL |
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Nitratos AquÃferos Nitrate Aquifers ENGENHARIA CIVIL JoÃo Roberto FaÃanha de Almeida Transporte reativo de contaminantes nitrogenados em zonas vadosa e saturada na bacia do Riacho dos Macacos em Juazeiro do Norte â Cearà |
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Os aquÃferos sedimentares presentes na regiÃo sul do Cearà representam importantes recursos
hÃdricos naturais para a populaÃÃo dessa regiÃo, devido as suas boas qualidades e grandes
disponibilidades. No entanto, constituem em recursos frÃgeis, sendo susceptÃveis a processos
de degradaÃÃo por aÃÃes antrÃpicas. O objetivo dessa pesquisa à aprofundar os conhecimentos
sobre a hidrogeoquÃmica do aquÃfero mÃdio presente no municÃpio de Juazeiro do Norte e
compreender a dinÃmica do transporte de contaminantes nitrogenados em torno na bacia do
riacho dos Macacos. Para isso, o diagrama de Stiff e a anÃlise estatÃstica de agrupamento
hierÃrquico foram aplicados em dados de monitoramento hidroquÃmico de 26 poÃos tubulares,
totalizando 158 amostras coletadas entre os anos de 2010 e 2014, e dados de testes de
bombeamento foram utilizados em simulaÃÃes de fluxo hÃdrico subterrÃneo para modelar-se o
transporte de contaminantes em zona vadosa e saturada. Os diagramas de Stiff mostraram a
classificaÃÃo das Ãguas quanto à presenÃa dos Ãons dominantes, onde a qualidade das Ãguas
mostrou-se sensÃvel Ãs mudanÃas de perÃodos secos e chuvosos e as anÃlises de agrupamentos
conseguiram diferenciar grupos de Ãguas com qualidade distintas. Um modelo de fluxo
subterrÃneo foi gerado por meio do software Visual MODFLOW Classic, o qual devidamente
calibrado e validado permitiu identificar as cargas hidrÃulicas no aquÃfero no ano de 2015 e
traÃar a espessura da zona vadosa sujeita a permitir processos de transformaÃÃo biolÃgica de
compostos nitrogenados por reaÃÃes de oxidaÃÃo. SimulaÃÃes do software PHREEQC
interactive mostraram que a zona vadosa possibilita o aporte de concentraÃÃes significativas
de nitrato ao aquÃfero, e que contribuiÃÃes de esgoto por fossas sÃpticas tambÃm sÃo
importantes fontes de contaminaÃÃo das Ãguas subterrÃneas. CenÃrios de exploraÃÃo do
aquÃfero foram simulados e mostraram que um aumento no lanÃamento de nitrato no aquÃfero
pode deteriorar a qualidade da Ãgua da maioria dos poÃos a nÃveis que inviabilizem os seus
usos. Por outro lado, uma reduÃÃo gradativa da carga contaminante pode garantir a
recuperaÃÃo da qualidade das Ãguas em toda a bateria de poÃos em atà dez anos; enquanto um
corte sÃbito de lanÃamentos de esgoto no canal de drenagem e no riacho dos Macacos
promove sua reduÃÃo dos teores de nitrato a nÃveis aceitÃveis em atà dois anos em todo o
aquÃfero.
Palavras-chave: Juazeiro do Norte, MODFLOW, Nitrato, PHREEQC, Riacho dos Macacos === The sedimentary aquifers present in the south of Cearà hold important natural water resources
for the population of this region, because of their good quality and great availability.
However, they constitute fragile resources being susceptible to degradation processes by
human action. The objective of this research is to deepen the knowledge of
the hydrogeochemistry of the medium aquifer in Juazeiro do Norte and understand the
dynamics of transport of nitrogenous contaminants in the Riacho dos Macacos watershed
area. For this purpose, Stiff diagrams and statistical analysis of hierarchical clustering were
applied in hydrochemical monitoring data of 26 wells, totaling 158 samples, collected
between the years 2010 and 2014, and data from pumping tests were used in groundwater
flow simulations for modeling the transport of contaminants in the vadose and saturated
zones. Stiff diagrams showed the classification of waters according to the presence of the
dominant ions, where water quality showed changes for dry and wet periods: cluster analysis
was able to differentiate groups with different water quality. A groundwater flow model was
generated using Visual MODFLOW Classic software, which, properly calibrated and
validated, identified the hydraulic head in the aquifer in 2015 and map the thickness of the
vadose zone where biological transformation processes of nitrogen compounds by oxidation
reactions happen. PHREEQC interactive software simulations showed that the vadose zone
allows the input of significant concentrations of nitrate to groundwater, and sewage from
septic tanks is also an important source of groundwater contamination. Aquifer exploitation
scenarios were simulated and showed that an increase in nitrate release into the aquifer can
degrade the water quality of most wells reaching levels which impede their use. On the other
hand, a gradual reduction of the contaminant load can ensure the recovery of water quality
throughout the wellfield in about ten years; while a sudden cut of sewage release into the
drainage channel and the Riacho dos Macacos creek promotes a reduction in nitrate
concentration to acceptable levels within about two years throughout the aquifer |
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Horst Frischkorn JoÃo Roberto FaÃanha de Almeida |
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ndltd-IBICT-oai-www.teses.ufc.br-107942019-01-21T23:08:52Z Transporte reativo de contaminantes nitrogenados em zonas vadosa e saturada na bacia do Riacho dos Macacos em Juazeiro do Norte â Cearà Reactive transport of contaminants nitrogen in vadose and saturated zones in creek basin monkey in Juazeiro do Norte - Cearà JoÃo Roberto FaÃanha de Almeida Horst Frischkorn Luiz Alberto Ribeiro MendonÃa Maria MarlÃcia Freitas Santiago Andrà Bezerra dos Santos Maria Gorethe de Sousa Lima Carlos Josà Freire Machado Nitratos AquÃferos Nitrate Aquifers ENGENHARIA CIVIL Os aquÃferos sedimentares presentes na regiÃo sul do Cearà representam importantes recursos hÃdricos naturais para a populaÃÃo dessa regiÃo, devido as suas boas qualidades e grandes disponibilidades. No entanto, constituem em recursos frÃgeis, sendo susceptÃveis a processos de degradaÃÃo por aÃÃes antrÃpicas. O objetivo dessa pesquisa à aprofundar os conhecimentos sobre a hidrogeoquÃmica do aquÃfero mÃdio presente no municÃpio de Juazeiro do Norte e compreender a dinÃmica do transporte de contaminantes nitrogenados em torno na bacia do riacho dos Macacos. Para isso, o diagrama de Stiff e a anÃlise estatÃstica de agrupamento hierÃrquico foram aplicados em dados de monitoramento hidroquÃmico de 26 poÃos tubulares, totalizando 158 amostras coletadas entre os anos de 2010 e 2014, e dados de testes de bombeamento foram utilizados em simulaÃÃes de fluxo hÃdrico subterrÃneo para modelar-se o transporte de contaminantes em zona vadosa e saturada. Os diagramas de Stiff mostraram a classificaÃÃo das Ãguas quanto à presenÃa dos Ãons dominantes, onde a qualidade das Ãguas mostrou-se sensÃvel Ãs mudanÃas de perÃodos secos e chuvosos e as anÃlises de agrupamentos conseguiram diferenciar grupos de Ãguas com qualidade distintas. Um modelo de fluxo subterrÃneo foi gerado por meio do software Visual MODFLOW Classic, o qual devidamente calibrado e validado permitiu identificar as cargas hidrÃulicas no aquÃfero no ano de 2015 e traÃar a espessura da zona vadosa sujeita a permitir processos de transformaÃÃo biolÃgica de compostos nitrogenados por reaÃÃes de oxidaÃÃo. SimulaÃÃes do software PHREEQC interactive mostraram que a zona vadosa possibilita o aporte de concentraÃÃes significativas de nitrato ao aquÃfero, e que contribuiÃÃes de esgoto por fossas sÃpticas tambÃm sÃo importantes fontes de contaminaÃÃo das Ãguas subterrÃneas. CenÃrios de exploraÃÃo do aquÃfero foram simulados e mostraram que um aumento no lanÃamento de nitrato no aquÃfero pode deteriorar a qualidade da Ãgua da maioria dos poÃos a nÃveis que inviabilizem os seus usos. Por outro lado, uma reduÃÃo gradativa da carga contaminante pode garantir a recuperaÃÃo da qualidade das Ãguas em toda a bateria de poÃos em atà dez anos; enquanto um corte sÃbito de lanÃamentos de esgoto no canal de drenagem e no riacho dos Macacos promove sua reduÃÃo dos teores de nitrato a nÃveis aceitÃveis em atà dois anos em todo o aquÃfero. Palavras-chave: Juazeiro do Norte, MODFLOW, Nitrato, PHREEQC, Riacho dos Macacos The sedimentary aquifers present in the south of Cearà hold important natural water resources for the population of this region, because of their good quality and great availability. However, they constitute fragile resources being susceptible to degradation processes by human action. The objective of this research is to deepen the knowledge of the hydrogeochemistry of the medium aquifer in Juazeiro do Norte and understand the dynamics of transport of nitrogenous contaminants in the Riacho dos Macacos watershed area. For this purpose, Stiff diagrams and statistical analysis of hierarchical clustering were applied in hydrochemical monitoring data of 26 wells, totaling 158 samples, collected between the years 2010 and 2014, and data from pumping tests were used in groundwater flow simulations for modeling the transport of contaminants in the vadose and saturated zones. Stiff diagrams showed the classification of waters according to the presence of the dominant ions, where water quality showed changes for dry and wet periods: cluster analysis was able to differentiate groups with different water quality. A groundwater flow model was generated using Visual MODFLOW Classic software, which, properly calibrated and validated, identified the hydraulic head in the aquifer in 2015 and map the thickness of the vadose zone where biological transformation processes of nitrogen compounds by oxidation reactions happen. PHREEQC interactive software simulations showed that the vadose zone allows the input of significant concentrations of nitrate to groundwater, and sewage from septic tanks is also an important source of groundwater contamination. Aquifer exploitation scenarios were simulated and showed that an increase in nitrate release into the aquifer can degrade the water quality of most wells reaching levels which impede their use. On the other hand, a gradual reduction of the contaminant load can ensure the recovery of water quality throughout the wellfield in about ten years; while a sudden cut of sewage release into the drainage channel and the Riacho dos Macacos creek promotes a reduction in nitrate concentration to acceptable levels within about two years throughout the aquifer 2015-12-15 info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/doctoralThesis http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=16449 por info:eu-repo/semantics/openAccess application/pdf Universidade Federal do Cearà Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil UFC BR reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC instname:Universidade Federal do Ceará instacron:UFC |