Hidrogeoquímica do fluoreto em porção da zona de afloramentos do Sistema Aquífero Guarani na região central do estado do Rio Grande do Sul
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14068 |
Resumo: | This work investigated the hydrogeochemical behavior of groundwater with fluoride (F-) anomalies and its association with hydrochemical types in a portion of the Outcrop Zone (OZ) of the Guarani Aquifer System (GAS). The selected area for the research comprised the Restinga Seca, Agudo, Paraíso do Sul and Novo Cabrais municipalities, in an area of approximately 2,034 km², located in the Central Depression of the Rio Grande do Sul State, southern of Brazil. From the compilation and collect of hydrochemical data, the study presents an approach that uses the integration of geostatistical and geochemical analyzes, aiming at the identification and quantification of phenomena that may be interfering in the groundwater chemistry. In this context, hydrogeochemical modeling was performed using the PHREEQC 3.3.5 modeling code, looking for signs of mineral saturation and its relation with the ionic strength. Thus, it was observed that the occurrences of fluoride anomalies in the municipalities of the study area are highly salinized (due to increases in sodium, chloride and sulfate concentrations). The hydrochemical classification has predominance of sodium chlorate waters followed by sodium sulphates and bicarbonated sulphate sodium chlorate. For total boron and bromine parameters, evaluated by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), significant concentrations were identified for these elements and boron showed a positive statistical correlation with fluoride. The analysis of groundwater flow along with the morphostructural tracing of lineaments allowed to evaluate the occurrence of large tectonic blocks formed by the Vacacaí, Vacacaí-Mirim and Jacuí rivers, with a rigid tectonic control with predominant lineaments according to the directions N-60-70-E and N-20-50-W. The results were analyzed by the main directions of flow and lineage, which allowed to determine characteristics of mineral dissolution of carbonate rocks until their saturation, where they can be precipitating in the underground environment where the water is more salinized. The halite and silvite halides showed dissolution tendencies along the traced transects, towards the mineral equilibrium. The fluorite mineral, in turn, presented subsaturation with tendencies to mineral equilibrium, and possibly, precipitation in the most salinized waters. The applied methodology allowed to extract information for a better understanding of the hydrogeochemical dynamics of salinized waters and their water/rock interactions in the OZ portion of the GAS, therefore, constituting, as a material to support the research of anomalous fluoride concentrations in groundwater and to practices of management of this important aquifer system. |
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Hidrogeoquímica do fluoreto em porção da zona de afloramentos do Sistema Aquífero Guarani na região central do estado do Rio Grande do SulHydrogeochemistry of fluoride in Guarani Aquifer System outcrop zone portion in central region of Rio Grande do Sul stateFluoreto anômaloModelagem hidrogeoquímicaSistema Aquífero GuaraniZona de AfloramentosFluoride anomalousHydrogeochemical modelingGuarani aquifer systemOutcrop ZoneCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILThis work investigated the hydrogeochemical behavior of groundwater with fluoride (F-) anomalies and its association with hydrochemical types in a portion of the Outcrop Zone (OZ) of the Guarani Aquifer System (GAS). The selected area for the research comprised the Restinga Seca, Agudo, Paraíso do Sul and Novo Cabrais municipalities, in an area of approximately 2,034 km², located in the Central Depression of the Rio Grande do Sul State, southern of Brazil. From the compilation and collect of hydrochemical data, the study presents an approach that uses the integration of geostatistical and geochemical analyzes, aiming at the identification and quantification of phenomena that may be interfering in the groundwater chemistry. In this context, hydrogeochemical modeling was performed using the PHREEQC 3.3.5 modeling code, looking for signs of mineral saturation and its relation with the ionic strength. Thus, it was observed that the occurrences of fluoride anomalies in the municipalities of the study area are highly salinized (due to increases in sodium, chloride and sulfate concentrations). The hydrochemical classification has predominance of sodium chlorate waters followed by sodium sulphates and bicarbonated sulphate sodium chlorate. For total boron and bromine parameters, evaluated by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), significant concentrations were identified for these elements and boron showed a positive statistical correlation with fluoride. The analysis of groundwater flow along with the morphostructural tracing of lineaments allowed to evaluate the occurrence of large tectonic blocks formed by the Vacacaí, Vacacaí-Mirim and Jacuí rivers, with a rigid tectonic control with predominant lineaments according to the directions N-60-70-E and N-20-50-W. The results were analyzed by the main directions of flow and lineage, which allowed to determine characteristics of mineral dissolution of carbonate rocks until their saturation, where they can be precipitating in the underground environment where the water is more salinized. The halite and silvite halides showed dissolution tendencies along the traced transects, towards the mineral equilibrium. The fluorite mineral, in turn, presented subsaturation with tendencies to mineral equilibrium, and possibly, precipitation in the most salinized waters. The applied methodology allowed to extract information for a better understanding of the hydrogeochemical dynamics of salinized waters and their water/rock interactions in the OZ portion of the GAS, therefore, constituting, as a material to support the research of anomalous fluoride concentrations in groundwater and to practices of management of this important aquifer system.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho investigou o comportamento hidrogeoquímico de águas subterrâneas com anomalias de fluoreto (F-) e sua associação com tipos hidroquímicos em uma porção da Zona de Afloramentos (ZA) do Sistema Aquífero Guarani (SAG). A área piloto selecionada para a pesquisa compreendeu os municípios de Restinga Seca, Agudo, Paraíso do Sul e Novo Cabrais, em uma área de aproximadamente 2.034 km², localizada na região da Depressão Central do Estado do Rio Grande do Sul, sul do Brasil. A partir da compilação e da coleta de dados hidroquímicos, o estudo apresenta uma abordagem que utiliza a integração de análises geoestatísticas e geoquímicas, objetivando a identificação e a quantificação de fenômenos que possam estar interferindo no quimismo da água subterrânea. Nesse contexto, realizou-se o modelamento hidrogeoquímico por intermédio do código de modelagem PHREEQC 3.3.5, buscando-se indícios de saturação mineral e sua relação com a força iônica. Assim, foi possível observar que as ocorrências de anomalias de fluoreto nos municípios da área de estudo são altamente salinizadas (devido aos aumentos das concentrações de sódio, cloreto e sulfato). A classificação hidroquímica teve predominância de águas cloretadas sódicas seguidas de sulfatadas sódicas e bicarbonatadas sulfatadas cloretadas sódicas. Os parâmetros boro e bromo total, avaliados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), apresentaram teores significativos, sendo que o boro mostrou correlação estatística positiva com o fluoreto. A análise de fluxo subterrâneo aliado ao traçado de lineamentos morfoestruturais, permitiu avaliar a ocorrência de grandes blocos tectônicos formados pelos rios Vacacaí, Vacacaí-Mirim e Jacuí, possuindo um controle tectônico rígido com lineamentos predominantes segundo as direções N-60-70-E e N-20-50-O. Os resultados foram analisados pelas principais direções de lineamento e de fluxo, o que permitiu determinar características de dissolução mineral de rochas carbonáticas até a sua saturação, onde posteriormente precipitam no meio subterrâneo onde a água é mais salinizada. Os haletos halita e silvita mostraram tendências de dissolução ao longo dos transectos traçados, indo em direção ao equilíbrio mineral. O mineral fluorita, por sua vez, apresentou subsaturação com tendências ao equilíbrio e, possivelmente, precipitação nas águas mais salinizadas. A metodologia aplicada permitiu extrair informações para uma melhor compreensão da dinâmica hidrogeoquímica de águas salinizadas e suas interações água/rocha em porção da ZA do SAG, constituindo, assim, como um material de apoio à pesquisa de ocorrência de anomalias de fluoreto em águas subterrâneas e para práticas de gerenciamento desse importante sistema aquífero.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia CivilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilCentro de TecnologiaSilva, Jose Luiz Silverio dahttp://lattes.cnpq.br/9689434318472831Mancuso, Malva Andreahttp://lattes.cnpq.br/6763968238620077Freitas, Marcos Alexandre dehttp://lattes.cnpq.br/7536125222164947Luiz, Thiago Boeno Patricio2018-08-17T20:14:51Z2018-08-17T20:14:51Z2017-07-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/14068ark:/26339/001300000jj35porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2018-08-17T20:14:51Zoai:repositorio.ufsm.br:1/14068Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2018-08-17T20:14:51Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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This work investigated the hydrogeochemical behavior of groundwater with fluoride (F-) anomalies and its association with hydrochemical types in a portion of the Outcrop Zone (OZ) of the Guarani Aquifer System (GAS). The selected area for the research comprised the Restinga Seca, Agudo, Paraíso do Sul and Novo Cabrais municipalities, in an area of approximately 2,034 km², located in the Central Depression of the Rio Grande do Sul State, southern of Brazil. From the compilation and collect of hydrochemical data, the study presents an approach that uses the integration of geostatistical and geochemical analyzes, aiming at the identification and quantification of phenomena that may be interfering in the groundwater chemistry. In this context, hydrogeochemical modeling was performed using the PHREEQC 3.3.5 modeling code, looking for signs of mineral saturation and its relation with the ionic strength. Thus, it was observed that the occurrences of fluoride anomalies in the municipalities of the study area are highly salinized (due to increases in sodium, chloride and sulfate concentrations). The hydrochemical classification has predominance of sodium chlorate waters followed by sodium sulphates and bicarbonated sulphate sodium chlorate. For total boron and bromine parameters, evaluated by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), significant concentrations were identified for these elements and boron showed a positive statistical correlation with fluoride. The analysis of groundwater flow along with the morphostructural tracing of lineaments allowed to evaluate the occurrence of large tectonic blocks formed by the Vacacaí, Vacacaí-Mirim and Jacuí rivers, with a rigid tectonic control with predominant lineaments according to the directions N-60-70-E and N-20-50-W. The results were analyzed by the main directions of flow and lineage, which allowed to determine characteristics of mineral dissolution of carbonate rocks until their saturation, where they can be precipitating in the underground environment where the water is more salinized. The halite and silvite halides showed dissolution tendencies along the traced transects, towards the mineral equilibrium. The fluorite mineral, in turn, presented subsaturation with tendencies to mineral equilibrium, and possibly, precipitation in the most salinized waters. The applied methodology allowed to extract information for a better understanding of the hydrogeochemical dynamics of salinized waters and their water/rock interactions in the OZ portion of the GAS, therefore, constituting, as a material to support the research of anomalous fluoride concentrations in groundwater and to practices of management of this important aquifer system. |
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