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Sorocaba, 2015
Hidrogeologia
Sorocaba, 2015
César de Oliveira Ferreira SilvaUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA
FILHO” – ENGENHARIA AMBIENTAL – CAMPOS EXPERIMENTAL DE
SOROCABA
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Sumário1. Hidrogeologia ....................................................................................... 3
1.1. Porosidade .................................................................................... 31.2. Conteúdo de Umidade ................................................................... 41.3. Zonas Saturada e Não Saturada ................................................... 61.4. Interação Água Superficial e Água Subterrânea ............................ 7
1.4.1. Escoamento de Base ........................................................................ 71.5. Infiltração ....................................................................................... 8
2. Contaminantes Naturais .................................................................... 122.1. Hidroquímica ............................................................................... 122.2. Controle de Qualidade – CETESB .............................................. 152.3. Contaminação de Águas Subterrâneas ....................................... 232.4. Arsênio ........................................................................................ 312.5. Cromo .......................................................................................... 342.6. Contaminação de Aquífero por Fuga de Estações de Serviço .... 35
2.7. Contaminantes Orgânicos ........................................................... 363. Bacias Hidrográficas: Ação Geológica das Águas Superficiais ......... 433.1. Ação Erosiva ............................................................................... 43
4. Tópicos de Geomorfologia ................................................................. 464.1. Vertentes ..................................................................................... 46
4.1.1. Conceito de Vertente ....................................................................... 464.1.2. Descrição da Vertente ..................................................................... 46
4.2. Morfogênese ................................................................................ 504.3. Movimentos de Massa ................................................................. 524.4. Geologia de Ilhabela .................................................................... 544.5. Proposta de Mitigação de Área em Caraguatatuba ..................... 58
4.5.1. O Local ............................................................................................ 584.5.2. Análises ........................................................................................... 584.5.2.1. Relevo .......................................................................................... 584.5.2.2. Solo e Caracterização de Vertentes ............................................. 584.5.2.2.1. Água subterrânea ...................................................................... 584.5.2.3. Clima e Pluviometria..................................................................... 594.5.2.4. Vegetação .................................................................................... 594.5.2.5. Uso do Solo .................................................................................. 594.5.2.6. Risco de deslizamentos................................................................ 604.5.3. Acidente .......................................................................................... 604.5.4. Solução Mitigadora .......................................................................... 60
4.5.5. Bibliografia ....................................................................................... 62
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1. Hidrogeologia
Hidrogeologia é o ramo da Hidrologia que estuda a água subterrânea,
em especial a sua relação com o ambiente geológico; é, pois, uma das ciências
da Terra, mas tem forte conotação de Engenharia; subdivide-se em:Hidrogeoquímica; Hidrogeomecânica; Geohidrologia; Litohidrologia;
Metodologia. Trata das condições geológicas e hidrológicas, com base nas leis
da Física e da Química, que regem a origem, a distribuição e as interações das
águas subterrâneas; as intervenções humanas devem basear-se na aplicação
de tais conhecimentos: prospecção, captação, proteção. O termo existe desde
1802 (Lamarck); como ciência, desde 1856 (Darcy); atualmente a conotação
ambiental é a mais importante. A seguir serão apresentados alguns conceitos importantes da
hidrogeologia.
1.1. Porosidade
A água do subsolo ocupa os espaços vazios formados pelas fraturas das
rochas. Quando os poros já existem desde o tempo que a rocha foi formada,
tem-se a porosidade primária. Quando os vazios aparecem após a formação darocha, como por exemplo, as fraturas em granito, diz-se que a porosidade é
secundária.
Em regiões onde o subsolo é formado por material não consolidado,
como areia, silte e cascalho, é possível encontrar bons aquíferos. Em locais
onde o embasamento cristalino, formado por rocha consolidada, fica próximo a
superfície, só é possível encontrar água subterrânea nas fraturas das rochas;
nesses locais geralmente não são encontrados bons aquíferos, a não ser se arocha for muito fraturada e com fraturas interconectadas.
A porosidade é adimensional e se define como a razão do volume de
vazios e o volume de um total de solo ou rocha.
A tabela 1 apresenta valores aproximados de porosidade em função do
material constituinte e do meio poroso.
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Tabela 1 - Porosidade
Material Porosidade Primária Porosidade SecundáriaSolo 0,55
Argila 0,50 Areia 0,25
Cascalho 0,20Carbonato 0,10 0,10 Arenito 0,10 0,01Granito 0,001
Basalto (jovem) 0,10 0,01
Nem toda a água armazenada nos poros pode ser liberada, porque
alguns poros não são interconectados ou porque algumas gotículas de água
aderem ao material sólido. Costuma-se então definir como porosidade efetiva
para o fluxo a razão entre o volume de vazios drenáveis e o volume total.
1.2. Conteúdo de Umidade
O solo é constituído por três fases: sólida, líquida e gasosa. Um
determinado volume de solo,
, contem, portanto, uma parcela referente ao
volume de sólidos, um volume de água, , que constitui a fase líquida e um
volume de ar, juntos, ocupam o espaço dos vazios, ou poros, existentes entre
os grãos que compõem a fase sólida do solo.
O conteúdo de umidade (medida volumétrica) de uma amostra de solo
pode ser definido como a relação entre o volume de água e o volume total da
amostra.
O mesmo índice também pode ser definido em termos de peso. O
conteúdo de umidade pode ser expresso em fração ou porcentagem.
O conteúdo de umidade varia de um valor mínimo até um limite máximo
definido como umidade saturada ou conteúdo de umidade de saturação, que
indica que todos os vazios do solo estão preenchidos com água. Na prática de
campo, a saturação completa dificilmente é atingida, isso porque quase sempre
uma parcela do ar que preenche os vazios não é eliminada durante o processo
de molhamento do solo através da infiltração ou da ascensão da água do
aquífero. O limite de conteúdo de umidade de um solo é denominado umidade
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residual. Esse valor pode chegar até bem próximo de zero quando uma
amostra de solo sofre um processo de secagem no forno.
Existem outros parâmetros característicos relacionados ao conteúdo de
umidade, como a umidade no ponto de murcha permanente (que define o limite
inferior de água disponível para a planta) e a umidade na capacidade de
campo, que define o limite superior de água disponível para consumo pela
planta. A diferença entre esses dois valores define a quantidade de água no
solo disponível para as plantas, e é uma função do tipo de solo. A tabela 2
indica valores aproximados de água total, disponível para plantas na zona das
raízes para diferentes tipos de solo, classificados de acordo com suas
composições texturais.
Tabela 2 – Água disponível para as plantas na zona das raízes
Tipo de Solo
Percentuais médios de fração de solo peloSI (%)
Quantidademáxima de águadisponível paraas plantas na
zona das raízes(mm/metro de
solo) Areia Silte Argila
Areia 92 5 3 20-150Franco Siltoso 17 70 13 170-230
Franco
Argiloso
32 34 34 140-210
Argila 22 20 58 130-180
Observa-se que um solo argiloso, apesar de ter baixa permeabilidade,
tem mais espaço disponível para o armazenamento de água quando
comparado com um solo arenoso. Isso se dá porque esse espaço é
determinado pela quantidade de poros e pelo tamanho dos mesmos. Os solos
arenosos possuem poros maiores do que os argilosos. Contudo, esses últimos,
de textura mais fina do que os primeiros, possuem maior número de poros.O conteúdo de umidade tem uma expressiva importância nos fenômenos
relacionados ao movimento de água no solo, como por exemplo, a infiltração e
a redistribuição de água. O conteúdo de umidade de solo também influencia o
fenômeno da evapotranspiração.
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1.3. Zonas Saturada e Não Saturada
O solo é constituído de uma matriz porosa composta por grãos e por
vazios. Esses vazios podem ou não estar preenchidos com água. Sob o ponto
de vista de ocorrência de água, o solo pode ser dividido em zona saturada ou
zona não saturada. A zona de aeração, ou zona não saturada do solo, é a
ligação entre as águas subterrâneas, que caracterizam a zona saturada do
solo, e a atmosfera. Nessa zona, os vazios entre as partículas do solo são
preenchidos por água e ar.
O movimento da água na zona não saturada está relacionado com
fenômenos como evaporação do solo, retirada da água do solo pelas raízes
das plantas (transpiração) e, portanto, é de grande importância para estudos e
projetos relacionados à irrigação e drenagem. O movimento da água nessa
zona também influencia o transporte de substâncias, ou solutos (sais,
fertilizantes, etc), no subsolo, estando portanto relacionado com o tempo de
permanência dos mesmos no solo e seu potencial risco para o
desenvolvimento das plantas e contaminação do solo e do aquífero.
A zona saturada do solo, onde todos os vazios são preenchidos com
água, caracteriza a existência do chamado aquífero. A importância da zona não
saturada também está relacionada com a avaliação do potencial de recarga ou
reabastecimento dos aquíferos a partir da água da precipitação que penetra no
solo. A zona não saturada além de determinar as características de recarga
dos aquíferos serve como filtro para as substâncias lançadas na superfície do
solo, determinando se as mesmas vão ou não atingir o aquífero e com que
potencial poluidor. Os processos químicos e biológicos que ocorrem na zona,
para a composição e quantidade de água que atingem o lençol a partir de um
lançamento na superfície do solo.
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1.4. Interação Água Superficial e Água Subterrânea
Uma das formas de ocorrência dessa interação é durante as chuvas em
que uma parte do volume precipitado escoa pela superfície e outra parte
penetra no solo, em um processo chamado infiltração. A infiltração será
detalhada na seção seguinte, e caracteriza-se como o fator que controla a
repartição das vazões provenientes da precipitação pluviométrica.
Rios e lagos podem alimentar ou serem alimentados pela água dos
aquíferos. Quando o rio ou lago recarrega o lençol freático, diz-se que o rio é
influente, Quando o rio ou lago recebe recarga originada do aquífero, dizemos
que o rio é efluente.
Algumas vezes, durante uma cheia, um rio pode passar de efluente a
influente. Nesse caso, a elevação do nível do curso d’água pode ser maior do
que a elevação no lençol e o rio passa a alimentar temporariamente o aquífero.
1.4.1. Escoamento de Base
Nos períodos de estiagem, os rios perenes são alimentados pela
descarga dos aquíferos, chamada de fluxo de base. O fluxo de base depende
da quantidade de água armazenada no aquífero e de suas propriedades de
transmissão de água e decresce exponencialmente ao longo do tempo.
Onde: é a descarga de base num instante t, é a descarga inicial e o
coeficiente de recessão (depende das condições do aquífero adjacente ao rio).
Após uma precipitação, existe uma contribuição direta da chuva e de
escoamento superficial e uma recarga do lençol subterrâneo e
consequentemente a descarga de base recomeçará num nível mais elevado.
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1.5. Infiltração
Infiltração é o fenômeno pelo qual a água oriunda da precipitação natural
ou da prática de irrigação penetra no solo e nele se distribui. O movimento da
água no solo a partir de uma quantidade aplicada na superfície pode se dar de
duas formas: a infiltração propriamente dita, que é caracterizada pela
distribuição da umidade no solo a partir de um suprimento de água na
superfície, e a redistribuição, processo também denominado de drenagem
interna do solo, onde após cessado o suprimento de água na superfície, a
umidade se distribui no solo. A infiltração tende a aumentar progressivamente o
conteúdo de umidade a partir da superfície do solo ao longo de sua
profundidade, enquanto que na redistribuição ocorre o processo inverso. Se
durante o processo de infiltração ocorre a saturação das camadas do solo
próximas à superfície, há a tendência ao escorrimento da água pela superfície
do solo. A medida que o perfil do solo vai saturando e continua o suprimento da
água na superfície ocorre um aumento dessa tendência. Quando a infiltração
atinge profundidades maiores, promove uma alimentação do lençol subterrâneo
no processo de recarga de aquíferos. Parte da umidade penetra no solo a partir
do suprimento da água na superfície não percorre o caminho normal da
infiltração, ou seja, o movimento predominantemente descendente, mas retorna
à atmosfera através da evaporação ou é consumida pelas raízes para o
processo de transpiração da planta.
O conhecimento da dinâmica do processo de infiltração é de extrema
importância para o planejamento da irrigação e para o dimensionamento de
obras de aproveitamento e controle na Engenharia de Recursos Hídricos. No
caso de sistemas de irrigação é de fundamental importância o conhecimento da
velocidade com que se processa o movimento da água no solo a partir de uma
alimentação da superfície, qual o tempo para que a frente de molhamento
atinja determinada superfície e em quanto tempo ocorre a saturação. Esses
fatores conjugados com a necessidade da água determinada cultura
determinam a quantidade de água a ser aplicada por irrigação e podem ajudar,
juntamente com outros critérios, na escolha do método de irrigação a ser
empregado. O dimensionamento de obras de aproveitamento e controle dos
recursos hídricos está relacionado com o processo de infiltração por este serdeterminante na identificação da quantidade de escoamento superficial (vazão)
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gerada a partir de uma precipitação. Para a separação dos escoamentos entre
o superficial e o subterrâneo, identificando a vazão em uma determinada seção
de um curso de água, necessita-se da avaliação da parcela da precipitação que
penetra no solo pela infiltração.
A infiltração depende fundamentalmente do tipo de solo, da cobertura
vegetal do solo, do estado de umidade do solo, do período de aplicação de
água na superfície e da água disponível, ou seja, a quantidade de água
precipitada ou aplicada através de irrigação. O tipo de solo influencia o
processo de infiltração através da sua estrutura, ou seja, o arranjo das
partículas sólidas, e de sua textura. O arranjo das partículas sólidas e sua
graduação granulométrica determinam o espaço disponível para a recepção da
água, bem como a sua facilidade de movimento no solo. O estado de umidade
no solo no instante inicial da infiltração, por sua vez, define quanto deste
espaço disponível entre as partículas sólidas, já ocupado por água, reduzindo,
portanto, a capacidade do solo para infiltração. Juntamente com o espaço
disponível para a penetração da água no solo, a quantidade de água disponível
para tal (precipitação e irrigação) e sua distribuição no tempo definem a
duração do processo de infiltração e a repartição do escoamento entre
superficial e subterrâneo. Para entender melhor esse processo é importante se
definir duas gigantescas características da infiltração: a capacidade de
infiltração e a velocidade de infiltração.
A capacidade de infiltração é definida como a quantidade máxima de
água que pode ser absorvida pelo solo. Essa grandeza depende, portanto, da
umidade do solo no tempo em que se inicia o aporte de água à superfície e da
porosidade do solo. Como o próprio processo de infiltração altera o estado de
umidade do solo, a capacidade de infiltração é variável com o tempo. Acapacidade de infiltração diminui com o tempo até assumir um valor constante,
que corresponde à capacidade mínima de infiltração e é variável com o tipo de
solo. A capacidade mínima de infiltração corresponde aproximadamente à
condutividade hidráulica saturada (Ksat) de um solo que é um parâmetro que
reflete à capacidade do solo em conduzir água, e está relacionado às
características do solo e da água. A representação usual da capacidade de
infiltração é altura equivalente de água por unidade de tempo (mm/h, porexemplo). Pode se associar a capacidade de infiltração de um solo em um
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determinado instante como o potencial do solo para infiltração. O solo argiloso,
mais fino, tende a possuir uma curva de capacidade de infiltração abaixo da
curva de um solo arenoso. Embora o conteúdo de umidade na saturação seja
maior para um solo argiloso do que para um solo arenoso (conforme dito no
item sobre conteúdo de umidade), a condutividade hidráulica saturada para um
solo argiloso é inferior a de um solo arenoso. O solo arenoso conduz água mais
facilmente quando todos os seus vazios estão preenchidos com água se
comparado com um solo argiloso, em razão do tamanho de seus poros,
formando pequenos “canais” ou condutos capilares.
A velocidade de infiltração reflete a taxa real com que ocorre a
penetração de uma determinada altura de água precipitada (volume por área
unitária) no solo por unidade de tempo. Essa grandeza difere da taxa potencial,
ou seja, a capacidade de infiltração, nos casos em que esta é superior à taxa
de aplicação de água na superfície do solo. Nesses casos, toda a água
aplicada na superfície do solo é absorvida pelo mesmo preenchendo apenas
parcialmente sua capacidade, não havendo, portanto, geração de escoamento
pela superfície de solo. Se o aporte de água na superfície de solo se prolonga
e portanto a capacidade de infiltração, havendo a partir desse instante a
igualdade dessa com a velocidade de infiltração e a geração de escoamento
pela superfície do solo. Quando a alimentação de água na superfície de um
solo é interrompida, a capacidade de infiltração sofre uma recuperação, ou um
acréscimo, uma vez que a água que ocupava os vazios tende a penetrar nas
camadas mais profundas do solo pelo efeito da gravidade e a deixar o solo pelo
efeito combinado da evaporação e da transpiração das plantas. Esse
comportamento não se verifica com a velocidade de infiltração, que se anula
após interrompido o suprimento de água, em um tempo que depende do tipo desolo.
A tabela 3 fornece valores indicativos de condutividade hidráulica
saturada como critério de classificação do solo para a capacidade de infiltração
(valor limite). Se a água é aplicada no solo em taxas menores ou iguais a
condutividade hidráulica saturada toda a água infiltra no solo, não havendo
portanto escoamento superficial.
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Tabela 3 – Classificação da capacidade de infiltração limite do solo em função
de condutividade hidráulica saturada
Capacidade de infiltração limite KSat (m/dia)Muito Alta > 0,72
Alta 0,36 a 0,72Média 0,12 a 0,36Baixa 0,024 a 0,12
Muito Baixa < 0,024
A dinâmica do processo de infiltração pode ser quantificada através de
experimentos de campo, onde se determina a velocidade de infiltração de um
dado solo, para determinada
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2. Contaminantes Naturais
2.1. Hidroquímica
Do ponto de vista hidrogeológico, a qualidade da água subterrânea é tão
importante quanto o aspecto quantitativo. Os processos e fatores que
interferem na evolução das águas subterrâneas podem ser externos, ou
mesmo intrínsecos ao aquífero. A princípio, a água subterrânea tende a
aumentar concentrações de substâncias dissolvidas à medida que se mover
lentamente nos diferentes aquíferos. No entanto, muitos outros fatores
interferem, como o clima, composição da água de recarga, tempo de
contato água/meio físico, litologias atravessadas, além da contaminação
causada pelo homem.
As análises de água mais realizadas em estudos hidroquímicos são:
físico-químicas, bacteriológicas, microbiológicas, radioativas e
ambientais.
Em geral, a rotina das análises de água para os diversos usos incluem a
determinação dos constituintes maiores e menores (com exceção do
estrôncio), as propriedades físicas, cor, turbidez, odor, sabor, temperatura,
pH, potencial redox, acidez, CE (condutividade elétrica), e ainda, STD (sólidos totais dissolvidos), dureza, alcalinidade, DBO (demanda bioquímica
de oxigênio), DQO (demanda química de oxigênio), OD (oxigênio dissolvido),
COT (carbônico orgânico total), TPH (hidrocarbonetos totais de petróleo),
BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno total), VOC (carbono orgânico
volátil), PCB (bifenis policlorinados), fenois, metais (Cd, Pb, Ni, Cu, Co, Mo, Cr
entre outros) e os semimetais ou metaloides tóxicos (As, Se, B, CN/cianeto,
entre outros). Assim como a escolha apropriada de frascos de coleta e
armazenamento, a utilização adequada de técnicas de preservação pode
retardar as alterações químicas e biológicas que ocorrem após a retirada da
amostra do ambiente. O tempo entre a coleta de uma amostra e sua análise
depende do parâmetro a ser determinado, da característica da amostra e das
condições de acondicionamento e armazenamento. Alguns parâmetros como
T, pH, CE, TSD e OD devem ser medidos no local, utilizando-se de medidoresportáteis. Para os demais parâmetros o ideal é que sejam refrigeradas a 4ºC,
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pois o armazenamento de amostras no escuro e as baixas temperaturas
previne a ação de microrganismos. O uso de preservantes químicos deve ser
usado somente quando não há interferências nas análises. A acidificação da
amostra com ácido nítrico, até pH < 2 (1,0 mL HNO3 para 1L de água) é
utilizada para prevenir a precipitação, oxidação ou adsorção de íons metálicos
(Fe2+, Mg2+).
Para determinação de compostos nitrogenados e de fósforo dissolvido, a
acidificação pode interferir nas determinações analíticas desses compostos,
por isso é utilizado somente congelamento da amostra, imediatamente após a
filtragem.
Para preservação de amostras são utilizados métodos para retardar a
ação biológica, retardar a hidrólise (reação de quebra de uma molécula devido
à presença de água) de compostos químicos e reduzir a volatibilidade dos
constituintes. A preservação deve ser efetuada de acordo com o conjunto de
análises a serem realizadas.
AMOSTRAGEM: cf. Manual de Procedimentos de amostragem e
análise físico-química de água. cf. NBR 17025/2005.
Processo de filtração de amostras de água
As amostras retiradas de lisímetros devem ser filtradas antes dos
procedimentos analíticos. Para grandes volumes de amostras aquosas são
utilizados filtros de membranas hidrofílicas constituídas por misturas de ésteres
de celulose, com porosidade de 0,45 µm. O processo de filtração pode ser
associado a uma bomba de vácuo.
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Preservação e armazenamento de amostras de água contendo
orgânicos
Para determinação do etanol, dos monoaromáticos e dos HTP voláteis
utiliza-se frascos de 50 mL, com tampa de teflon, contendo conservantes
HCl para manter o pH abaixo de 2;
A coleta deve ser realizada lentamente para evitar borbulhamento da
amostra e os frascos devem ser preenchidos totalmente. Devem ser
analisadas em até 7 dias após a coleta;
Para determinação dos HPA e HTP são utilizados frascos âmbar de 250
mL contendo conservante Na2S2O3 / tiossulfato de sódio 0,008%;
Todas as amostras devem ser mantidas sob refrigeração a 4ºC até a
análise.
Constituintes dissolvidos na água subterrânea de acordo com sua
abundância relativa
Os constituintes da água, denominados maiores são citados quando
estão presentes com teores superiores a 5 mgL -1, menores, quando os
teores ficam entre 5 e 0,01 mgL
-1
e os traços (elementos-traço), quandoos teores são inferiores a 0,01 mgL-1;
Os resultados das análises físico-químicas, geralmente são expressos
em: miligramas por litro (mg L-1)/relação peso-volume, isto é, o peso do
elemento ou composto dissolvido em 1L de solução; partes por milhão
(ppm)/relação peso-a-peso e micrograma por litro (μg L-1)/10.10-6 g.
Erro Analítico
Para e% não superior a 10, a análise pode ser considerada correta. Altosvalores de e% podem indicar: erro analítico, erro nos cálculos, presença de
íons não analisados em concentrações apreciáveis, águas pouco
mineralizadas, como águas de chuva.
⌊ ∑ ∑
∑ ∑ ⌋
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Onde ∑ é a concentração total de cátions e ∑ é a
concentração total de ânions, em miliequivalentes por litro (meq/L).
Miliequivalentes por litro ou o equivalente é a massa, em gramas, de
uma dada substância que pode reagir com um mol de elétrons. Na prática, opeso equivalente tem muito pouca importância e, sendo assim, ele é
frequentemente descrito em miliequivalentes (mEq ou meq), sendo que o
prefixo mil denota que a quantidade é dividida por mil. Com muita frequência, a
medida é usada em termos de miliequivalência do soluto por litro de solvente.
Associações Iônicas
Em uma análise hidroquímica, a concentração total dos cátions deve seraproximadamente igual à concentração dos ânions. O desvio percentual desta
igualdade é determinado pelo coeficiente de erro da análise.
2.2. Controle de Qualidade – CETESB
Os laboratórios da CETESB pertencem à Rede Brasileira de
Laboratórios de Ensaio (RBLE) e à Rede de Laboratórios de Ambiente y Salud
de América Latina y El Caribe (RELAC), possuindo sistema de qualidade
laboratorial com acreditação junto ao INMETRO pela NBR ISO/IEC
17.025:2005 para mais de 400 ensaios na área ambiental: análises
inorgânicas, orgânicas, ecotoxicológicas, hidrobiológicas, microbiológicas, bem
como amostragem de água, sedimento, efluentes e comunidades aquáticas.
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COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Decisão de
Diretoria - 211/2009/T/L, de 27-8-2009.Dispõe sobre o estabelecimento de
critérios referentes ao Artigo 2º, alínea “b”, da Resolução SMA 37 de 30 de
Agosto de 2006.
A Diretoria Plena da CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São
Paulo, considerando o contido no Relatório à Diretoria nº 001/2009/T/L, de 13
de agosto de 2009, que acolhe, decide: I - Não existindo laboratórios
acreditados paradeterminado(s) ensaio(s), no território nacional, serão aceitos
resultados analíticos de laboratórios acreditados pelo INMETRO para outro(s)
ensaio(s), desde que seja utilizada a mesma técnica analítica do(s) ensaio(s)
de interesse, e que o interessado apresente Declaração de Responsabilidade
onde destaque:
a) a inexistência de laboratórios acreditados no(s) ensaio(s) de
interesse; e
b) cite o(s) ensaio(s) acreditado(s), referenciando a(s) técnica(s)
analítica(s) equivalente(s) utilizada(s) para atendimento deste artigo.
Exemplos:
O Instituto Agronômico de Campinas (IAC) tem três laboratórios
acreditados pelo Inmetro na norma NBR ISSO/IEC 17025:2005 – são
os únicos laboratórios públicos no Brasil com essa acreditação.
Estão acreditados os laboratórios de Física do Solo, de Fertilidade do
Solo e de Fertilizantes e Resíduos.
Instituto Adolfo Lutz é acreditado pelo Inmetro como provedor de
ensaio de proficiência para determinação de chumbo em sangue tem
como objetivo principal a melhoria da qualidade analítica dosresultados dos laboratórios atuantes na área de Saúde do
Trabalhador e Saúde Ambiental.
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Caracterização da qualidade das águas
Temperatura: As águas subterrâneas tem uma amplitude térmica
pequena, isto é, sua temperatura não é influenciada pelas mudanças da
temperatura atmosférica. Exceções são os aquíferos freáticos pouco
profundos. Em profundidades maiores, a temperatura da água é
influenciada pelo grau isotérmico local (em média 1ºC a cada 30m). No
aquífero Botucatu (Guarani) são comuns temperaturas de 40 a 50ºC
em suas partes mais profundas. Em regiões vulcânicas, ou de
falhamentos profundos, águas aquecidas podem aflorar na superfície,
dando origem às fontes termais.
Cor: A cor da água é consequência de substâncias dissolvidas. Quando
pura, e em grandes volumes, a água é azulada. Quando rica em ferro, é
arroxeada. Quando rica em manganês, é negra, e, quando rica em
ácidos húmicos é amarelada. A medida da cor é feita pela comparação
com soluções conhecidas de platina-cobalto ou com discos de vidro
corados calibrados com a solução de platina-cobalto. Uma unidade de
cor corresponde àquela produzida por 1 mg/L de platina, na forma de íon
cloroplatinado. Para ser potável, uma água não deve apresentar
nenhuma cor de considerável intensidade. Segundo a OMS, o índice
máximo permitido deve ser de 20 mg Pt/L.
Odor e sabor: Odor e sabor são duas sensações que se manifestam
conjuntamente, o que torna difícil sua separação. O odor e o sabor
de uma água dependem dos sais e gases dissolvidos. Em geral as
águas subterrâneas são desprovidas de odor. Algumas fontes termais
podem exalar cheiro de ovo podre, devido ao seu conteúdo de H 2S
(gás sulfídrico). Da mesma maneira, as águas que atravessam matériaorgânica em decomposição (turfa, por exemplo) podem apresentar
H2S.
Turbidez: É a medida da dificuldade de um feixe de luz atravessas
certa quantidade de água. A turbidez é causada por matérias
sólidas em suspensão (silte, argila, coloides, matéria orgânica, etc). Os
valores são expressos em Unidade Nefelométrica de Turbidez (UNT).
Segundo a OMS, o limite máximo de turbidez em água potável deveser de 5 UNT. As águas subterrâneas normalmente não apresentam
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problemas devido ao excesso de turbidez. Em alguns casos, águas
ricas em íons Fe, podem apresentar uma elevação de sua turbidez
quando entram em contato com o oxigênio do ar .
Sólidos em suspensão: Corresponde à carga sólida em suspensão e
que pode ser separada por simples filtração ou mesmo decantação. As
águas subterrâneas, em geral, não possuem sólidos em suspensão e
quando um poço está produzindo água, com significativo teor de
sólidos em suspensão é, geralmente, consequência do mau
dimensionamento do filtro ou do pré-filtro. Em aquíferos cársticos e
fissurais as aberturas das fendas podem permitir a passagem das
partículas mais finas (argila, silte) aumentando assim o conteúdo em
sólidos em suspensão.
Condutividade elétrica: Os sais dissolvidos e ionizados presentes
na água, transformam-na num eletrólito capaz de produzir energia
elétrica. Como há uma relação de proporcionalidade entre o teor de
sais dissolvidos e a condutividade elétrica, podemos estimar o teor
de sair pela medida de condutividade elétrica de uma água, ou seja,
quando a condutividade elétrica é conhecida, o seu teor salino é,
aproximadamente, dois terços desse valor . A unidade utilizada,
preferencialmente, na medida é microSiemens (µS/cm).
Dureza: A dureza é definida como a dificuldade da água em dissolver
(fazer espuma) sabão pelo efeito do cálcio, magnésio e outros
elementos como Fe, Mn, Cu, Ba, etc. Águas duras são inconvenientes
porque o sabão não limpa eficientemente, aumentando o seu consumo,
e deixando uma película insolúvel sobre a pele, pias, banheiras e
azulejos do banheiro. A dureza pode ser expressa como durezatemporária, permanente ou total. A temporária deve-se a combinação
dos íons de cálcio e magnésio com íons de bicarbonato e carbonatos.
Na presença de aquecimento, os compostos formados podem ser
eliminados através de fervura.
Alcalinidade: É a medida total das substâncias presentes na água,
capazes de neutralizarem ácidos. Em outras palavras, é a quantidade
de substâncias presentes numa água e que atuam como tampão. Senuma água quimicamente neutra for adicionada pequena quantidade de
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um ácido fraco, seu pH mudará instantaneamente. Numa água com
certa alcalinidade a adição de uma pequena quantidade de ácido fraco
não provocará a diminuição de seu pH, porque os ácidos presentes irão
neutralizar o ácido. Em águas subterrâneas a alcalinidade é devida
principalmente aos carbonatos e bicarbonatos. Alcalinidade total é a
soma de alcalinidade provocada por todos estes íons presentes numa
água. Águas que atravessam rochas calcárias (calcita = CaCO3)
geralmente possuem alcalinidade elevada. Granitos e gnaisses, rochas
comuns em muitos estados brasileiros, possuem poucos minerais que
contribuem para a alcalinidade das águas subterrâneas. A alcalinidade
total de uma água é expressa em mg/L de CaCO3.
pH: É a medida da concentração de íons H+ na água. O balanço de íons
hidrogênio e hidróxido (OH-) determina acidez ou alcalinidade da água.
Na água quimicamente pura os íons H+ estão em equilíbrio com os íons
OH- e seu pH é neutro, ou seja, igual a 7. Os principais fatores que
determinam o pH da água são o gás carbônico dissolvido e a
alcalinidade. O pH das águas subterrâneas varia de 5,5 a 8,5.
Sólidos Totais Dissolvidos: É a soma dos teores de todos os
constituintes minerais presentes na água. Como dito anteriormente, a
medida de condutividade elétrica, multiplicada por um fator que varia
entre 0,55 e 0,75, fornece uma boa estimativa do STD de uma água
subterrânea. Segundo o padrão de potabilidade da OMS, o limite
máximo permissível de STD na água é de 1000 mg/L. Com base nos
valores estimados de STD as águas são classificadas em doces,
salobras ou salgadas.
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Norma de qualidade de água para consumo humano
PORTARIA N.º 1469, DE 29 DE DEZEMBRO DE 2000
Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância daqualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras
providências.
Art. 4º Para os fins a que se destina esta Norma, são adotadas as seguintes definições:
I. água potável – água para consumo humano cujos parâmetros microbiológicos,físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscos àsaúde;
II. sistema de abastecimento de água para consumo humano – instalação compostapor conjunto de obras civis, materiais e equipamentos, destinada à produção e à distribuiçãocanalizada de água potável para populações, sob a responsabilidade do poder público, mesmoque administrada em regime de concessão ou permissão;
III. solução alternativa de abastecimento de água para consumo humano – todamodalidade de abastecimento coletivo de água distinta do sistema de abastecimento de água,incluindo, entre outras, fonte, poço comunitário, distribuição por veículo transportador,instalações condominiais horizontal e vertical;
IV. controle da qualidade da água para consumo humano – conjunto de atividades,exercidas de forma contínua pelo(s) responsável(is) pela operação de sistema ou soluçãoalternativa de abastecimento de água, desti-nadas a verificar se a água fornecida à populaçãoé potável, assegurando a manutenção desta condição;
V. vigilância da qualidade da água para consumo humano – conjunto de açõesadotadas continuamente pela autoridade de saúde pública para verificar se a água consumidapela população atende à esta Norma e para avaliar os riscos que os sistemas e as soluções
alternativas de abastecimento de água representam para a saúde humana;
VI. coliformes totais (bactérias do grupo coliforme) - bacilos gram-negativos, aeróbiosou anaeróbios facultativos, não formadores de esporos, oxidase-negativos, capazes dedesenvolver na presença de sais biliares ou agentes tensoativos que fermentam a lactose comprodução de ácido, gás e aldeído a 35,0 ± 0,5 o C em 24-48 horas, e que podem apresentaratividade da enzima ß -galactosidase. A maioria das bactérias do grupo coliforme pertence aosgêneros Escherichia, Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, embora vários outros gêneros eespécies pertençam ao grupo;
VII. coliformes termotolerantes - subgrupo das bactérias do grupo coliforme quefermentam a lactose a 44,5 ± 0,2 o C em 24 horas; tendo como principal representante aEscherichia coli, de origem exclusivamente fecal;
VIII. Escherichia Coli - bactéria do grupo coliforme que fermenta a lactose e manitol,com produção de ácido e gás a 44,5 ± 0,2 o C em 24 horas, produz indol a partir do triptofano,oxidase negativa, não hidroliza a uréia e apresenta atividade das enzimas ß galactosidase e ßglucoronidase, sendo considerada o mais específico indicador de contaminação fecal recente ede eventual presença de organismos patogênicos;
IX. contagem de bactérias heterotróficas - determinação da densidade de bactérias quesão capazes de produ-zir unidades formadoras de colônias (UFC), na presença de compostosorgânicos contidos em meio de cultura apropriada, sob condições pré-estabelecidas deincubação: 35,0, ± 0,5 o C por 48 horas;
X. cianobactérias - microorganismos procarióticos autotróficos, também denominadoscomo cianofíceas (algas azuis), capazes de ocorrer em qualquer manancial superficial
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especialmente naqueles com elevados níveis de nutrientes (nitrogênio e fósforo), podendoproduzir toxinas com efeitos adversos à saúde; e
XI. cianotoxinas - toxinas produzidas por cianobactérias que apresentam efeitosadversos à saúde por ingestão oral, incluindo:
a) microcistinas - hepatotoxinas heptapeptídicas cíclicas produzidas porcianobactérias, com efeito potente de inibição de proteínas fosfatases dos tipos 1 e 2A epromotoras de tumores;
b) cilindrospermopsina - alcalóide guanidínico cíclico produzido porcianobactérias, inibidor de síntese protéica, predominantemente hepatotóxico, apresentandotambém efeitos citotóxicos nos rins, baço, coração e outros órgãos; e
c) saxitoxinas - grupo de alcalóides carbamatos neurotóxicos produzidopor cianobactérias, não sulfatados (saxitoxinas) ou sulfatados (goniautoxinas e C-toxinas) ederivados decarbamil, apresentando efeitos de inibi-ção da condução nervosa por bloqueio doscanais de sódio.
Os coliformes termotolerantes (anteriormente chamados de fecais)
chegam até a água por meio do despejo do esgoto que não foi adequadamente
tratado. São muitas vezes usados como indicadores da qualidade sanitária da
água.
Diferentes microorganismos estão associados a enfermidades
transmitidas por alimentos dentre os quais se destacam os gêneros
Salmonella, Escherichia, Staphylococcus, Shigella e Vibrio . O gênero
Escherichia , juntamente com os gêneros Enterobacter, Citrobacter e
Klebsie l la constituem o grupo denominado coliformes. Na contagem de
coliformes pode-se diferenciar dois grupos: os coliformes totais, utilizados para
avaliar as condições higiênicas, de limpeza e sanificação, e os coliformes
termotolerantes, que são indicadores de contaminação fecal. Os coliformes
termotolerantes pertecem a um subgrupo de microorganismos e são
exclusivamente do trato intestinal. A presença de coliformes termotolerantes
determina a origem fecal da contaminação, indicando o risco da presença de
outros microorganismos patogênicos. As doenças mais comuns de veiculaçãohídrica são a febre tifoide, disenterias, cólera, hepatites infecciosas,
leptospirose, entre outras, ou doenças de origem hídrica como a escabiose e
outras.
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Instruções gerais para desinfecção de poços tubulares
(Instituto Adolfo Lutz)
Antes de solicitar análise de potabilidade de água subterrânea deve-se:
Retirar toda água do poço (esgotamento do poço ou purga), necessário
para limpeza e renovação da água contida no poço, pode ser realizado
com um dia de antecedência ou na hora da amostragem;
Limpar e esfregar as paredes internas e o fundo do poço, quando
possível;
Deixar entrar água nova no poço. Após a estabilização do nível d’água,
adicionar 5 L de água sanitária para cada metro cúbico de água do
poço. Na desinfecção do poço o alvejante ou água sanitária pode
ser substituída por hipocloro de sódio a 10% (hipocloro de sódio é
um composto químico de fórmula NaClO). O pH máximo do produto
puro deverá ser de 13,5 e, do produto diluído a 1% (p/p) de 11,5. Neste
caso, ao invés de 5L de água de água sanitária deve-se utilizar meio litro
de hipocloro de sódio 10% para cada metro cúbico de água. Não
consumir a água do poço nesta fase.
Esperar duas horas e esvaziar o poço totalmente.
Posteriormente a isso, efetuar a coleta de água do poço. Em caso de
coleta de análise microbiológica, devem ser empregados frascos
previamente preparados e fornecidos pelo laboratório. É efetuada em
atendimento de programas de verificação de potabilidade (Port. nº 518,
de 25/03/2004 – MS), da balneabilidade (Res. nº 274, de 29/11/2000),
ou para a investigação de surtos de doença de veiculação hídrica.
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2.3. Contaminação de Águas Subterrâneas
Há grande quantidade de atividades antrópicas, mas somente algumas
são geralmente responsáveis pela maioria dos casos importantes de
contaminação de aquíferos.
A quantidade de substâncias potencialmente contaminante não tem uma
relação direta com sua ocorrência das águas subterrâneas.
A presença das substâncias nos aquíferos é controlada pela sua
mobilidade e persistência em solos e aquíferos.
Como classificar cargas contaminantes
Fonte Poluidora Tipo de Contaminação Frequência deOcorrência (%)
Carvão Hidrocarbonetos aromáticos(BTEX), fenóis, cianetos.
28
Aterros Sanitáriose Chorume
Variáveis: ás vezes amônio,hidrocarboneto clorado, metaispesados, tolueno, pesticidades
industriais e domésticos, etc.
21
Metalúrgicas Hidrocarboneto clorado,metais pesados.
12
Estocagem eManipulação deHidrocarbonetos
Hidrocarbonetos aromáticos(BTEX), chumbo.
8
Plantas Químicas Vasta gama dehidrocarbonetos halogênicos e
aromáticos, fenóis, tolueno,etc.
7
Industrias de Tinta Hidrocarbonetos aromáticos
(BTEX) e clorados.
5
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Área Contaminada
De acordo com a definição da CETESB, uma área contaminada seria a
área contaminada seria a área, o local ou o terreno onde há comprovadamente
poluição ou contaminação causada pela introdução de quaisquer substânciasou resíduos que nela tenham sido depositados, acumulados, armazenados,
enterrados ou infiltrados de forma planejada, acidental ou até mesmo natural.
A preocupação com os problemas relacionados à ocorrência de áreas
contaminadas só tem início a partir do final da década de 70 com casos de
grande repercussão como o Love Canal, nos EUA.
Relegado a um plano secundário até pouco tempo atrás pelo poder
público no Brasil, o problema também só ganhou destaque depois de algunscasos se tornarem conhecidos publicamente. A mudança do perfil da cidade de
São Paulo nas últimas décadas com grande potencial de contaminação, que
vêm recebendo novos usos, sem a realização de uma investigação adequadas
das condições do solo e das águas subterrâneas, com consequências ao
ambiente, á saúde e á paisagem urbana.
Caso: Love Canal
Esse caso, cujo histórico remonta ao final do século XIX, com o início
das escavações de um canal para desvio de uma parte do fluxo do rio Niagara,
para geração de energia elétrica.
Com o abandono da obra, o local passou a ser utilizado como aterro de
resíduos industriais de 1942 a 1953. Em 1955 foi vendida à Comissão Escolar
de Niagara Falls, que construiu uma escola na área. Após a consolidação de
um bairro ao seu redor, somente em 1976 o assunto veio a público com a
publicação de uma reportagem em jornal local sobre o depósito de resíduos e
queixas de moradores sobre problemas de saúde.
Do fechamento da escola à retirada de inúmeras famílias do local,
sucedeu-se uma interminável batalha judicial que culminou em 1994, com um
acordo com a empresa Oxychem, sucessora da antiga proprietária da área,
que foi obrigada a arcar com os custos futuros da remediação e do
monitoramento, mediante o pagamento de uma indenização de 98 milhões de
dólares ao estado de Nova York.
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Gerenciamento de áreas contaminadas
O gerenciamento de áreas contaminadas (ACs) visa minimizar os riscos
a que estão sujeitos a população e o meio ambiente, em virtude da existência
das mesmas, por meio de um conjunto de medidas que assegurem o
conhecimento das características dessas áreas e dos impactos por elas
causados, proporcionando os instrumentos necessários à tomada de decisão
quanto às formas de intervenção mais adequadas.
Com o objetivo de otimizar recursos técnicos e econômicos, a
metodologia utilizada no gerenciamento de ACs baseia-se em uma estratégia
constituída por etapas sequenciais, em que a informação obtida em cada etapa
é a base para a execução da etapa posterior.
Dessa forma, foram definidos dois processos que constituem a base do
gerenciamento de ACs denominados: processo de identificação e
processo de recuperação.
O processo de identificação de áreas contaminadastem como objetivo
principal a localização das áreas contaminadas, sendo constituído por quatro
etapas:
definição da região de interesse;
identificação de áreas potencialmente contaminadas;
avaliação preliminar;
investigação confirmatória.
O processo de recuperação de áreas contaminadastem como objetivo
principal a adoção de medidas corretivas nessas áreas que possibilitem
recuperá-las para um uso compatível com as metas estabelecidas a ser
atingidas após a intervenção, adotando-se dessa forma o princípio da “aptidãopara o uso”. Esse processo é constituído por seis etapas:
investigação detalhada;
avaliação de risco;
investigação para remediação;
projeto de remediação;
remediação;
monitoramento.
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Na realização das etapas do processo de identificação, em função do
nível de informação existente referente a cada uma das áreas em estudo, estas
podem ser classificadas como: áreas potencialmente contaminadas (APs),
áreas suspeitas de contaminação (ASs) ou áreas contaminadas (ACs).
Durante a execução das etapas do gerenciamento de ACs, em função
do nível de informação referente a cada uma das áreas em estudo, estas
podem ser classificadas como áreas potencialmente contaminadas (APs),
áreas suspeitas de contaminação (ASs) e áreas contaminadas (ACs).
As áreas potencialmente contaminadassão aquelas onde estão sendo
ou foram desenvolvidas atividades potencialmente contaminadoras, isto é,
onde ocorre ou ocorreu o manejo de substâncias cujas características físico-
químicas, biológicas e toxicológicas podem causar danos e/ou riscos aos bens
a proteger.
As áreas suspeitas de contaminação são aquelas nas quais, durante a
realização da etapa de avaliação preliminar, foram observadas falhas no
projeto, problemas na forma de construção, manutenção ou operação do
empreendimento, indícios ou constatação de vazamentos e outros. Essas
constatações induzem a suspeitar da presença de contaminação no solo e nas
águas subterrâneas e/ou em outros compartimentos do meio ambiente.
Uma área contaminada pode ser definida resumidamente como a área
ou terreno onde há comprovadamente contaminação, confirmada por análises,
que pode determinar danos e/ou riscos aos bens a proteger localizados na
própria área ou em seus arredores.
O meio mais diretamente afetado pela contaminação é o solo, mas
também pode atingir as águas subterrâneas. A metodologia utilizada pela
CETESB no gerenciamento de áreas contaminadas, constante no manualeditado por essa instituição, fundamenta-se numa progressão da análise, por
meio de etapas sucessivas, na qual as informações de uma etapa servirão de
base para a execução da fase posterior. Dessa forma, adota-se a classificação
das áreas nas seguintes categorias:
Potencialmente contaminadas – locais que abrigam ou já abrigaram
atividades com potencial poluidor;
Suspeitas de contaminação – locais onde foram observados indícios decontaminação;
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Contaminadas – locais comprovadamente contaminados por resíduos ou
substâncias ali depositados.
O gerenciamento de ACs pode ser conduzido por um órgão federal,
estadual, municipal ou até mesmo privado que possua a atribuição de controlaros problemas ambientais na região de interesse. Esse órgão deve se
responsabilizar pela execução das etapas do processo de identificação de
áreas contaminadas e pela fiscalização da execução das etapas do processo
de recuperação, que caberá, normalmente, ao responsável pela contaminação,
de acordo com o princípio do “poluidor pagador”.
A legislação estadual ainda divide as áreas enquadradas na terceiracategoria em três classes distintas:
Área contaminada sob Investigação (AI);
Área contaminada (AC);
Área remediada para uso declarado (AR).
Esta classificação, de acordo com a Lei Estadual 13.577/2009 deve ser
adotada para efeito de elaboração do Cadastro de Áreas Contaminadas, sendo
que mesmo aquelas consideradas remediadas deverão constar deste
instrumento, visto que numa eventual mudança de uso, as condições do
terreno deverão ser reavaliadas.
Nos EUA, a primeira lei federal sobre a matéria foi aprovada em 1980
com o Comprehensive Environmental Response Compensation and Liability
Act / “Lei de Responsabilidade” 146, que estabeleceu critérios para a
declaração da contaminação, investigação e remediação, além das obrigaçõesdo responsável pelo dano. Esta lei institui o Superfund, o fundo nacional para
identificação, caracterização e remediação de áreas contaminadas com maior
risco, considerados prioritários, segundo o National Priorities List – NPL, que
utiliza uma metodologia para a pontuação e a classificação dos locais
denominada Hazard Ranking System – HRS. O Superfund tem recursos
provenientes de taxas sobre o petróleo, sobre determinados produtos químicos
e de um imposto cobrado de algumas empresas (environmental tax income).
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A responsabilidade objetiva, nesse caso, determina que a reparação do
dano independe da existência de culpa, o que possibilitaria a condenação do
proprietário atual, mesmo não sendo o causador da contaminação, embora
preservando o seu direito de ser ressarcido pelo verdadeiro responsável, por
meio de ação cível.
USA National Priority List (1985): Substâncias mais comuns
detectadas em aquíferos
Composto Nº de caso Composto Nº de casoTricloroetileno 33 Cromo 15
Plomo 30 1.1.1.triCl-etano 14Tolueno 28 Zinco e derivados 14
Benzeno 26 Etilbenzeno 13Bifenis poliaromáticos 22 Xileno 13
Clorofórmio 20 Cl-metila 12Tetracloreto Carbono 16 Trans-1.2-diCl-etileno 11
Fenois 15 Mercúrio 10 Arsênico 15 Cobre e derivados 9Cádmio 15 Cianeto 9
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A maioria dos estados americanos estabelecem padrões/normas de
limpeza para hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH, tipicamente 10-1000
ppm) e pode ter normas adicionais para BTEX ou outros compostos.
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Uma pequena quantidade de substâncias muito tóxicas e persistentes é
capaz de gerar uma pluma de contaminação muito grande, particularmente em
aquíferos com alta velocidade de fluxo.
Fontes potenciais de origem industrial
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Fontes potenciais de origem industrialFerro e Aço Manufatura Farmacêutica
Produtos MetálicosTratamento Química para Borracha e
MadeiraProdutos Mecânicos Indústria de Polpa de Celulose
Manufatura de Metais não ferrosos Sabão e DetergenteIndústria não metálica Indústria Têxtil
Indústria de Refino de PetróleoIndústria de Tingimento e Finalização
de CouroIndústrias de Materiais Plásticos e
Sintéticos Agroindústria
Processamento de Borracha Manufatura de PesticidaManufatura de Produtos Químicos
OrgânicosIndústria de Fertilizante
Manufatura de Produtos QuímicosInorgânicos
Planta Química
Tintas Eletrônica e Elétrica
2.4. Arsênio
A maioria dos pesticidas agrícolas são constituídos por compostos
orgânicos que, além da toxicidade inerente, pode apresentar em sua
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composição química elementos metálicos. Nas culturas a aplicação de
macronutrientes como o hidrogênio, fósforo e potássio é uma prática usual e
bastante difundida entre os agricultores. No entanto, o fornecimento de
macronutrientes pode acarretar também a adição indireta de metais e
semimetais ao solo. Esses produtos podem ser fontes geradoras de cargas
contaminantes e o fator de risco acha-se associado à mobilidade de
metais e metaloides até aquíferos, comprometendo a qualidade das
águas. Os ânions arsenato (H2 AsO4-) e fosfato (HPO4
2-) comportam-se de
forma semelhante nas reações químicas do solo, no entanto, apesar de
apresentarem estruturalmente similaridade geométrica, o quimismo do arsênio
torna-se mais atuante e móvel diante de condições redutoras e de alta
concentração de fósforo.
Em ambientes aquosos, o arsênio pode ser encontrado em suas formas
trivalentes As(III) e pentavalente As(V). Em condições anaeróbicas ou
redutoras, predominam as espécies de arsenato (H2 AsO3, H2 AsO3-, H2 AsO3
2-)
enquanto as espécies de arsenato (H2 AsO4, H2 AsO4-, H2 AsO4
2-) prevalecem
em ambientes aeróbicos e oxidantes. Sob condições oxidantes, na faixa de pH
entre 2 e 7, a espécie dominante é o H2 AsO4- e em valores de pH maiores que
7 a espécie dominante é o H2 AsO42-. As espécies H2 AsO4 e H2 AsO43- estão
presentes em condições extremamente ácidas e alcalinas, respectivamente.
Em condições redutoras, a espécie neutra H2 AsO3 predomina até o pH em
torno de 9,2 e as espécies aniônicas H2 AsO3-, H2 AsO3
2- e H2 AsO33 irão
predominar em valores de pH maiores que 9,2. Dentre as principais fontes de
contaminação ambiental antropogênica por arsênio, encontram-se os efluentes
das indústrias de mineração e metalurgia. As técnicas convencionais de
remoção de arsênio de efluentes industriais podem ser divididas em duascategorias: as que envolvem precipitação química e pelo uso de adsorventes.
O arsênio é um elemento extremamente tóxico (Mahimairaja et al.,
2005), cujas disponibilidade e toxicidade dependem da forma química em que
se encontra no meio (Sadiq, 1997). Existe uma similaridade entre a química do
arsênio e do fósforo, formando nos solos oxiânions (arseniato e fosfato) no
estado de oxidação +5 (Quazi et al., 2005). As formas oxianiônicas de arsênio
nos solos ricos em óxidos de ferro, estão envolvidas na adsorção específicadesse elemento (Waychunas et al., 1993; Bhattacharya et al., 2007) e
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competem com os fosfatos (Wasay et al., 2000). A remoção do arsênio por
dessorção com soluções de fosfato tem sido usada para lavagem deste
elemento em solos contaminados (Codling & Dao, 2007). Nesta técnica, é
necessário que, posteriormente, se trate o efluente gerado sendo que a
remoção do arsênio de efluentes contaminados tem sido realizada por
coagulação, sedimentação e filtração (Nguyen et al., 2006). Os produtos FeCl3
(Tokunaga et al., 1997; Jang et al., 2007) e Al2(SO4)3 (Silva, 2005) têm sido
utilizados para remoção do arsênio por coagulação de efluentes líquidos.
A mobilidade do arsênio, bem como sua acumulação ocorre devido a
diversos tipos de mecanismos que envolvem reações químicas como
oxidoredução, precipitação-dissolução, sorção-dessorção e metilação. As
diferentes formas do arsênio são verificadas, principalmente, como As 3+ emseu estado reduzido e mais solúvel; neste caso também considerado espécime
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mais tóxico. Já As5+, o estado de maior grau de oxidação é normalmente
menos móvel.
2.5. Cromo
A contaminação ambiental por elementos traços tem sido bastante
discutida no meio científico. O cromo é um elemento polivalente
apresentando várias valências, sendo que seu grau de oxidação pode
variar em +1, +2, +3, +4, +5 e +6, por isso seu estado depende de vários
parâmetros como pH, potencial redox, atividade microbial, natureza dos
reagentes, entre outros. As concentrações do cromo em águas subterrâneas
estão tipicamente no intervalo de 1 a 10 μgL -1. A concentração do metal em
águas subterrâneas geralmente é baixa e é menor que 1 μgL-1
. No estado deSão Paulo, de acordo com a CETESB, na região do aquífero Bauru
existem concentrações elevadas de cromo com até 0,14 mgL-1 quase três
vezes o limite máximo preconizado pelo Ministério da Saúde, que é de
0,05 mgL-1.
O cromo é reconhecido como elemento-traço essencial para o homem,
embora, possua grau de oxidação de Cr 1+ a Cr 6+, com sua forma trivalente
Cr(III) sendo a mais encontrada, a toxicidade do cromo limita-se à sua formahexavalente Cr(VI). Em ambientes redutores de baixo Eh e pH predominam as
espécies de Cr(III) como cátions Cr 3+, CrOH2+, Cr(OH)2, Cr(OH)3 e ânions
Cr(OH)4-. Sob condições oxidantes de Eh e pH elevado, as espécies de Cr(VI)
predominam como ânions nas formas HCrO4- e CrO4
2-. A mobilidade do cromo
em ambientes aquosos é diretamente relacionada com as características
químicas e físicas da água, contudo a solubilidade do cromo eleva-se de forma
mais intensa na água quando há uma reação redox que transforma as espécies
de Cr 3+ em espécies de Cr 6+. Sob as condições oxidantes, na faixa de pH 2 a 7,
as espécies dominantes são o Cr 3+, CrOH2+ e HCrO4-. Em condições redutoras,
as espécies neutras predominantes são Cr(OH)2+, neste caso, somente até
atingir pH 8,5 e o CrO42- predominando desde a fase neutra até a condição
mais alcalina. E a espécie aniônica CrO4- irá predominar em valores de pH
maiores que 8,5.
O cromo é naturalmente encontrado no estado trivalente, já que o estado
hexavalente é praticamente devido a atividades humanas. As principais fontes
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antropogênicas que liberam o cromo e seus compostos no meio ambiente:
construção civil, fundições, manufatura de aço e ligas, indústria de
galvanoplastia, minas, lixo urbano e industrial. A mobilidade do cromo, bem
como sua acumulação devido a diversos tipos de mecanismos que envolvem
reações químicas como potencial redox, precipitação, dissolução e sorção-
dessorção. As diferentes formas do cromo são verificadas, principalmente,
como Cr 3+ em seu estado reduzido e menos solúvel, neste caso, considerado
espécime menos tóxico. Já o Cr 3+, o estado de maior oxidação, é normalmente
mais solúvel.
Diagrama Eh – pH da especiação do cromo.
2.6. Contaminação de Aquífero por Fuga de Estações de
Serviço
Infiltrações de água em barragens são comuns e previstas nos projetos,
mas, se ocorrerem, acarretam sérios problemas de ordem técnica. Conhecem-se vários exemplos de barragens que nunca chegaram a acumular o volume
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d’água previsto, porque a permeabilidade das rochas do reservatório e/ou
material da barragem foi subestimada. Perdas: água que escapa do sistema
antes de ser utilizada para uma atividade-fim.
Essas fugas podem ser associadas às bombas de uma estação de
serviço.
Substância contaminante: hidrocarbonetos (BTEX), tóxicos, com
expressiva mobilidade em aquíferos;
Carga Hidráulica: líquidos, em tanques e tubos enterrados sob pressão.
Fase livre é o produto em fase separada que pode ser imiscível ou
parcialmente miscível e que apresenta mobilidade no meio poroso. Representauma fonte de contaminação para águas subterrâneas e apresenta risco de
explosão e incêndio.
2.7. Contaminantes Orgânicos
Os NAPL são usualmente divididos em dois grupos, de acordo com sua
densidade relativa à da água: LNAPL (light NAPL), de densidade mais baixa
que a da água e DNAPL (dense NAPL), de densidade superior à da água. Os
LNAPL estão presentes em combustíveis automotivos e de aviação. As
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contaminações por DNAPL resultam de diversas atividades industriais, como
indústrias químicas e metalúrgicas, manufatura de pesticidas e tratamento de
madeiras e ainda vazamento de óleo de transformadores.
Principais compostos tóxicos e não-miscíveis (NAPL) verificados em
contaminações de solos podem ser divididos em:
Hidrocarbonetos monoaromáticos de petróleo;
Hidrocarbonetos policiclícos aromáticos (HPA ou PAH);
Orgânicos halogenados ou solventes organoclorados;
Defensivos agrícolas, agroquímicos ou pesticidas.
Os principais hidrocarbonetos aromáticos de petróleo são os compostos
da série do benzeno conhecimento como compostos BTEX: benzeno, tolueno,
etilbenzeno e xilenos. Os compostos do grupo BTEX são constituintes da
gasolina e comprovadamente carcinogênicos, tendo, portanto, grande
importância ambiental. São mais solúveis quando comparados aos HPA.
Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) são poluentes orgânicos
de importância ambiental e interesse toxicológico, pois muitos apresentam
propriedades pré-carcinogênicas e/ou mutagênicas para homens e animais.
Os HPAs tem maior peso molecular, ou seja, são DNAPL. Exemplos
são: o naftaleno (C10H8), fenantreno (C14H10), antraceno (C14H10) e o
benzopireno (C20H12). Esses compostos são encontrados na fração pesada da
destilação do petróleo em produtos como o asfalto e creosoto (química líquido
oleoso, pesado, obtido da destilação de alcatrão de hulha ou madeira, a
principal propriedade é ser biocida para agentes causadores de deterioração
da madeira). Podem também resultar da combustão incompleta de
combustíveis fósseis.
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Orgânicos Halogenados
Derivados halogenados dos hidrocarbonetos são compostos orgânicos
obtidos pela substituição de pelo menos um átomo de hidrogênio de umhidrocarboneto por átoma de halogênio (por isso, compostos derivados),
reação essa, denominada halogenação.
O grupo dos orgânicos halogenados (como cloro e iodo), do qual fazem
parte os organoclorados, é um dos maiores e mais importantes no que diz
respeito à contaminação de águas subterrâneas. São compostos orgânicos
derivados de hidrocarbonetos de petróleo, tanto aromáticos como alifáticos,
onde há troca de um ou mais hidrogênios por halogênios. Muitos dos
compostos halogenados são usados como solventes e inseticidas.
Organoclorados Alifáticos
Os organoclorados alifáticos, ou solventes clorados, são orgânicos
halogenados onde o cloro substitui o hidrogênio em hidrocarbonetos de cadeia
aberta. Os organoclorados líquidos são tóxicos, voláteis, não miscíveis e mais
densos que a água, ou seja, DNAPL. Não existem na natureza, são produzidos
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industrialmente, podendo ser derivados de outros compostos clorados. São
muito persistentes no solo, devido à sua baixíssima mobilidade e solubilidade.
De particular importância entre os organoclorados alifáticos são alguns
etanos e etenos clorados como o tricloroetano e o dicloroetano, o
tricloroetileno, o dicloroetileno e o tetracloroetileno. O tricloroetano-1,1,1
(CCl2CH3) é um solvente de largo uso industrial, comumente encontrado em
contaminações de águas subterrâneas. O dicloroetano-1,2 (CH2ClCH2Cl) é
também um solvente industrial. O tricloroetileno (CCl2 = CHCl) ou tricloeteno
(TCE) é o exemplo mais comum de eteno clorado e um dos compostos mais
frequentemente encontrados em contaminações subterrâneas. O dicloroetileno-
1,1 DCE é encontrado na natureza como produto da degradação do TCE ou do
tricloroetano-1,1,1 e se degrada formando o cloroetileno (Ch2CHCl – “cloreto de
vinila”). O tetracloroetileno ou percloroetileno (PCE) é outro solvente clorado
frequentemente encontrado como contaminante de águas subterrâneas.
Clorados e Fenois
Os hidrocarbonetos aromáticos clorados são também produtos químicos
industriais muito comuns. Entre os hidrocarbonetos aromáticos clorados, os
benzenos clorados/inseticidas (BHC) e bifenis policlorados (PCB) são de
grande importância ambiental. Os benzenos clorados são muito utilizados
como solventes ou pesticidas, são pouco voláteis, pouco ou moderadamente
solúveis e hidrófobos. Os PCBs eram utilizados em transformadores e
capacitores, como solventes e como fluidos hidráulicos. São pouco voláteis e
altamente hidrófobos.
Os fenóis aromáticos são caracterizados pela substituição de
hidrogênios por hidroxilas na estrutura do benzeno. O fenol (CH6H5OH) tem
apenas uma hidroxila no lugar do hidrogênio. Fenol e seus derivados
constituem uma importante classe de contaminantes ambientais pela sua
presença em muitos efluentes industriais, incluindo refinarias, plantas
petroquímicas, siderúrgicas, indústrias de cerâmicas e de resinas fenólicas,
entre outras.
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3. Bacias Hidrográficas: Ação Geológica das Águas
Superficiais
A chuva e a neve que caem sobre a Terra podem seguir vários
caminhos antes de retornar à atmosfera. Uma grande parte se evapora no
próprio local onde se precipita, parte é absorvida pelas plantas e mais tarde
transformada em vapor de água. Certa quantidade se infiltra no solo e junta-se
á água subterrânea, o restante corre sobre a superfície integrando-se aos rios,
e finalmente é encaminhada ao mar.
As águas das chuvas correm pelas vertentes entre elevações,
canalizam-se pelas irregularidades do terreno e unem-se formando os
pequenos arroios. A princípio estes fluem intermitentemente, porém vãoremovendo partículas do solo e de rocha, abrindo sulcos, até alcançar a
superfície do aquífero freático de água subterrânea da qual recebem
contribuição, transformando-se em rios permanentes. As fontes naturais
também contribuem com o caudal, principalmente nas cabeceiras.
A velocidade das correntes de água varia segundo a topografia, regime
pluvial da região, idade do rio e carga transportada. A variação na velocidade
pode determinar movimentos turbilhonares. O eixo de um rio é a porção ondesua velocidade é maior e geralmente situa-se pouco acima da profundidade
média, porque ali o atrito é menor.
3.1. Ação Erosiva
Nas vertentes mais íngremes, a velocidade das águas é grande,
formando sulcos e arrastando os resíduos resultantes. Parte das rochas é
removia por dissolução. A velocidade das águas em determinados pontos é
suficiente para arrancar fragmentos de rochas do fundo e, como consequência,
aprofundar o leito. Os fragmentos de rocha arrancados são transportados pelas
correntes, sofrem desgaste e atuam desgastando o leito do rio. A corrosão
produz poços pelos redemoinhos das correntes carregadas de seixos. Os
seixos ou fragmentos descrevem movimentos de rotação desgastando os
poços, que, finalmente, se interligam e aprofundam o rio.
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Os rios transportam material de três formas: por solução ou suspensão
ou arrasto, ou ainda por rolamento ou salto. O conjunto (arrasto total) depende
da velocidade e do volume do seu caudal.
A maioria dos rios possui três partes segundo a inclinação ou
declividade: o trecho da montanha ou fase juvenil do rio, o de maior pendente;
o trecho do vale ou maturação; e o trecho da planície ou senil, onde a pendente
já próxima da foz é mínima. Neste ponto, ele está próximo ao seu perfil de
equilíbrio, ou seja, seu poder erosivo reduziu-se ao mínimo. Nessa fase, o rio
deposita grande parte do material transportado. Seu percurso torna-se então
sinuoso e aparecem praias de areia e pedregulhos na parte interna da curva.
As curvas tornam-se cada vez mais pronunciadas, e o desgaste lateral supera
o vertical. As curvas podem estender-se a ponto de se aproximarem uma das
outras, e, finalmente, a parte que separa as curvas pode desaparecer. Por
vezes o canal segue diretamente, deixando na lateral um lago em forma de
ferradura que se mantem pelas chuvas ou secas, tais segmentos chamam-se
meandros. Nesta fase, tal configuração decorre da grande deposição do fundo
e de erosão que passou a ser lateral, sendo comum o meandro ser esculpidos
em seus próprios sedimentos. Os meandros podem constituir uma série de
braços mortos que, por ocasião das inundações são preenchidos. Quando toda
a planície do rio é coberta temporariamente, ocorre a deposição de argila
nesses meandros. Nesta fase, o rio atingiu sua senilidade. Os depósitos
argilosos são comumente explorados para fins cerâmicos.
Havendo um movimento que provoque emergência da região ou
aumento da pluviosidade o rio pode sofrer um rejuvenescimento e passar a
erodir mais intensamente.
3.2. Cachoeiras
Quando um trecho de rocha dura se segue a outro de rocha mole no
curso de um rio, esta última desgasta-se mais rapidamente e forma-se um
declive abrupto; são as cachoeiras. Cachoeiras podem originar-se ainda por
falhas ou diques. As Quedas do Iguaçu originaram-se principalmente por
falhamentos de grandes rejeitos constatados no basalto mais a erosão
diferencial nas várias sequências de derrames.
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3.3. Transporte de Materiais
O transporte de materiais é feito de três formas, a saber: por solução,
por suspensão e por saltos.
3.3.1. Transporte Por Solução
A quantidade de sais em solução nos rios depende de vários fatores, tais
como chuva, constituição das rochas da área, dos tipos de solo e volume da
água. Geralmente expressam em seus constituintes os elementos
componentes das rochas. Anualmente os rios levam aos mares quase 4
bilhões de toneladas de sais dissolvidos. Grande parte destes se precipita,
formando rochas de origem química, e parte é aproveitada pelos seres vivos
que também acabam por constituir rochas quando morrem.
3.3.2. Transporte Por Suspensão
Os rios transportam substâncias sólidas em suspensão e compostos
como hidróxidos de ferro, hidróxido de alumínio, argilas, sílica e coloides
orgânicos por suspensão coloidal. As partículas sólidas são transportadas
conforme a velocidade do rio, que aumenta de acordo com a pluviosidade, o
gradiente e a largura. Quando as águas do rio não tem mais competência paratransportar o material sólido, este se deposita em partes: inicialmente os mais
grosseiros, passando pelos intermediários, e finalmente os mais finos. As
argilas e o material coloidal depositam-se após chegarem ao mar, geralmente
distante da costa.
3.3.3. Transporte Por Saltos
Os seixos e blocos que constituem a menor porcentagem da carga total
rolam ou saltam com maior ou menor velocidade, dependendo da velocidade
das águas, da declividade, ou da irregularidade do terreno. Quando esse
material se deposita, forma os leitos de cascalhos, geralmente alongados no
sentido da corrente. Os seixos arredondados ficam dispostos com a parte plana
indicando a direção da montante e inclinados segundo a direção da corrente,
imbricados como telhas em um telhado.
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4. Tópicos de Geomorfologia
4.1. Vertentes
4.1.1. Conceito de Vertente
Vertente significa superfície inclinada, não horizontal, sem
apresentar qualquer conotação genética ou locacional. Podem ser
subaéreas ou submarinas, podendo resultar da influência de qualquer
processo, sendo formadas pela ampla variedade de condições internas e
externas. Vertentes são locais onde ocorrem o intemperismo, transporte e
deposição de materiais. Para a geologia, vertentes são unidades básicas de
relevo. O perfil de vertente é a linha traçada sobre o terreno descrevendo suainclinação.
4.1.2. Descrição da Vertente
Os principais termos adotados para descrever os componentes de
vertentes são: unidade de vertente (consiste de um elemento único de
vertente); segmento (é a porção da vertente onde os ângulos permanecem
constantes); concavidade (consiste no conjunto de todas as partes de umperfil de vertente no qual não há aumento dos ângulos em direção à jusante);
convexidade (consiste no conjunto de todas as partes de um perfil de vertente
no qual não há diminuição dos ângulos em direção à jusante); e plano de
ruptura (onde é possível a distinção entre o material deslizado e o que não foi
movimentado).
Os processos em uma vertente se individualizam pelos fatores exógenos
e endógenos. Os exógenos são comandados pelo clima, os endógenos pela
estrutura geológica e tectônica. Como agentes de intemperização destacam-se
a temperatura e a precipitação, que em função do comportamento da interface,
como a vegetação, proporcionam maior infiltração (fluxo de subsuperficie,
movimento de massa e fluxo por terra) ou infiltração, com consequentes efeitos
no comportamento da vertente. As vertentes são locais onde ocorrem ação
intempérica, transporte e deposição de materiais (consolidados e
inconsolidados).
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MAX Derruau considerava que o perfil típico de uma vertente
apresenta uma convexidade no topo e uma concavidade na parte inferior,
sendo que ambas estão separadas por um simples ponto de
inflexão/inclinação ou por um segmento.
Vertentes retilíneas: o perfil tem um ângulo constante. Segmentos ou
partes de vertentes também podem ter esse perfil.
Água na vertente Escoamento Superficial
Infiltração
Fatores que influenciam Parâmetros relacionados ao processo
Textura do solo Velocidade de infiltração
Heterogeneidade Condutividade hidráulica saturada
Cobertura vegetal Difusividade hidráulica
Umidade
Declividade do terreno
Max Derruau (1965) considera que o perfil típico de uma vertente
apresenta uma convexidade no topo e uma concavidade na parte inferior ,
sendo que ambas estão separadas por um simples ponto de inflexão ou
por segmento.
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Variáveis Morfométricas
1. Declividade
É o ângulo de inclinação da superfície local em relação ao plano
horizontal. Pode ser expressa em graus e em porcentagem. Pode ser
direcionada para avaliação do equilíbrio entre escoamento superficial e
infiltração da água no solo.
2. Orientação do vertente
É a medida do ângulo horizontal da direção esperada do
escoamento superficial de acordo com a concavidade da vertente.
3. Comprimento de rampa
Influencia o comportamento do ES determinando a velocidade do
fluxo e seu grau de confluência.
4. Curvatura vertical
Forma côncavo-convexo, quando analisado em perfil.
Desempenha um papel importante na evapotranspiração e
consequentemente no balanço hídrico.
5. Curvatura horizontal
Caráter convergente-divergente dos fluxos de matéria sobre o
terreno.
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As curvaturas horizontais e verticais representam uma caracterização
das formas do terreno, as quais se associam as propriedades hidrológicas e
transporte de material inconsolidado. Os casos extremos de combinação de
curvatura do terreno são representados pela forma côncava-convergente
(máxima concentração e acúmulo de escoamento) e pela forma convexa-divergente, onde ocorre máxima dispersão de escoamento.
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Entre as variáveis morfométricas tem-se a declividade, orientação de
vertente, comprimento da rampa, curvatura vertical e curvatura horizontal.
Os estudos de compartimentação da topografia apontam a curvatura vertical
das vertentes como uma das variáveis de alto poder de identificação de
unidades homogêneas do relevo. A curvatura vertical refere-se à forma
convexa-côncava do terreno, quando analisado em perfil.
Forças que atuam na vertente:
i. Gravidade
ii. Água
iii. Amplitude Térmica Diária
4.2. Morfogênese
Os processos morfogenéticos são responsáveis pela esculturação
das formas de relevo, representando a ação da dinâmica externa sobre a
vertente.
a) Intemperismo;
b) Movimentos do regolito;
c) Processo morfogenético fluvial.
A declividade favorece o rápido deslocamento de material de massas de
solo e blocos de rocha ao longo das encostas pelo efeito da gravidade.
Entretanto, nem sempre o maior número de movimentos ocorre nas áreas
mais íngremes.
Entende-se por processo erosivo a destruição da estrutura do solo e
sua remoção, sobretudo pelas águas de escoamento superficial,
depositando em áreas mais baixas do relevo. A erosão transporta o material
inconsolidado. Este processo pode ser intensificado pela intervenção do
homem, acelerando-o e determinando um alto índice de deflagração da
superfície da terra (IPT). Os solapamentos são rupturas de taludes marginais à
cursos d’água após enchentes. A erosão pode ocorrer por escoamento laminar
(sem formar canais definidos) ou foramando as ravinas, que se referem a
feições relacionadas ao fluxo concentrado, e podendo chegar à
configuração de boçorocas, à medida que atinge o aquífero freático. As
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boçorocas (designação mais apropriada, considerando a derivação do tupi-
guarani – IB-çoroc: terra rasgada, rasgão no solo), aprofundam-se por erosão
vertical, alongam-se por erosão regressiva e alargam-se por degradação
das encostas (Leuzinger). As boçorocas constituem-se do estágio mais
avançado da erosão, sendo caracterizadas pelo avanço em profundidade
das ravinas até atingirem o freático.
A erosão por boçoroca é responsável pela descaracterização da
paisagem natural, em áreas situadas na zona intertropical do globo,
principalmente no que diz respeito à erosividade das chuvas. As
boçorocas constituem-se em indicadores de um avançado estágio de
degradação do solo, e são formadas por uma série de condicionantes
naturais associados às atividades humanas sem planejamento de uso e
ocupação dos solos, acelerando os processos erosivos.
Selby (1994) observa que as boçorocas se formam quando pelo menos
três fatores se fazem presentes: aumento local da declividade,
concentração de fluxo de água e remoção de cobertura.
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A cobertura vegetal é de vital importância para a manutenção do estado
de equilíbrio e qualquer alteração que nela se produza, conduz à erosão
acelerada. As atividades que conduzem à erosão acelerada, são
principalmente os desmatamentos para a agricultura, a pecuária e construção
civil. Os dois principais fatores que levam à erosão acelerada são: as taxas de
erosividade e erodibilidade. Erosividade: é a capacidade das chuvas para
causar erosão. Depende das características físicas da chuva como:
intensidade total, tamanho das gotas e velocidade. Erodibilidade: é a
vulnerabilidade ou susceptibilidade do solo à erosão, é função das
características físicas do solo (textura, estrutura, porosidade e
profundidade) e do seu manejo, que só ocorre onde há atividade humana.
4.3. Movimentos de Massa
Segundo Selby (1994), movimento de massa é o movimento de solo ou
material rochoso encosta abaixo sob a influência da gravidade, sem
contribuição direta de outros fatores como água, ar ou gelo. É parte da
dinâmica natural da paisagem. Também o conceito de rastejamento citado
por este autor refere-se ao movimento gravitacional lento e associado à
concentração de fluxo de água superficial, perceptível somente emobservações de longa duração. Destacam-se como um dos principais
processos geomorfológicos responsáveis pela evolução do relevo, sobretudo
em áreas montanhosas. Remobilizam materiais ao longo das encostas em
direção às planícies e promovem, juntamente com os processos erosivos,
o recuo das encostas e formação de rampas coluviais.
Já segundo Fernandes & Amaral, quanto ao plano de ruptura, os
escorregamentos são subdivididos em rotacionais e translacionais. Os
rotacionais apresentam superfície de ruptura de forma curva, côncava
para cima, que geralmente acompanha descontinuidades mecânicas e/ou
hidrológicas do material. Os escorregamentos translacionais possuem a
superfície de ruptura planar e costumam ser comprimidos e rasos e estão
associados à dinâmica superficial.
De acordo com Fernandes e Amaral, os escorregamentos são
movimentos rápidos, de curta duração e com plano de ruptura bem
definido, sendo possível a distinção entre o material deslizado e o que
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não foi movimentado. Quanto ao plano de ruptura, os escorregamentos são
subdivididos em rotacionais e translacionais. Os rotacionais possuem
superfície de ruptura curva, côncava para cima, longa duração. A presença de
mantos de alteração espessos e homogêneos, como aqueles originados de
rochas argilosas, facilita sua ocorrência. Geralmente estão associados à
percolação da água em profundidade, sendo deflagrados algum tempo depois
de um evento chuvoso. O início do movimento muitas vezes está ligado a
cortes no sopé da encosta, provocados por erosão fluvial ou pela construção
de moradias e estradas. Apresenta como feições típicas as escarpas de topo,
fendas transversais na massa transportada e uma língua de material
acumulado na base da encosta.
Rotacionais Translacionais
Ruptura curva, côncava e para cima. Superfícies de ruptura de forma
planar.
Manto de alteração espessa e
Homogêneos facilitam sua ocorrência.
Movimentações compridas e
rasas
Geralmente associados à infiltração
da água em profundidade, sendo
deflagrados algum tempo depois de
um evento chuvoso.
Podem ser causados pela própria
gravidade
Nos grandes centros urbanos os deslizamentos podem assumir
proporções catastróficas, desta forma, a questão da previsão da ocorrência dos
deslizamentos vem assumindo importância crescente na literatura
geomorfológica e geotécnica. Segundo Christofoletti, modelos podem ser
compreendidos como “qualquer representação simplificada da realidade”
e em muitos estudos têm sido utilizados modelos matemáticos que possuem,
em maior ou menor grau, bases físicas que descrevem alguns dos processos e
leis físicas que controlam a estabilidade das encostas. Exemplos de modelos
matemáticos determinísticos para escorregamentos translacionais rasos,
em bases físicas, têm-se entre outros, o TRIGRS, o SHALSTAB e o SINMAP.
Vários são os mecanismos que levam à instabilização das encostas.Dentre eles, destaca-se o aumento da poro-pressão positiva e a
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consequente diminuição do fator de segurança, relacionado à saturação dos
solos. De acordo com vários autores (Reneau et al. 1984; Coelho Netto,
Fernandes) este processo torna-se mais importante nas porções côncavas do
relevo (hollows), geralmente preenchidas por depósitos coluviais, uma vez que
estas representam zonas de convergência de fluxos tanto superficiais quanto
subsuperficiais.
4.4. Geologia de Ilhabela
Ilhabela – rochas alcalinas (picos aguçados) e rochas granito-gnaissicas
(arredondados).
Em Ilhabela, as rochas granito-gnáissicas em função da sua
constituição mineralógica e textural apresentam maior suscetibilidade ao
intemperismo e aos processos erosivos denudacionais (Pires Neto),
constituindo-se num padrão de relevo mais rebaixado e dissecado. Os topos
das elevações oscilam ao redor de 900 metros de altitude sendo,
predominantemente, convexos com afloramentos menos frequentes, quando
comparados ao padrão de relevo das alcalinas. Pires Neto indica que as
rochas alcalinas, dada sua constituição mineralógica e sua anisotropia,suportam a quase totalidade do relevo de montanha. Nesses locais
ocorrem grande transporte de sedimentos e solos resultando, frequentemente
em afloramentos rochosos e pequenas espessuras no manto de alteração.
Estes solos são sazonais, geralmente não apresentando horizontes B,
ocorrendo em manchas esparsas ocupando as partes altas do relevo
montanhoso. Nos alcalinas, as declividades são predominantemente
superiores a 30% caracterizando encostas íngremes, por vezesescarpadas e as altitudes ultrapassam a 1000 metros. Os topos das
elevações, formando interflúvios em crista, são estreitos com vários picos
destacando-se na paisagem.
A estrutura geológica de Ilhabela, bem diversa em relação ao seu
entorno, condicionou através da erosão diferencial (processo erosivo atuando
diferentemente sobre cada tipo de rocha, as mais resistentes à erosão
formando relevos altos ou proeminentes e as mais fracas à erosão, zonasbaixas e/ou relevos mais suaves), várias feições de relevo.
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Rocha Alcalina:
2/3 da ilha (Ilhabela).
Sustentam os pontos culminantes da ilha São Sebastião (atingindo 1375
metros). Resultante de antigos dutos vulcânicos.
Mais resistente ao intemperismo e deslizamentos de massa.
Essas formações apresentam picos aguçados e sustentam os pontos
culminantes da ilha. Os anfiteatros coluviais são recuos rasos (os anfiteatros)
com material sedimentar (colúvio) assentado pelo tempo geológico, são muito
estáveis. Existem costões (rocha exposta) e afloramentos.
Rocha alcalina é qualquer rocha que apresenta álcalis (é uma base,
sal iônico de um metal alcalino ou de um elemento metal alcalinoterroso) em
excesso na sua composição, quando a quando a quantidade de álcalis é
superior àquela que seria acomodada em feldspato o excesso aparece na
moda como feldspatoide, piroxênio e anfibólio sódicos e outras fases ricas em
álcalis, e/ou na norma como nefelina ou como acmita.
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Rocha granito gnaisse:
As vertentes tendem à concavidade, favorecendo o acúmulo de
sedimentos.
Frações argilosas, silte, seixo. Formação de pé de encosta, sujeitas à inundação.
São mais degradadas pelo intemperismo.
Apresenta um padrão de relevo mais rebaixado e
dissecado.
Vertente meia-laranja, predominantemente convexa.
Altitude menor.
Deslizamentos mais violentos.
Essas formações apresentam formas arredondadas. Os anfiteatros
coluvionares estão associados a depósitos, em formas de rampas, nas
suas porções terminais, constituída de material sedimentar mal selecionado,
desde frações argilosas até seixos, transportados pelos cursos d’água,
torrentes e movimentos de solo por gravidade. Nesse sentido, as formações
de pé-de encosta são áreas constantemente sujeitas a inundações.
O contato entre as rochas alcalinas e granito‐gnaisse é bem marcada
por uma ruptura de declive de forma convexa/convexa. Essas
características tornam o ambiente muito frágil, com alta susceptibilidade a
escorregamentos, rastejo de solos e refinamentos, fato estes agravados
pela ocupação humana desordenada de suas encostas nesta porção da ilha.
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Em Ilhabela, o contato entre as rochas alcalinas e granito-
gnaissicas que é bem marcada por uma ruptura de declive de forma
convexa-côncava, principalmente na face voltada para o canal de São
Sebastião. Tal ruptura permite o desenvolvimento, a jusante, abaixo da cota
altimétrica de 200 metros, de uma superfície rebaixada, onde os topos das
elevações e suas vertentes são, predominantes, convexos, com vales abertos,
sendo baixa a densidade de rede de drenagem, com rios de primeira e
segunda ordem. Trata-se de um terceiro tipo de relevo, o “nível dos morros e
patamares incipientes”, onde ocorrem corpos de tálus e cones de dejeção, cuja
morfodinâmica está relacionada ao aporte de detritos finos ocasionais até
grandes massas de blocos e blocos isolados provenientes das vertentes e da
rede de drenagem, durante as chuvas e torrentes. Estas características tornam
estes ambientes muito frágeis, com alta suscetibilidade a
escorregamentos, rastejo de solo e ravinamentos, fatos estes agravados
pela ocupação humana desordenada de suas encostas nesta porção dailha.
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4.5. Proposta de Mitigação de Área em Caraguatatuba
4.5.1. O Local
Caraguatatuba é um município do Estado de São Paulo, situada na
região metropolitana homônima, no litoral norte paulista. A população (em
2010) é de 100 899 habitantes, distribuídos por uma área de 484 km², o que
resulta numa densidade demográfica de 208,49 habitantes por quilômetro
quadrado (PORTAL DE CARAGUATATUBA, 2014).
4.5.2. Análises
4.5.2.1. Relevo
O município de Caraguatatuba é constituído por diferentes domínios
morfoestruturais, a saber: áreas de Planalto, as escarpas da Serra do Mar e a
Planície Litorânea. Apresenta grande declividade, 45% do território tem
declividade maior que 45º (CORÁ, 2013).
4.5.2.2. Solo e Caracterização de Vertentes
Na área de Planalto o solo típico é do tipo Latossolo Vermelho e
Amarelo (homogêneo e textura arenosa média quartzosa). Esses terrenos sãoclassificados como de alta suscetibilidade à erosão por sulcos, ravinas e
voçorocas (IPT, 2000).
Na área da Serra do Mar predominam os solos do tipo Cambissolo (com
40cm ou mais de espessura) e Latossolo Vermelho Amarelo, com textura
média/argilosa. Apresenta vertentes de perfil retilíneo e alta densidade de
drenagem.
Já na planície costeira predomina o neossolo (com menos de 20cm deespessura), com elevado grau de antropização (modificação feita pelo homem).
As áreas são praticamente planas, com baixa altitude e baixa densidade de
drenagem (SMA, 1998).
4.5.2.2.1. Água subterrânea
Segundo PETROBRÁS (2009), “[a análise] não indicou concentrações
anômalas para SVOC’s, VOCs e Pesticidas Organoclorados”, assim como os
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teores de ferro, manganês e de metais totais dissolvidos, considerados
normais.
4.5.2.3. Clima e Pluviometria
O clima é controlado predominantemente pelas massas equatoriais e
tropicais, sendo o segundo o dominante. As temperaturas variam de medianas
a elevadas (MARCELINO, 2003) e há forte umidade específica, devido à
intensa evaporação marítima (NIMER, 1991).
As altitudes das escarpas são responsáveis pelos altos níveis
pluviométricos, mesmo no inverno. Os maiores índices estão nas escarpas de
maior altitude, alcançando valores de até 3000 mm. Na planície os índices
chegam a 1700 mm de precipitação anual.
4.5.2.4. Vegetação
A cobertura vegetal da região é predominantemente do bioma Mata
Atlântica. Na região de escarpas pode-se dividir a vegetação em mata de
encosta (árvores altas) e mata de altitude (acima de 1100m de altitude). Na
área de planície costeira há ocorrência de restingas e mangue alterado
(MARCELINO, 2003).
4.5.2.5. Uso do Solo
O desenvolvimento econômico da região, atualmente impulsionado pela
descoberta das jazidas do Pré-Sal, junto á falta de planejamento urbano
geram sobrecarga na infraestrutura local, ocupação irregulares de moradias
e grandes impactos na estrutura ambiental (CORÁ, 2013). O município tem
predomínio no uso do solo em zonas urbanas, que giram economicamente em
torno do turismo e do setor industrial, principalmente os ligados à atividade
portuária.
Observa-se grandes irregularidades no uso do solo quando, por
exemplo, segundo o Código Florestal, 45% das áreas estão restritas à
ocupação urbana e rural por terem declividade maior que 45º, já seguindo o
Zoneamento Ecológico Econômico (ZEE, de nível estadual), 88% do território
do munícipio não poderia ser ocupado, e do restante, 4.5% seriam dedicados à
área rural e sobrariam apenas 7.5% para zona urbana (CORÁ, 2013).
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4.5.2.6. Risco de deslizamentos
Os altos índices pluviométricos e a declividade podem ser apontados
como principais fatores para ocorrência de deslizamentos. Percebe-se que as
cicatrizes na área de escarpas há a predominância de deslizamentostranslacionais e na de Planalto, rotacionais (VIEIRA; RAMOS, 2012).
4.5.3. Acidente
Do dia 17 para 18 de março de 1967, um temporal produziu quase 200
mm de chuvas em um solo já encharcado. No início da tarde de 18 de março,
sábado, a tragédia aconteceu sob intenso temporal que chegou a acumular
580mm de chuvas em dois dias.
Segundos os relatos da época, houve uma avalanche de lama, pedras,
milhares de árvores inteiras e troncos que desceram das encostas da Serra do
Mar, destruindo casas, ruas, estradas e até uma ponte. Cerca de 400 casas
sumiram debaixo da lama. Mais de 3 mil pessoas ficaram desabrigadas (20%
da população da época). O número de mortos - cerca de 400 - foi feito por
estimativa, pois a maioria dos corpos foi soterrada ou arrastada para o mar, por
isso alguns sobreviventes afirmam que o número de mortos possa ser de até 1
mil pessoas.
4.5.4. Solução Mitigadora
É necessário maior controle efetivo na ocupação de encostas. Corá
(2013) e Vieira e Ramos (2012) concordam em relação à necessidade do
maior uso do geoprocessamento no manejo de áreas de risco . Corá
enfatiza o fator social da sua utilização para aplicação das leis de uso do solo,
já Vieira e Ramos trabalha com a simulação computacional dainstabilidade de áreas (por meio do modelo determinístico SHALSTAB),
comparando com um mapa de cicatrizes de deslizamentos constatou que sua
simulação funciona bem quando é limitada às escarpas (já que não
funciona bem para cicatrizes do tipo rotacional, como os do Planalto) .
Sestini e Florenzano (2004) recomenda o uso combinado de diversos tipos de
processamento de imagem para identificação e caracterização de cicatrizes.
Não foram encontrados registros de graves problemas de poluição quepossam afetar na suscetibilidade a escorregamentos.
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Não houve novas ocorrências de chuvas extremas de intensidade
parecida com a de 1967, por isso não houve deslizamentos de tal magnitude
novamente. Entretanto, o problema com deslizamentos de menor intensidade é
frequente. Segundo o Relatório Anual do IPT de 2010, foi feito um plano de
gestão para Caraguatatuba que incluía um mapeamento de cicatrizes, mas não
foi encontrado esse Parecer Técnico disponível na Internet.
Em épocas de estiagem, seria interessante para mitigar o impacto nas
cicatrizes, realizar um procedimento experimentado pela EMBRAPA, que
consiste na construções de valetas e paliçadas junto à pequenas bacias de
sedimentação para reduzir o impacto da água e plantar em suas margens e
entorno plantas mais resistentes às condições do solo. Essa resistência maior
é obtida pela combinação feita em laboratório de bactérias fixadoras de
oxigênio e fungos associados à plantas à familia das leguminosas. Utilizando-
as na inoculação das plantas, elas crescem mais rápido. Elas costumam ser
feitas em mudas em viveiros e posteriormente plantadas nas cicatrizes.
Como a remoção definitiva de habitantes das encostas e áreas de risco
é muito difícil, é interessante implantar um sistema de alerta baseado na
utilização do software gratuito do INPE, o Sismaden, Sistema de
Monitoramento e Alerta de Desastres Naturais, que dados hidrometeorológicos
e informações adicionais necessários para a execução das análises e definição
de alertas, de acordo com o risco de ocorrência de desastres naturais
provocados por extremos climáticos, com alarmes espalhados em pontos de
referência para os habitantes que alertem com certa antecedência, aliado à
agentes da Defesa Civil que auxiliem o deslocamento de emergência. Existe
um sistema parecido em testes na região de Ubatuba e São José dos Campos
que utiliza sensores enterrados em áreas de risco que fazem o papel dosoftware (do plano anterior) e detectam milimetros de movimentação, é
interessante para nosso caso pois assim estariam aliados métodos de alerta
para deslizamentos desencadeados tanto por chuva como pela gravidade.
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4.5.5. Bibliografia
CORÁ, M. J. 2013. Impactos do Pré-Sal no uso e ocupação do solo
de Caraguatatuba, SP. Dissertação de Mestrado. Faculdade de Arquitetura e
Urbanismo. Universidade de São Paulo, São Paulo.IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo.
Diagnóstico da situação atual dos recursos hídricos da Unidade de
Gerenciamento dos Recursos Hídricos do Litoral Norte: relatório final.
São Paulo: IPT, 2000. (Relatório n. 46.172).
MARCELINO, E. V. Mapeamento de áreas susceptíveis a
escorregamentos no município de Caraguatatuba (SP) usando técnicas de
sensoriamento. São José dos Campos: INPE, 2003. 228p.
NIMER, E. Clima. In: IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística. Geografia do Brasil. v. 3. Rio de Janeiro: IBGE, 1991. p. 51-89.
PETROBRÁS. Relatório de Monitoramento de Águas Subterrâneas –
Unidade de Tratamento de Gás Monteiro Lobato – UTGCA. 4ª Campanha-
Dezembro/2009. Mineral Engenharia e Meio Ambiente.
PORTAL DE CARAGUATATUBA. Informações da Cidade. Disponível
em http://www.portal.caraguatatuba.sp.gov.br/caragua_conteudo.php?id=86.
Acesso em 14 de abril de 2014.
RAMOS, H.A.A.; VIEIRA, B. C. Avaliação da Suscetibilidade aos
Escorregamentos Translacionais Rasos na bacia do Rio Guaxinduba em
Caraguatatuba (SP). In: IX Simpósio Nacional de Geomorfologia, 2012.
SESTINI, M. F.; FLORENZANO, T. G. Caracterização de Cicatrizes de
Deslizamentos por Processamento de Dados TM Landsat em
Caraguatatuba – SP. Geol. USP Sér. Cient., São Paulo, v. 4, n. 2, p. 57-69,
outubro 2004.
SMA - Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo. Planos de
manejo das unidades de conservação: Parque Estadual da Serra do Mar -
Núcleo Caraguatatuba/São Sebastião. São Paulo: SMA, 1998. 151 p.