Geografia, Ensino & Pesquisa, Santa Maria, v. 26, e11, 2022

DOI: 10.5902/2236499465331

Submissão: 26/04/2021 • Aprovação: 20/05/2022 • Publicação: 05/07/2022

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.. 3

2 FATOS QUE CORROBORARAM PARA O DESENVOLVIMENTO DESTA METODOLOGIA.. 4

3 O DESENVOLVIMENTO DOS ESTUDOS SOBRE VULNERABILIDA A CONTAMINAÇÃO DE AQUÍFERO 6

4 APLICAÇÃO DO MÉTODO GOD.. 23

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS. 28

REFERÊNCIAS. 29

CONTRIBUIÇÕES DE AUTORIA.. 41

COMO CITAR ESTE ARTIGO.. 42

Geoinformação e Sensoriamento Remoto em Geografia

Cartografia da Vulnerabilidade à contaminação de aquíferos: revisão conceitual

Vulnerability mapping to aquifer contamination: conceptual review

Danilo Heitor Caires Tinoco Bisneto Melo^I

Maria da Conceição Rabelo Gomes^I

Luiz Rogério Bastos Leal^I

^IUniversidade Federal da Bahia, Instituto de Geociências, Ondina, BA, Brasil

RESUMO

O texto objetiva realizar discussão conceitual referente a vulnerabilidade à contaminação de aquíferos, realizando uma revisão bibliográfica, recordando fatos que corroboraram nesta linha de pesquisa. Nesta análise percebe-se uma evolução do pensamento científico, com uma convergência teórico-metodológico em focar os perigos e ameaças de contaminação, contextualizando-o à um modelo de gestão ambiental. Além disto, nota-se a inexistência de um consenso comum sobre quais aspectos são relevantes na avaliação da vulnerabilidade à contaminação de aquífero. Com isto, faz-se uma classificação geral de avaliação da vulnerabilidade, em específica e intrínseca, para em seguida agrupar os métodos de avaliação. Por fim, constata-se a existência de uma correlação entre escala, consistência da informação e quantidade de variáveis analisadas.

Palavras-chave: Aquífero; Avaliação da vulnerabilidade; Vulnerabilidade intrínseca; Vulnerabilidade específica

ABSTRACT

The object of the text is starting a conceptual discussion regarding the vulnerability of contamination of aquifers, carrying out a literature review, since the first publications, remembering facts that corroborate this line of research. In this analysis it is recognized an evolution of scientific thought, with a theoretical and methodological convergence to focus on the hazards and contamination threats, contextualizing it to an environmental management model. In addition, there is the lack of a common consensus on what aspects are relevant in assessing the vulnerability to contamination of the aquifer. With this, it is done an overall rating of vulnerability assessment in specific courses, in the following section to group the assessment methods. Finally, it is noted the existence of a correlation between scale, information consistency and quantity variab les analyzed.

Keywords: Groundwater; Vulnerability assessment; Intrinsic vulnerability; Specific vulnerability

1 introdução

Questões relacionadas ao meio ambiente afligem toda a sociedade, tornando-se notícia cotidiana nos jornais de circulação nacional, principalmente quando o tema envolve a escassez hídrica.

Com isto, instituições governamentais, centros de pesquisa e a sociedade civil organizada têm dedicado maior atenção na investigação e proposições de medidas preventivas e regulatórias com o intuito de conservar e preservar estes recursos, de maneira ecologicamente correta e sustentável.

Nesta perspectiva, algumas linhas de pesquisa buscam analisar a intervenção antrópica no ambiente, utilizando procedimentos metodológicos para modelar o ambiente a fim de identificar áreas que apresentam maior fragilidade às intervenções antrópicas, com alterações e inter-relações espaciais e temporais. Uma destas linhas de pesquisa confere a noção de vulnerabilidade, que apresenta caráter preventivo no uso das áreas estudas, determinando a capacidade de proteção natural do ambiente, de modo a compatibilizar e monitorar as ações antrópicas, ao invés de remediá-las.

Para estabelecer um procedimento metodológico para aferir sobre o meio ambiente, faz-se necessário construir, ou reconstruir o conhecimento e o olhar sobre as peculiaridades do meio ambiente, reconhecendo seus componentes e suas relações e inter-relações, para em seguida traçar uma estratégia de avaliação de sua vulnerabilidade.

O presente trabalho apresenta uma reflexão sobre os fatos que corroboraram para o desenvolvimento do estudo de vulnerabilidade à contaminação de aquíferos, abordando os conceitos metodológicos que o norteiam, o significado e evolução dos estudos sobre vulnerabilidade à contaminação de aquíferos, mostrando os métodos mais utilizados, com a análise de alguns parâmetros que auxiliam o pesquisador na escolha de um método.

2 FATOS QUE CORROBORARAM PARA O DESENVOLVIMENTO DESTA METODOLOGIA

As primeiras décadas pós Segunda Guerra Mundial foram preconizadas por renovações, com efeito imediato sobre a forma de pensar e analisar as interações do homem com o meio ambiente. Enquanto a Europa era reconstruída, outros países como Brasil, México e China, demandavam alinhamento e crescimento no eixo político-econômico mundial. Para atingir este objetivo, os países promoveram a valorização das atividades primárias e exploração de recursos naturais, ensejando mudanças econômicas e sociais, com exploração desenfreada dos recursos naturais, revelando a fragilidade socioambiental.

Diante disto, eclodiu uma nova percepção sobre o “ambiente”, com reflexões aglutinadas sobre o nome de paradigma ‘ecológico’ (JØRGENSEN, 2012), introduzindo, gradativamente, novos princípios metodológicos relacionadas “as maneiras de se conceber a estruturação e funcionamento dos fenômenos da natureza e como a sociedade se relaciona com ele. Propõe-se com isso, o desenvolvimento da abordagem e método sistêmicos. Sua conceituação, apesar do fácil entendimento, se mostra de difícil aplicação, ao passo que se destaca, basicamente, por ser a relação entre o plano completo (o todo) e entre um conjunto de procedimentos que se relacionam e objetivam uma dada organização, ou até mesmo a organização das funções que se encontram em sequência e interdependentes de acordo com sua finalidade.

Embora o termo “sistema”, propriamente dito, não tivesse sido realçado, a história desse conceito evidencia importantes nomes: Gottfried Leibniz (1646-1716), que expunha a visão sistêmica sob a designação de Filosofia Natural; Cusa (1404-1461) e Hermann Hesse (1877-1922), que entendiam o funcionamento do mundo a partir de um jogo abstrato construído junto à visão sistêmica (BERTALANFFY, 1968; DRACK; APFALTER; POUVREAU, 2007; DRACK, 2009). A análise sistêmica, portanto, nasce da ligação e inter-relação dos elementos e um objetivo comum, que é entender e explicar a totalidade.

Esta abordagem sistêmica permite conferir que o ambiente apresenta uma estabilidade (equilíbrio dinâmico), decorrente de constantes modificações, que são caracterizadas pela transferência de energia e matéria. Ross (1990) ressalva a atuação antagônica de duas forças ou fontes de energia – as forças endógenas (internas) e as forças exógenas (externas).

Com base nesta noção de estabilidade, Christofoletti (2002) relata dois aspectos importantes: o de resistência, que reporta a capacidade de uma unidade fisiográfica, por exemplo, em permanecer inabalada; e a resiliência referente a habilidade do sistema em retornar às suas condições originais após ser afetado.

O nível de resposta do ambiente perante as mudanças ocasionadas por estes fatores reporta a noção de sensibilidade. Por outro lado, a capacidade de reação ou disposição de suscetibilizar às mínimas ações, refere-se à suscetibilidade.

Neste sentido, a Geociência se apropria destes preceitos para investigar a fisiografia do relevo, com destaque para os trabalhos de Becker e Egler (1996), Beroutchachvili e Bertrand (1978), Beroutchachvili e Clopes (1977), Bertrand (1967), Chorley e Kennedy (1971), Crepani et al. (2001), Haase (1989), Lindeman (1942), Preobrazhensky; Aleksandrova; Kupriyanova (1988), Sotchava (1978), Tricart (1977), Troppmair (1983) e Verstappen e Van Zuidan (1975), que analisam as características dinâmicas e a evolução da paisagem, descrevendo os fatores condicionantes ou modeladores do ambiente. Ao analisar estes trabalhos, percebe-se a presença de alguns pontos em comum, como: a ideia de unidade e globalidade; homogeneidade e heterogeneidade; a paisagem é o reflexo da sinergia dos elementos fisiográficos que a compõem; há uma dinâmica témporo-espacial distinta entre os elementos fisiográficos.

Atrelada a estes estudos, surgiu uma linha de pesquisa relacionada a implantação de atividades socioeconômicas que avalia a probabilidade de ocorrência de um impacto (positivo ou negativo, social ou natural), com alterações e inter-relações espaciais e temporais, denominada de vulnerabilidade (CHRISTOFOLETTI, 2002, DAUPHINE; PROVITOLO, 2013; EGLER, 1996; ZWAHLEN, 2003).

3 O DESENVOLVIMENTO DOS ESTUDOS SOBRE VULNERABILIDA A CONTAMINAÇÃO DE AQUÍFERO

Na hidrogeologia, esta linha de pesquisa pauta versa principalmente sobre a vulnerabilidade à contaminação de aquíferos, com destaque para as investigações pioneiras de Albinet (1963, 1970), Albinet e Margat (1971), LeGrand (1964), Margat e Albinet (1965), Margat; Monition; Ricour (1967; 1968), Margat (1968), Taltasse (1972), Vladimirskij (1960, apud VÍAS; ANDREO; PERLES, 2008), Vrana (1968), Vuillaume (1966), Walker (1969), Zanoni (1972) e Hirata et al. (1991). Estes trabalhos estabelecem os conceitos básicos da avaliação da vulnerabilidade à contaminação dos aquíferos, considerando-o como uma ferramenta preventiva, que permite determinar, a priori, a capacidade de proteção natural dos aquíferos e distinguir quais áreas necessitam de medidas mitigatórias e/ou reducionistas ao perigo de contaminação diante da intervenção antrópica (ANDERSEN; GOSK, 1989). Para tanto, estes autores focam os perigos e ameaças de contaminação, contextualizando o meio ambiente.

Este tipo de pesquisa começou a ser bem vista pela comunidade científica, e em 1971 no simpósio internacional sobre aquíferos, realizada na cidade de Moscou (IAHS, 1975), promulgando os primeiros debates sobre esta temática.

Concomitante às evoluções científicas, eclodiu os sistemas automatizados e, a comunidade científica discutiram amplamente a possibilidade de se adaptar a estas “inovações”, com o objetivo de representar (ou modelar) aspectos específicos do mundo real, numa base geograficamente referenciada, a partir de informações advindas de diversas fontes. Este sistema foi denominado de Sistema de Informação Geográfica – SIG (MELO et al, 2015).

Em pouco tempo o SIG se consolidou como ferramenta indispensável nos estudos hidrogeológicos, suprindo as necessidades de gestão da informação geográfica e incorporando as inovações metodológicas e tecnológicas (MELO et al, 2015).

Estas inovações auxiliaram na compreensão e distribuição da fisiografia do relevo. Com isto, na década de 1980, um grupo de pesquisadores coordenados por Linda Aller, propuseram um método para avaliar a vulnerabilidade intrínseca e específica à contaminação de aquífero, baseado na análise paramétrica-indexadores (ALLER et al., 1985). Estes pesquisadores utilizaram sete parâmetros relacionados com os mecanismos que envolvem o transporte dos contaminantes, sendo eles: profundidade do aquífero (Depth to groundwater), recarga do aquífero (net Recharge), material da zona saturada (Aquifer media), pedologia (Soil media), declividade (Topography), material da zona não saturada (Impact of the vadose zone media) e condutividade hidráulica do aquífero (Hydraulic Conductivity). Cada parâmetro é atribuído um índice para expressar o grau de vulnerabilidade (entre 1 e 10), que depois é multiplicado por um peso relativo (entre 1 e 5). O índice final é obtido somando os produtos de cada índice pelo respectivo peso, variando de 23 a 226. Quanto mais elevado o índice maior a vulnerabilidade.

Em 1987 a Agência de Proteção Ambiental dos EUA adota este método no planejamento e gestão territorial (ALLER et al., 1987), tornando-o conhecido, e aplicado, mundialmente. Esta concepção (paramétrica-indexador) ajudou a aprimorar o conhecimento sobre os elementos fisiográficos da paisagem, conduzindo ao desenvolvimento de outros métodos, onde os pesquisadores buscaram:

• Reduzir a quantidade de parâmetros, como GOD (FOSTER, 1987), AVI (STEMPVOORT; EWERT; WASSENAAR, 1992), BÓS (BÓS, 2008), CALVUL (TROIANO; MARADE; SPURLOCK, 1999), EKV (AUGE, 1995), DART (DENNIS; DENNIS, 2012), DAT (ROSS, et al., 2004), DRAIA (VAEZIHIR; TABARMAYEH, 2015), DRARCH (QINGHAI, et al., 2007), DRAMIC (WANG, et al., 2007), DRARCH (GUO; et al., 2007), DRIST (CHENINI, ZGHIBI, KOUZANA, 2015), DRAV (ZHOU, et al., 2010), FAVA (ARTHUR; et al., 2007), HYDRUS 1D (LINDSTRÖM, 2005), IS (FRANCÉS; PARALTA; FERNANDES, 2001), IVI (NOBRE; et al. 2007), MAIA (MAIA; CRUZ, 2013), PATHS (ORTEGA; MIRANDA, 2004), SGD (HÖLTING; et al., 1995), SI (RIBEIRO, 2000);

• Modificar a análise de alguns parâmetros, como DIVERSITY (RAY; O’DELL, 1993), DRASIC-LU (KHAN; UMAR; LATEH, 2010), DRISTPI (JIMÉNEZ-MADRID, et al., 2013), GALDIT (ÖZYURT; ERGIN, 2010) OREADIC (QIAN; et al., 2012) e SINTACS (CIVITA; DE MAIO, 1997), bem como analisar a vulnerabilidade específica ou o risco potencial de contaminação, como a inclusão do mapa de uso e ocupação do solo (EVANS; MYERS, 1990; SECUNDA; COLLIN; MELLOUL, 1998; FRITCH, et al., 2000; PANAGOPOULOS; ANTONAKOS; LAMBRAKIS, 2006; DICKERSON, 2007), características estruturais (RODRÍGUES, 2004; POLEMIO, 2005), propriedades dos contaminantes (RUPPERT, 2001; LI, et al., 2017; LI; WU; QIAN, 2020) ou no tempo de retenção do contaminante (MAXE; JOHANSSON, 1998);

• Inserir novos parâmetros, como o DRASTICA (SINGH, et al., 2015), DRASTICM (MENDONZA; BARMEN, 2006), DRASTI-FM(DENNY; ALLEN; JOURNEAY, 2007), DRASTIC-LU (ALAM, et al., 2012),

• Adequação para aplicação em aquíferos específicos, como o método EPIK (DÖRFLIGER: ZWAHLEN, 1996) para aplicação em aquíferos cársticos, e o SWI (LOBO-FERREIRA; CABRAL, 1991) e o GALDIT (ÖZYURT; ERGIN, 2010) para serem utilizados em aquíferos que possuem interface água doce/salgada.

Semelhante ao DRASTIC, o método EPIK influenciou o desenvolvimento dos métodos para a aplicação em ambiente cárstico, como o COP (VÍAS; et al., 2006), COP-K (ANDREO; RAVBAR; VÍAS, 2009), DSWAP (BLODGETT, 1993), IRISH (DALY; DREW, 1998), KarstALEA (FILIPPONI; et al., 2012), KARSTIC (DAVIS; LONG; WIREMAN, 2002), PaPRIKa (DÖRFLIGER; PLAGNES; KAVOURI, 2009), PI (GOLDSCHEIDER et al., 2000), PRESK (KOUTSI; STOURNARAS, 2011), RESK (MALIK; SVASTA; REKS, 1999), RISK (DÖRFLIGER; 2005), RISKE (PETELET-GIRAUD; DÖRFLIGER; CROCHET, 2001), RISKE 2 (PLAGNES; DÖRFLIGER; PRANVILLE, 2008) e VUKA (LEYLAND; WITTHÜSER, 2010).

Diante das inúmeras investigações científicas analisadas sobre esta temática, constata-se a existência de duas vertentes:

A) Desenvolvimento de novas metodologias;

B) Aplicação destes métodos em áreas distintas.

3.1 Conceito teórico relacionado à vulnerabilidade à contaminação dos aquíferos

O conceito de vulnerabilidade é utilizado nas mais diversas áreas do conhecimento (da economia à geologia), portanto, sua definição “pode ser determinada em função de vários aspectos e seu significado se diversifica conforme o contexto onde se insere” (HIRATA; FERNANDES, 2008, p. 405).

De acordo com Foster (2002), inicialmente o término “vulnerabilidade” foi utilizado sem definição formal, fazendo referência à possibilidade de contaminação de aquífero. Consequentemente, alguns autores passaram a definir a expressão “vulnerabilidade à contaminação de aquíferos”, apresentando significados diferentes (quadro 1), ocasionando o surgimento de sinônimos, como por exemplo: sensibilidade à contaminação, contaminação potencial, poluição potencial, risco de poluição, fragilidade, risco total entre outras.

Todavia, Christofoletti (2002) relata que estudos de vulnerabilidade está relacionado a implantação de atividades socioeconômicas, utilizando a modelagem para avaliar a probabilidade de ocorrência de um impacto, positivo ou negativo, social ou natural, com alterações e inter-relações espaciais e temporais.

A contaminação corresponde a presença de alguma substância estranha no meio ambiente, provocando degradação da qualidade ambiental de um ou mais elementos, ou seja, poluindo-o (AYALA, 1988).

Quadro 1 – Algumas definições de vulnerabilidade à contaminação

Autores	Definição
Albinet e Margat (1971)	caracterização geológica e hidrogeológica para caracterizar a capacidade de infiltração e difusão de um contaminante no aquífero (tradução dos autores).
Bachmat e Collin (1987)	Sensibilidade da qualidade da aquífero frente a atividades antrópicas, sendo caracterizadas como impróprias para uso (tradução dos autores).
Daly e Warren (1998)	Análise das características geológicas e hidrogeológicas para determinar a sensibilidade dos aquíferos à contaminação por atividades antrópicas (tradução dos autores).
Foster (1987)	Caracterização intrínseca das camadas que separam a zona saturada do aquífero da superfície do terreno, o qual determina sua sensibilidade a ser adversamente afetada por uma quantidade de contaminantes (tradução dos autores).
Sotornikova e Vrba	habilidade do sistema em se proteger de modificações naturais ou humanas, que afetam suas características no tempo e espaço (tradução dos autores).
Zaporozec (1989)	avaliação das características pedológicas, litológicas, hidrogeológicas (tradução dos autores).

Fonte: Organizado pelos autores (março, 2021)

Outras conceituações embutidas nesta definição estão presentes no art. 3º, da Lei 6938, de 31 de agosto de 1981 (BRASIL, 1981), onde:

1) Degradação da qualidade ambiental, a alteração adversa das características do meio ambiente;

2) Poluição, a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente:

a. Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;

b. Criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;

c. Afetem desfavoravelmente a biota;

d. Afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;

e. Lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos.

A Cooperação Europeia de Ciências e Tecnologia (European Cooperation in Science and Technology – COST EU) apresentou uma proposta metodológica simplificada para estudos da vulnerabilidade à contaminação de aquífero (COST EU, 2001), como ilustrado na figura 01.

Figura 1 - Modelo Simplificado de gestão ambiental

Fonte: Adaptada de COST EU (2001), organizada pelos autores (2021)

Onde: a fonte refere-se ao tipo de contaminante. A Office of Technology Assessment (OTA), modificada por Manoel Filho (2008), é possível distinguir as seguintes fontes de contaminação: (a) Fontes projetadas para recepção de substâncias; (b) Fontes projetadas para armazenar, tratar ou receber substâncias; (c) Fontes projetadas para reter substâncias durante transporte; (d) Fontes produtoras de substâncias em virtude de outras atividades; (e) Fontes que podem atuar como condutoras da água contaminada; (f) Fontes naturais cuja descarga é criada pela atividade humana.

O contaminante é carreado e lixiviado, percolando a zona não saturada até atingir o aquífero. Este percurso é formado por elementos fisiográficos (topografia, geologia, edafologia, biogeografia, climatologia), o qual condicionam a capacidade do mesmo em degradar e/ou impedir a chegada dos contaminantes ao aquífero, o alvo. Desta forma, este modelo pode ser considerado a premissa que fundamenta a avaliação da vulnerabilidade à contaminação de aquíferos.

3.1.1 Avaliação da Vulnerabilidade à contaminação

Ao longo dos anos surgiram vários métodos de avaliação da vulnerabilidade à contaminação de aquíferos. Para De Maio et al. (2001) e Hirata e Fernandes (2008) isto ocorreu por conta da diversidade e complexidade ambiental, da disponibilidade de informações; da finalidade da avaliação e da fonte contaminante.

Diante desta diversidade de expressões, conceitos e a importância do tema para a proteção dos aquíferos, procura-se estabelecer uma base para avaliar a vulnerabilidade à contaminação, podendo ser dividida em três importantes etapas, a saber:

1) Identificação;

2) Como ela ocorre e seu desencadeamento;

3) Como intervir e mitigar.

Com relação ao primeiro item, Civita e De Maio (1997), Civita e De Regibus (1995) e Vrba e Zaporozec (1994) classificam os métodos de análise da vulnerabilidade à contaminação de aquífero em:

• Intrínseca: ou natural, expressa a vulnerabilidade do sistema aquífero por meio da caracterização de suas condicionantes (geológica, hidrogeologia, condições climáticas, biológicas), determinando o grau de fragilidade natural à contaminação;

• Específica: Analisa o impacto de um contaminante no ambiente, como os processos de absorção-adsorção, dissolução, precipitação e atenuação natural (Por exemplo o método LOS (SALEMI, et al. 2011), MERLIN (AVELINE, et al., 2009).

A vulnerabilidade específica oferece uma visão concreta do problema, pois considera os processos físico-químicos que o contaminante pode causar ao ambiente. Por outro lado, a vulnerabilidade intrínseca mostra uma visão global do problema, considerando a susceptibilidade fisiográfica à contaminação, mas aconselhável para a modelagem e compreensão do ambiente (DALY; WARREN, 1998; GOGU; DASSARGUES, 2000).

O segundo item está associado a análise dos fatos, em função de ferramentas que auxiliam na sua identificação, como: séries estatísticas, probabilidades, mapas entre outros. O grau de definição, de apreensão da vulnerabilidade, portanto, nesse caso, resultado da quantidade de dados disponíveis e no método a ser adotado de avaliação da vulnerabilidade. O que implica na necessidade de estabelecer um banco de dados para analisar as possíveis causas e efeitos.

De modo geral, diversos métodos executam a análise da fisiografia da paisagem, tendo como resultado a confecção de um único produto cartográfico, construído a partir de uma escala, ou índice, que expressa o grau de vulnerabilidade de cada unidade. Um método bastante difundido é o de Foster (1987), apresentando cinco classes de vulnerabilidade à contaminação, atribuindo valores de estabilidade ambiental de 0 à 1 (figura 2).

Figura 2 – Escala de vulnerabilidade à contaminação

Fonte: Adaptada de Foster (1987), organizada pelos autores (2021)

O terceiro item alude a tomada de decisão com base no resultado da avaliação da vulnerabilidade, possibilitando distinguir áreas prioritária para a proteção do aquíferos e/ou de medidas de mitigação e redução dos potenciais perigos de contaminação.

Para a representação cartográfica da vulnerabilidade, adota-se os critérios da comunicação cartográfica, a qual busca associar às cores quentes e seus matizes (vermelho, laranja e amarelo) situações de emergência. Assim, a cor vermelha representa maior vulnerabilidade, enquanto que a cor amarela representa a de menor vulnerabilidade.

Este modelo é aplicado individualmente em cada variável que compõem o estudo de vulnerabilidade. Nesta escala de vulnerabilidade, as unidades que apresentam maior estabilidade são representadas por valores próximos de 0; os valores próximos de 0.5 apresentam estabilidade intermediária; enquanto valores próximos de 1 possuem maior vulnerabilidade.

3.1.2 Métodos de avaliação da vulnerabilidade à contaminação dos aquíferos

Os procedimentos metodológicos e a definição das normas técnicas para avaliar a vulnerabilidade dos aquíferos estabelecem um conjunto de objetivos cartográficos exequíveis, centrados na avaliação de diversas variáveis. Porém, não existe um “estado da arte” que avalie e compatibiliza a complexidade destas integrações supracitadas, por conseguinte, foram desenvolvidos vários métodos.

O quadro 2 apresenta os principais métodos e suas respectivas variáveis utilizadas. Em seguida são apresentadas as equações dos métodos AVI (STEMPVOORT; EWERT; WASSENAAR, 1992), EPIK (DÖRFLIGER: ZWAHLEN, 1996) e Marcolongo e Pretto (1987), com o intuito de propiciar um melhor entendimento das inferências geográficas aplicadas.

Quadro 2 – Métodos de vulnerabilidade e variáveis básicas

Continua...

Método

Variáveis

Precipitação

Topografia

Densidade da rede de drenagem

Edafologia

Conexão hidrogeológica

Infiltração

Características da zona não saturada

Características geológicas

Nível piezométrico

Características hidrogeológicas

Condutividade hidráulica

Características do contaminante

Uso e ocupação do solo

Espessura, textura e mineralogia

Umidade

Permeabilidade

Características físico-químicas

BRGM (1970), Albinet e Margat (1971)

●

Vrana (1968), Olmer e Rezac (1974)

●

Fenge (1976), Villumsen; Jacobsen; Soenderskov (1982)

●

Josopait e Schwerdtfeger (1979)

●

Haertlè (1983), Zampetti (1983), Fried (1987)

●

Vrana (1984)

●

Ponsatí e Asturias (1984), Fobe e Goossens (1990), Goossens e Van Damme (1987)

●

Quadro 2 – Métodos de vulnerabilidade e variáveis básicas

Continuação...

Método

Variáveis

Precipitação

Topografia

Densidade da rede de drenagem

Edafologia

Conexão hidrogeológica

Infiltração

Características da zona não saturada

Características geológicas

Nível piezométrico

Características hidrogeológicas

Condutividade hidráulica

Características do contaminante

Uso e ocupação do solo

Espessura, textura e mineralogia

Umidade

Permeabilidade

Características físico-químicas

Vierhuff; Wagner; Aust (1981)

●

Engelen (1985)

●

Zaporozec (1985)

●

AF/RF (RAO; HORNSBY; JESSUP, 1985)

●

Breeuwsma et al. (1986)

●

Sotornikova; Vrba (1987)

●

Ostry et al. (1987)

●

Carter; Palmer; Monkhouse (1987), Palmer (1988)

●

Marcolongo; Pretto (1987)

●

Marcolongo; Pretto (1988)

●

Quadro 2 – Métodos de vulnerabilidade e variáveis básicas

Continuação...

Método

Variáveis

Precipitação

Topografia

Densidade da rede de drenagem

Edafologia

Conexão hidrogeológica

Infiltração

Características da zona não saturada

Características geológicas

Nível piezométrico

Características hidrogeológicas

Condutividade hidráulica

Características do contaminante

Uso e ocupação do solo

Espessura, textura e mineralogia

Umidade

Permeabilidade

Características físico-químicas

DRASTIC (ALLER, et al., 1985)

●

GOD (FOSTER, 1987)

●

Trojan e Perry (1988)

●

SEEPAGE (MOORE, 1988)

●

Schmidt, Kessier (1989)

●

Método-base GNDCI-CNR (CIVITA, 1987)

●

SINTACS R2 (CIVITA, 1990)

●

AVI (STEMPVOORT; EWERT; WASSENAAR, 1992)

●

ISIS (DE REGIBUS, 1994)

●

Quadro 2 – Métodos de vulnerabilidade e variáveis básicas

Conclusão

Método

Variáveis

Precipitação

Topografia

Densidade da rede de drenagem

Edafologia

Conexão hidrogeológica

Infiltração

Características da zona não saturada

Características geológicas

Nível piezométrico

Características hidrogeológicas

Condutividade hidráulica

Características do contaminante

Uso e ocupação do solo

Espessura, textura e mineralogia

Umidade

Permeabilidade

Características físico-químicas

SGD (HÖlTING; et al., 1995)

●

Ekv (AUGE, 1995)

●

EPIK (DÖRFLIGER: ZWAHLEN, 1996)

●

CALVUL (TROIANO; MARADE; SPURLOCK, 1999)

●

SINTACS R5 (CIVITA: DE MAIO, 2000)

●

VULK (JEANNIN; et al., 2001)

●

PATHS (ORTEGA; MIRANDA, 2004)

●

KSI (BEYNEN; TOWNSEND, 2005)

●

Quadro 2 – Métodos de vulnerabilidade e variáveis básicas

Conclusão

Método

Variáveis

Precipitação

Topografia

Densidade da rede de drenagem

Edafologia

Conexão hidrogeológica

Infiltração

Características da zona não saturada

Características geológicas

Nível piezométrico

Características hidrogeológicas

Condutividade hidráulica

Características do contaminante

Uso e ocupação do solo

Espessura, textura e mineralogia

Umidade

Permeabilidade

Características físico-químicas

KarstALEA (FILIPPONI; et al., 2012)

●

MAIA (MAIA; CRUZ, 2013)

●

GATNEK (MORAIS, 2016)

●

Fonte: Adaptada de CIVITA e De Maio (1997) e Vías (2003), organizado pelos autores (2021)

O método de Marcolongo e Pretto (1987) é uma proposta derivada da lei de Darcy onde o índice de vulnerabilidade é o resultado da seguinte fórmula:

Onde k é a condutividade hidráulica da zona não saturada; (Si) reporta a profundidade da água subterrânea; MS é a umidade do solo; e Qi é a infiltração por unidade de superfície.

O método AVI cujo nome é um acrônimo do inglês Aquífer Vulnerability Index, analisa duas variáveis: espessura de cada camada da zona não saturada (d) e condutividade hidráulica das mesmas (k). O índice é calculado mediante a seguinte expressão:

Onde i corresponde a cada uma das camadas que compõem a zona não saturada. O índice final se agrupa em cinco classes mediante intervalos irregulares que seguem uma progressão logarítmica.

O método EPIK foi desenvolvido especificamente para ser empregado em regiões cársticas, analisando 4 variáveis que o seu nome, sendo eles: epicárstico (Epikarst), cobertura de proteção (Protective cover), condições de infiltração (Infiltration conditions) e desenvolvimento da área cárstica (Karst network development). Para cada um dos fatores analisados, o autor estabelece valores para serem multiplicados as variáveis para a padronização do resultado.

O índice de vulnerabilidade é calculado mediante a seguinte expressão:

Onde i corresponde a um determinado tipo de relevo epicárstico, que possui uma significância, o mesmo é adotado para o j (cobertura de proteção), k (condição de infiltração) e l (desenvolvimento da área cárstica).

Por conseguinte, De Maio et al. (2001) e Gogu e Dassargues (1998) classificam os métodos em:

• Simulação: com o intuito de predizer o transporte de contaminantes, tanto no tempo como no espaço, faz-se simulações dos processos físico-químicos do movimento da água com o contaminante;

• Estatísticos: Incluem a descrição estatística das concentrações de um contaminante e a análise de regressão para incorporar os efeitos de distintas variáveis fisiográficas. O objetivo é descrever uma relação entre a qualidade da água e as características ambientais, por meio de variáveis independentes.

• Índices e classes (ou paramétrico): baseia-se na combinação de diversas variáveis que representam a vulnerabilidade intrínseca, com um campo definido e dividido em intervalos hierárquicos. A cada intervalo se admite um valor qualitativo, com valores que refletem a susceptibilidade à contaminação;

• Ambientes hidrogeológicos: avaliam a vulnerabilidade de grandes ambientas hidrogeológicos de modo qualitativo, comparando-a com outras áreas e com o uso de técnicas de inferência geográfica. De acordo com Vías (2003) este método é apropriado para estudos de grandes áreas com alta variabilidade fisiográfica.

Em síntese, as duas primeiras classes são recomendadas para avaliação da vulnerabilidade específica, as demais para a avaliação da vulnerabilidade natural.

Para auxiliar na escolha de qual método utilizar na avaliação da vulnerabilidade à contaminação, De Maio et al. (2001) estabelecem uma correlação entre quantidade de variáveis, o denominador de escala e a consistência da informação.

O denominador de escala reporta ao nível de detalhes no mapa, apresentando um relacionamento inversamente proporcional a escala cartográfica. Ou seja, quanto maior o denominador, menor é a escala. A escolha da escala deve ser selecionada com base na compatibilização cartográfica entre níveis de detalhe, ou generalização, previstos para o levantamento da informação e o mapa final. Visando uma orientação geral, o IBGE (2007) faz uma classificação da escala, com base no nível de detalhamento, ilustrado no quadro 3.

Quadro 3 – Relação entre escala do mapa e o nível de detalhamento

Nível de detalhe	Escala
Ultra detalhado	1:500 – 1:5.000
Detalhado	1:7.000 – 1:20.000
Semi detalhado	1:25.000 – 1:50.000
Reconhecimento	1:50.000 – 1:750.000
Exploratório	1:750.000 – 1:2.500.000

Fonte: IBGE (2007)

A consistência da informação está relacionada a natureza das variáveis e as possíveis medições realizadas sobre elas. As variáveis são classificadas em qualitativa (permite nomear a informação, como por exemplo, aquífero cárstico, aquífero fissural), possibilitando descrever, comparar e interpretar as variáveis; e quantitativa (expressa em números mensuráveis, por exemplo, precipitação de 200 ml, 300 ml), a qual utiliza a quantificação nas modalidades de coleta de informações e no seu tratamento, mediante técnicas estatísticas, como percentual, média, variância, entre outros. Regularmente são utilizadas, quando se necessita garantir a precisão e exatidão dos resultados, evitando distorções de análise de interpretação. Desta forma, as variáveis quantitativas apresentam uma maior consistência na análise das informações do que as variáveis qualitativas.

Nos estudos ambientais, as variáveis quantitativas são informações pontuais e tendem a ser onerosas e demanda de tempo para a coleta das amostras quanto para o seu tratamento. Por conseguinte, estudos de vulnerabilidade a contaminação de aquíferos realizados com variáveis quantitativas tende a ser realizado em pequenas áreas, provavelmente para fins específicos (por exemplo, implantação de uma indústria petroquímica, posto de gasolina, usina de tratamento de resíduos líquidos), e consequentemente, necessita de um denominador de escala pequeno (nível de detalhe ultra detalhado ou detalhado), podendo ser analisado uma quantidade média de variáveis, como ilustrado na figura 3.

Figura 3 – Relação entre três parâmetros fundamentais empregados para a confecção de um mapa de vulnerabilidade

Fonte: Adaptada de DE MAIO et al. (2001), pelos autores (2021)

Por outro lado, quando se faz uma análise da vulnerabilidade à contaminação de aquíferos por meio de variáveis qualitativas, como no uso da sobreposição de mapas temáticos (geológica, pedológica, morfológica) e variáveis quantitativas (profundidade do aquífero, condutividade hidráulica), emprega-se os métodos de índice e/ou classe. Como na maioria das vezes, os mapas temáticos estão disponíveis em escala de semidetalhe ou de reconhecimento.

No caso do método de ambientes hidrogeológicos, emprega-se apenas as variáveis qualitativas, tendo como resultado uma cartografia de vulnerabilidade com nível de detalhe de reconhecimento ou exploratório, como apontado por Auge (1995) e Hirata e Fernandes (2008).

4 APLICAÇÃO DO MÉTODO GOD

O método paramétrico GOD foi desenvolvido por Foster (1987) e aprimorado para atender as condições dos países latino-americanos por Foster e Hirata (1988) e FOSTER et al. (2002). Ele consiste na hierarquização de índices relativos à extrema ou baixa vulnerabilidade intrínseca do aquífero, com base nos mecanismos de recarga da água subterrânea e na capacidade natural de atenuação de contaminantes, variando conforme as condições geológicas. De acordo com Bartolomeu (2012), este método enfatiza os mecanismos de recarga, deve-se ter uma atenção para a contabilização de fraturas e outras heterogeneidades de rocha, pois podem favorecer o fluxo preferencial, sendo um fator crucial para o aumento da vulnerabilidade.

Este método se baseia na análise das três variáveis que a compõem: tipo de aquífero (Groundwater ocurrence), características geológicas (Overall aquifer class) e profundidade do nível piezométrico (Depth to groundwater); sendo atribuído valores de 0,0 à 1,0 para cada parâmetro analisado.

O índice final integral da vulnerabilidade à contaminação do aquífero é o produto da multiplicação dos três índices, dada pela equação:

O método aplicado nestas pesquisas (MELO et al., 2019; GOMES et al., 2018) consta da confecção do mapa de vulnerabilidade à contaminação de aquífero do município de Camaçari (BA) e nos municípios de Crato, Juazeiro do Norte e Barbalha (CE). O método GOD consiste na hierarquização de um índice relativo à extrema ou baixa vulnerabilidade intrínseca do aquífero, com base nos mecanismos de recarga da água subterrânea e na capacidade natural de atenuação de contaminantes, variando conforme as condições geológicas (FOSTER, 1987; FOSTER; HIRATA, 1988; FOSTER et al., 2002).

A Figura 3 representa o diagrama para quantificar cada uma das variáveis, com algumas modificações em relação à versão original, como reflexo dos resultados obtidos com experiências de aplicação desse método (FOSTER et al., 2002).

O índice final integral de vulnerabilidade do aquífero é o produto da multiplicação dos três índices, com variação de 0,0 à 1,0.

Figura 4 – Diagrama do método GOD

Fonte: Adaptado de FOSTER et al. (2002), pelos autores (2021)

A Figura 5 apresenta o resultado da operação de sobreposição de mapas sumarizado a partir do método GOD. Foram obtidas 4 classes de vulnerabilidade: baixa, moderada, alta e extrema. As áreas de extrema vulnerabilidade estão localizadas nas regiões dos depósitos sedimentares litorâneos, paralelos a linha de costa, ocupando aproximadamente 1% da área do município. As zonas de alta vulnerabilidade foram identificadas nas áreas de dunas, flúvio-lagunares e leques aluvionais coalescentes.

Estes dois últimos estão associados a drenagem superficial, nascentes e fundos de vales e baixa profundidade dos aquíferos. Fato semelhante foi constato na pesquisa de Kemerich et al. (2013), na bacia hidrográfica do rio Vacacaí-Mirim, Estado do Rio Grande do Sul, constituída principalmente por rochas sedimentares. Já as áreas de moderada e baixa vulnerabilidade estão associadas a Formação Marizal e São Sebastião e unidades hidrogeológicas de mesmo nome.

Figura 5 – Mapa de vulnerabilidade à contaminação pelo método GOD

Fonte: MELO et al. (2002)

Acredita-se que os principais fatores condicionantes para o aumento na vulnerabilidade à contaminação no município de Camaçari-BA, elaborados a partir do método GOD, são a litologia e a proximidade do nível estático com a superfície. As litologias compostas por areias apresentaram uma maior vulnerabilidade quanto comparadas às outras litologias da região. Isso ocorre, devido a elevada porosidade e permeabilidade do meio, que conota aos aquíferos um elevado risco à contaminação. Observou-se, de maneira geral, valores do nível estático aumentando em direção ao Oceano Atlântico, principal exutório da região, responsável pelo aumento dos valores associados à vulnerabilidade que crescem substancialmente nesse sentido.

A Figura 6 apresenta a segunda pesquisa aplicando o método GOD. As características hidrogeológicas verificadas na área permitem classificar a área com a ocorrência da água subterrânea de forma não confinada (aquíferos livres), com valores de Índice G variando de 0,6 a 0,9. Quanto à caracterização dos estratos de cobertura, constata-se a predominância de arenitos, sobrepostos por sedimentos não consolidados constituídos de argila, areia, cascalho, margas, folhelhos e calcários conferindo uma variação do Índice O entre 0,6 e 0,9. E, com relação ao nível da água subterrânea, destaca-se que 47% da área apresenta níveis entre 5 e 20m e 33%, entre 20 e 50m, predominando, portanto, os Índices D iguais a 0,8 e 0,7.

Os resultados indicam que a vulnerabilidade dos aquíferos na área varia de baixa a alta (entre 0,30 e 0,60), com predomínio de vulnerabilidade moderada (80%). Resultados semelhantes foi encontrado por Viana (2007).

Figura 6 – Mapa de vulnerabilidade à contaminação pelo método GOD

Fonte: GOMES et al. (2018)

Analisando a vulnerabilidade por município, destaca-se Crato, Barbalha e Juazeiro do Norte com aproximadamente, 89%, 91% e 63%, respectivamente, dos seus mananciais subterrâneos classificados como moderadamente vulneráveis (Figura 5). Segundo Hirata e Fernandes (2008), no caso do índice moderado, a área é vulnerável a alguns poluentes quando continuamente lançados e lixiviados (sais, nitratos e hidrocarbonetos). Juazeiro do Norte apresenta a maior área com vulnerabilidade baixa (36%) em relação aos demais municípios. Hirata e Fernandes (2008) corrobora que, nessa classe somente é vulnerável a contaminantes persistentes em longo prazo, quando continua e amplamente lançados e lixiviados, tais como sais e nitratos. Na porção norte da sede de Crato, onde ocorre as coberturas arenosas, o índice obtido (0,60) indica alta vulnerabilidade em detrimento do grau de consolidação da zona vadosa, formada predominantemente por arenitos e pela influência de níveis estáticos mais rasos (< 5 metros de profundidade). Nesse caso, a área é vulnerável a muitos poluentes, exceto os pouco móveis e persistentes (hidrocarbonetos, com- postos aromáticos, bactérias, vírus, sais e nitratos).

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os estudos de vulnerabilidade à contaminação de aquíferos é um instrumento importante para a proteção dos recursos hídricos subterrâneos, sendo analisado a interação do contaminante com a fisiografia da paisagem e com os aspectos hidrogeológicos. Estes estudos acontecem há mais de 45 anos e, ainda se discute a sua definição e a aplicabilidade dos métodos de avaliação. Isto ocorre em decorrência da maioria dos métodos executarem uma análise qualitativa, tendo como resultado um mapa indicando áreas homogêneas com alta, média ou baixa vulnerabilidade à contaminação; inexistência de um consenso sobre “quais aspectos” são relevantes na avaliação da vulnerabilidade à contaminação.

No tocante ao uso de diversos dados, a escala e a delimitação das unidades fisiográficas tem se mostrado um problema fundamental para a aplicação dos métodos, devido a sua concepção e classificação se apresentarem de formas distintas para diferentes autores, evidenciando essencialmente o problema o nível de detalhe e a data de aquisição da informação.

Na análise de diversos artigos sobre esta temática, constata-se a existência de duas vertentes nos estudos relacionados a vulnerabilidade à contaminação de aquíferos: (a) Desenvolvimento de novas metodologias baseadas na análise geográfica, nas características ambientais e disponibilidade da informação; (b) Aplicação destes métodos em áreas distintas.

Na análise destes artigos, há uma tendência, dos autores, em aplicar mais de um método de avaliação da vulnerabilidade de um aquífero. A validação de um método ou de outro faz-se por meio de critérios estatísticos e observações qualitativas realizadas em campo.

A grande diversidade de métodos de avaliação da vulnerabilidade à contaminação de aquíferos obriga os investigadores em ter um conhecimento adequado das características de cada método, bem como dos dados utilizados para a sua aplicação. Caso contrário, pode-se cometer alguns erros na sua aplicação, bem como interpretação dos resultados.

Contudo, é importante ressaltar que tais métodos devem ser vistos como instrumento auxiliar na identificação de áreas vulneráveis. Portanto, os estudos de vulnerabilidade a contaminação de aquíferos podem ser considerados instrumentos de gestão e tomada de decisão, sendo incorporado como ferramenta na proteção dos recursos hídricos subterrâneos, devendo ser utilizados de modo ágil e eficaz.

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Contribuições de autoria

1 – Danilo Heitor Melo (Autor Correspondente)

Universidade Federal da Bahia, geógrafo – Doutor em Geologia

https://orcid.org/0000-0003-2083-6211 • danilo.melo@ufba.br

2 – Maria da Conceição Rabelo Gomes

Universidade Federal da Bahia, geóloga – Doutora em Geologia

https://orcid.org/0000-0001-7841-4201 • conceicaorabelo@yahoo.com.br

Contribuição: Metodologia | Escrita - revisão e edição

3 – Luiz Rogério Bastos Leal

Universidade Federal da Bahia, geólogo – Doutor em Geologia

https://orcid.org/0000-0003-4015-3370 • lrogerio@ufba.br

Contribuição: Análise formal | Investigação | Metodologia

Como citar este artigo

MELO, D. H.; GOMES, M. C. R.; LEAL, L. R. B. Cartografia da Vulnerabilidade à contaminação de aquíferos: revisão conceitual. Geografia Ensino & Pesquisa, Santa Maria, v. 26, e11, 2022. Disponível em: 10.5902/2236499465331. Acesso em: dia mês abreviado. ano.