CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE NASCENTES ASSOCIADAS A DERRAMES LÁVICOS RECENTES NA ILHA TERCEIRA – AÇORES

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE NASCENTES ASSOCIADAS A DERRAMES LÁVICOS RECENTES NA ILHA TERCEIRA – AÇORES M. Adelaide LOBO Professora Auxiliar, Departamento de Ciências Agrárias da Universidade dos Açores, 9702-805 Terra-Chã, Angra do Heroísmo, +351.295.40 22 44, [email protected]

A. Félix RODRIGUES Assistente, Departamento de Ciências Agrárias da Universidade dos Açores, 9702-805 Terra-Chã, Angra do Heroísmo, +351.295.40 22 38, [email protected]

RESUMO As águas das nascentes do Noroeste da ilha Terceira, localizadas nas freguesias dos Altares, Raminho e Serreta, foram analisadas de forma a se proceder á sua caracterização físico-química. Essa caracterização, permitiu identificar traçadores químicos que distinguem as nascentes por grupos: as dos Altares, as do Raminho e as da Serreta. As nascentes dos Altares, possuem elevados rácios molares bicarbonato/sílica quando comparados com as nascentes do Raminho e da Serreta. Tais rácios, crêem-se associados a mecanismos de lixiviação de feldspatos. As águas dos Altares apresentam os valores médios mais baixos de nitratos, cloretos, sulfatos, potássio e magnésio bem como os valores médios mais baixos de pH. No que se refere ao anidrido carbónico livre, é nessas águas que se observam os valores médios mais elevados. As águas das nascentes do Raminho, possuem rácios molares Cl-/SiO2 praticamente constantes, revelando-se essa razão um bom traçador das águas dessas nascentes, distinguindo-as relativamente às dos outros agrupamentos estudados. As águas do Raminho apresentam os valores médios mais elevados de cloretos, fluoretos, cálcio e magnésio e os valores médios mais baixos de bicarbonatos. É neste grupo de nascentes que a relação entre os vários parâmetros químicos mais se aproxima da relação verificada para a água do mar. As águas da Serreta, são aquelas que apresentam maiores valores médios de pH, temperatura, bicarbonatos, nitratos, sulfatos, sílica, potássio e sódio, bem como, os menores valores médios de anidrido carbónico livre e fluoretos. Esperava-se que, sendo as nascentes da Serreta aquelas que se encontram mais próximas do mar, fossem aquelas em que predominassem as semelhanças com a composição química média das águas do mar. Tal não se verificou, sendo o rácio molar Cl-/Na+ o mais baixo dos três grupos de nascentes.

Existem fortes indícios de que as nascentes da Serreta sofram influência de fluídos geotérmicos, ou então, de gases vulcânicos que escapam através dos solos por onde a água da chuva, que faz a recarga dos aquíferos, se infiltra. Terceira, Açores, Nascentes, Lava,Traçadores. PALAVRAS-CHAVE Traçadores químicos, rácios molares, bicarbonatos, sílica, Ilha Terceira, Açores.

1. INTRODUÇÃO Investigaram-se os factores físico-químicos que influenciam a qualidade da água de nascentes localizadas em três freguesias no Noroeste da Ilha Terceira-Açores. Tal escolha, deve-se ao facto de se ter admitido que ocorreriam processos de lixiviação distintos (solos diferentes), existiriam estruturas geológicas distintas e emissões de gases vulcânicos diferenciados, que influenciariam a qualidade físico-química da água dessas nascentes. As nascentes estudadas, num total de treze, localizam-se em escoamentos lávicos relativamente recentes, do estratocone de Santa Bárbara, sujeitas também a influências marinhas distintas. As ilhas vulcânicas, apresentam um grande espectro de características geológicas, solos e factores morfológicos que as tornam extremamente vulneráveis quer a precipitação persistente quer a eventos de precipitação extremos (AZEVEDO, et al. 1999). De uma maneira geral, as propriedades hidráulicas das escoadas lávicas recentes são determinadas pelas suas características primárias, vindo a ser modificadas quer pela alteração das rochas, emanações gasosas, circulação de água ou actividade hidrotermal (RODRIGUES, 1993). A deposição de cloretos pela precipitação, na superfície da ilha Terceira, tem um padrão bem definido que depende da altitude, distância mínima ao mar e da velocidade média do vento nos dias em que ocorre precipitação, para além da orografia (RODRIGUES et al. 1999). Sendo assim, é esperada um contribuição diferenciada de sais marinhos, para o total de sais observados nas águas das nascentes estudadas. De acordo com o referido anteriormente, tentamos encontrar traçadores que nos permitissem diferenciar de forma inequívoca cada um dos grupos de nascentes, com vista a serem utilizados na determinação quer da zona de recarga dessas nascentes, quer da definição de uma área de vulnerabilidade dos aquíferos à poluição de origem antropogénica. Para tal, torna-se importante verificar os factores físico-químicos que mais contribuem para uma diferenciação de grupos de nascentes geograficamente próximas, bem como se existe ou não influência na qualidade da água dessas nascentes da actividade agro-pecuária intensiva da Região como sugerido por LOBO (1993). A demarcação de zonas vulneráveis nos territórios insulares, com vista à protecção das águas de consumo contra a poluição causada ou induzida por nitratos, além de ter cobertura legal, também tem aspectos que se relacionam com a capacidade de autosustentação das populações insulares. 2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Os dados apresentados neste estudo resultam da análise de amostras colhidas em três períodos distintos: Setembro de 1981, Maio de 1983 e Fevereiro de 1987, de forma a que as datas das colheitas coincidissem com os meses de enchimento máximo dos aquíferos, os meses de nível mínimo dos

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mesmos e o início da época das chuvas (LOBO, 1993). Essas amostras (n=39), encontram-se distribuídas de forma mais ou menos equitativa pelos três períodos anteriormente referidos, e foram analisadas quimicamente determinando-se a sua concentração em sódio, potássio, cálcio, magnésio, sulfatos, cloretos, nitratos, bicarbonatos, fluoretos, sílica e anidrido carbónico, bem como o seu pH. Paralelamente, foi medida in situ, a temperatura da nascente aquando da recolha das amostras. A determinação da concentração de sulfatos, foi obtida por espectrofotometria visível ultravioleta de acordo com os procedimentos propostos por RODIER (1978). Os níveis de nitratos, sílica e fluoretos, também foram obtidos por espectrofotometria visível – ultravioleta, mas de acordo com os procedimentos propostos em APHA (1975). As concentrações de cloretos foram avaliadas por volumetria e as concentrações de bicarbonato bem como o pH, por potenciometria. Todos estes procedimentos estão de acordo com as indicações de APHA (1975). O anidrido carbónico livre foi avaliado de acordo com o processo proposto em APHA (1975) As concentrações dos catiões Na+, K+, Mg2+ e Ca2+, foram determinadas por espectrometria de absorção atómica de chama. A temperatura da água das nascente foi avaliada por termometrica, com recurso a termómetros de mercúrio graduados em décimo de grau Celsius. 3. RESULTADOS E TRATAMENTO DE DADOS Na tabela 1 apresentamos os valores médios e os respectivos desvios padrões das concentrações observados nos três agrupamentos de nascentes estudados. Tabela 1 – Estatística descritiva dos parâmetros físico-químicos das nascentes dos Altares, Raminho e Serreta Serreta

Altares

Raminho

Nº Nascentes

5

3

5

Nº Amostras

15

9

14

pH

7,22±0,23

6,87±0,14

6,95±0,29

T

14,1±0,89

13,40±0,99

13,43±1,05

Bicarbonatos

18,88±4,00

17,60±6,02

14,23±7,34

Nitratos

2,51±2,73

0,39±0,68

2,23±3,70

Cloretos

21,99±4,03

17,32±2,32

24,46±8,39

Fluoretos

0,19±0,21

0,26±0,23

0,34±0,22

Sulfatos

5,60±0,81

2,62±0,41

3,38±0,83

Sílica

50,33±2,34

34,79±5,00

33,62±11,83

Sódio

36,15±2,71

25,55±2,10

25,10±5,92

Potássio

4,97±1,68

3,17±0,80

3,75±2,57

Cálcio

0,82±0,33

1,03±0,34

1,36±0,88

Magnésio

2,03±0,83

1,52±0,43

2,25±1,11

CO2

2,62±1,48

5,01±1,88

2,97±0,96

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Para as nascentes dos Altares (que se localizam entre as cotas dos 300 m e dos 500m), os níveis de bicarbonatos exibem uma tendência linear crescente com os teores de CO2 em solução (r=0,88). Tendência menos acentuada (r=0,76) foi observada entre os teores de sílica e os níveis de CO2 em solução, para as mesmas nascentes. A razão molar média entre os bicarbonatos e a sílica foi de 0,49, variando entre 0,3 e 0,7. Tais relações, parecem apontar para uma significativa contribuição, para os níveis de CO2 observados nas águas das nascentes dos Altares, de mecanismos de lixiviação que podem ser descritos pelas reacções genéricas 1 e 2 (WARNECK, 1988): 2KAlSi3O8+2CO2+3H2OóAl2Si2O5(OH)4+4SiO2+2K++2HCO3-

Equação 1

CaAl2Si2O8+2CO2+3H2OóAl2Si2O5(OH)4+Ca2++2HCO3-

Equação 2

Estas equações (equação 1 e equação 2) representam os contributos de processos individuais na transformação das rochas ígneas em argilas, sílica e sais dissolvidos. A aplicação de um teste t de Student para amostras com variâncias distintas, a um nível de confiança de 99%, indica que os níveis de anidrido carbónico nas águas das nascentes dos Altares, são significativamente diferentes (p SO4-2 + 2H+

Equação 5

A oxidação do SO2 a sulfato poderá ser descrita pela equação 6: SO2 + 2H2O -> SO42- + 4H+

Equação 6

6

Dadas as dependências observadas no gráfico da figura 2, cremos que tanto a emissão de CO2 como de H2S e SO2, possam contribuir para alterar o pH da água das nascentes da Serreta, o que não parece claro é a razão da baixa acidez, quando comparada com as outras nascentes referidas neste estudo. De acordo com o modelo de RODRIGUES et al. (1999), sendo as nascentes da Serreta (nascentes de arriba) localizadas entre os 45 m e os 100 m de altitude, deveriam ser aquelas que maior concentração de cloretos deveriam possuir, uma vez que a sua recarga se faz essencialmente pela água da chuva. Tal não se verifica. No entanto, dos vários agrupamentos estudados são estas nascentes as que apresentam maiores concentrações de sódio. Não sendo os solos da Serreta, mais ricos em sódio do que os solos do Raminho ou dos Altares (PINHEIRO, 1990), cremos que os níveis de sódio observados nas nascentes da Serreta tenham uma grande contribuição da fonte marinha. De facto, admitindo a totalidade do sódio associada ao spray marinho, as águas da Serreta são aquelas que maior défice de cloretos apresentam em relação ao sal marinho. Os défices de cloretos no aerossol marinho, podem resultar do ataque ácido de emissões vulcânicas ao cloreto de sódio. De acordo com RODRIGUES et al. (2001), a emissão de gases vulcânicos resultante da actividade do Vulcão Oceânico da Serreta, produziu défices de cloretos significativos no aerossol marinho colhido na arriba de Santa Bárbara na Ilha Terceira . Tal mecanismo, a existir, também se poderá verificar na fase aquosa. Se a maioria do sódio das águas da Serreta estiver associado ao sal marinho, em concordância com o modelo de RODRIGUES et al. (1999) e com os resultados para o aerossol marinho de RODRIGUES et al. (2001), os défices de cloretos observados nessas nascentes pressupõe, tal como hipótese anterior, que as emissões gasosas ou actividade hidrotermal, tem contributos significativos para os níveis de CO2 e SO42- observados nessas águas. A análise de “clusters” para os vários parâmetros físico-químicos determinados, revelou que apenas os teores de sódio se agrupam maioritariamente (mais do que 85% dos casos) para os dados da Serreta. Os rácios molares Cl-/Na+ para as águas da Serreta são praticamente constantes, apresentando uma pequena variabilidade (0,40±0,06). Esse é o menor rácio molar Cl-/Na+ médio observado nos vários agrupamentos. Nesse contexto, podemos afirmar que esse rácio é um bom traçador das nascentes da Serreta, distinguindo-as das nascentes dos Altares e do Raminho. Se de facto a concentração de sais marinhos for mais elevada para as nascentes da Serreta, tal como se suspeita, estes contribuirão para uma ligeira basificação dessas águas, podendo tal mecanismo justificar o valores de pH mais elevado dessas águas em relação às dos outros grupos. Relativamente às variações temporais dos vários constituintes das águas das nascentes estudadas, não se observam sazonalidades claras para a média das concentrações dos vários componentes agrupados por média do período de colheita, com excepção dos níveis de nitratos e de potássio. Nas figuras 3 e 4 apresentamos um gráfico de bolhas, com o qual pretendemos ilustrar a variação sazonal dos níveis médios de nitratos e de potássio das águas das nascentes estudadas. Este tipo de gráfico, à semelhança de um gráfico de dispersão, compara três valores. Os primeiros dois valores são as coordenadas cartesianas do centro da bolha (por exemplo os níveis de nitratos nos Altares e níveis de nitratos no Raminho), enquanto que o terceiro valor (níveis de nitratos na Serreta) está associado ao seu raio.

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Esses gráficos, indiciam o mesmo tipo de sazonalidade para o nitrato e potássio, com fortes incrementos em Fevereiro quando comparados com os resultados obtidos em Setembro. Tais resultados, apontam para uma fertilização dos solos com especial incidência no fim do Inverno e início da Primavera.

Setembro Maio Fevereiro

Nitratos-Raminho (mg/l)

5 4 3 2 1 0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

Nitratos-Altares (mg/l)

Figura 3 – Variação sazonal dos níveis de nitratos nas nascentes do Raminho, Altares e Serreta.

Potássio-Raminho (mg/l)

Setembro Maio Fevereiro 6 5 4 3 2 1 0 2,5

2,7

2,9

3,1

3,3

3,5

3,7

Potássio-Altares (mg/l)

Figura 4 - Variação sazonal dos níveis de potássio nas nascentes do Raminho, Altares e Serreta.

De acordo com LOBO (1993), a adubação nos Açores tem uma grande contribuição para os níveis de nitratos observados nas nascentes do Arquipélago, produzindo aumentos transitórios que podem vir a atingir concentrações dezenas de vezes superiores à verificada nos períodos de não adubação. O fertilizante sintético azotado mais utilizado na ilha Terceira é o do tipo NPK (GOMES, 2001) o que permite corrigir os níveis do solo, para uma melhor produção de pastagem, em nitrato, fósforo e potássio. Dada a elevada mobilidade do nitrato no solo e os elevados níveis atingidos nas nascentes, captadas na sua grande maioria para consumo humano, interessa quanto antes, implementar acções de consciencialização dos agricultores com vista à utilização racional de fertilizantes azotados de forma a preservar a qualidade da água de consumo do Arquipélago. Por outro lado, convêm quanto antes identificarem-se as zonas de recarga dos aquíferos captados para consumo humano, bem como, as

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respectivas zonas de protecção, de forma a que se tomem medidas de protecção a fim de evitar problemas de saúde pública. 4. CONCLUSÕES A composição química das águas das nascentes da ilha Terceira, em campos de lava recentes, apresenta grande heterogeneidade, apesar da grande proximidade geográfica entre elas. As águas das nascentes dos Altares possuem rácios molares bicarbonatos/sílica praticamente constantes. Existem fortes indícios de que tal rácio, bem como a elevada concentração de anidrido carbónico nas suas águas, quando comparada com os níveis das nascentes do Raminho e Serreta, se deva à lixiviação de feldspatos. As nascentes do Raminho, possuem elevadas concentrações de cloretos, provavelmente de origem marinha, revelando-se o rácio molar Cl-/SiO2 um bom traçador das suas águas, distinguindo-as das da Serreta e Altares. É nas nascentes do Raminho que a contribuição do spray marinho para o nível de sais observados, se torna mais visível, apesar de crermos que o maior contributo do spray marinho se verifique para as nascentes da Serreta. A composição química das águas das nascentes da Serreta aponta para uma influência vulcânica, influência essa, que pode resultar de fluxos hidrotermais ou de desgasificação vulcânica através dos solos. Os níveis de sódio dessas nascentes são os mais elevados, apesar dos seus solos não serem substancialmente diferentes dos do Raminho e Altares. Pensa-se que a componente de sais marinhos dessas águas tenha sido alterada pela influência vulcânica. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a colaboração dos técnicos: Maria de Lurdes Ávila, Maria Leovigilda Lima, Paula Valadão, Ana Fernandes, Luis Bettencourt, Ana Maria Gomes e Berta Borges. Agradecese o apoio financeiro da Região Autónoma dos Açores, da Câmara Municipal de Angra do Heroísmo e do Gesellschaft fuer Technische Zuzamenarbeit. BIBLIOGRAFIA − APHA-AWWA-WPCF. Standard methods for examination of water and wastewater. 14th Edition. U.S.A..1975. − AZEVEDO, E.B., MADRUGA, J.S. and PEREIRA, L.S.- “Rainfall and landslide susceptibility in islands environment: A GIS integrated Model”, in Congress on Soil Conservation on Volcanic Island, European Society for Soil Conservation, Açores (S. Miguel, Terceira, Faial e Pico) (Portugal), 30 Set.- 6 Nov. 1999, pp.O5 (21-22). − FORJAZ, V.H., ROCHA, F.M., MEDEIROS, J.M., MENESES, L.F. e SOUSA, C.. Notícias sobre o Vulcão Oceânico da Serreta, Ilha Terceira dos Açores. Nova Gráfica, Ldª. Ponta Delgada (Portugal). 2000. −

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