Influência Geológica Em Assinaturas

147REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 62(2): 147-154, abr. jun. 2009

Larice Nogueira de Andrade et al.

AbstractThis paper presents an analysis of the geochemistry

of superficial waters in the Itacolomi State Park andtheir relationship to the geological scenario and soilgeochemistry. Thirty six soil samples were collected atpoints located in representative areas from the differentlithologies. In each region, the soil samples werecollected at diverse depths. In addition, eighteen watersampling points were also selected in areas with differentdrainage patterns. In the ground and water samples,the concentrations of major and trace elements weredetermined by ICP-OES. Also, physical-chemicalparameters were determined for the water samples. Theresults reveal that geology plays an essential role inthe chemical signature of the soils and superficialwaters. Comparison with standard values defined bythe rules CETESB 195/05 and CONAMA 357/05 provedthe influence of pedological and geologicalcharacteristics on the water quality. Anomalousconcentrations of several elements were found in thewater and ground samples. In addition, it was alsopossible to observe that the regulations for water qualityof this area are inadequate since they do not take thegeological factors into consideration.

Keywords: Geochemistry, water-rock interactions,Itacolomi State Park, geochemical background,environmental characterization.

Geociências

Influência geológica em assinaturas

químicas das águas e solos do Parque

Estadual do Itacolomi, Minas Gerais

(Influence of the geology in the chemical signature of water and

soils from the Itacolomi State Park, Minas Gerais)

Larice Nogueira de Andrade

Mestranda do Departamento de Geologia da Escola de Minas - UFOP. E-mail: [email protected]

Mariangela Garcia Praça Leite

Dra.,Professora do Departamento de Geologia da Escola de Minas - UFOP. E-mail: [email protected]

Luís de Almeida Prado Bacellar

Dr.,Professor do Departamento de Geologia da Escola de Minas - UFOP. E-mail: [email protected]

Resumo

Esse trabalho apresenta uma avaliação geoquímicadas águas superficiais do Parque Estadual do Itacolomi,relacionando-a com os cenários geológicos e com a geo-química dos solos. Foram coletadas 36 amostras de solode diferentes profundidades em pontos localizados emáreas representativas das diversas unidades litológicas.Também foram selecionados 18 pontos de amostragemde água em trechos com diferentes padrões de drenagem.Os elementos maiores e traços foram determinados porICP-OES. Nas amostras de água, foram, também, determi-nados os parâmetros físico-químicos. Os resultados de-monstram que a geologia exerce grande influência nascaracterísticas químicas do solo e das águas superficiaisda região. A comparação com valores-padrões definidospelas normas CETESB 195/05 e CONAMA 357/05 indicaconcentrações anômalas de diversos elementos, possi-bilitando a comprovação da influência geológica e pedo-lógica na qualidade das águas, já que a área de estudo éuma unidade de conservação livre de interferências an-trópicas. Além disso, também foi possível observar ainadequação dessas normas em relação aos parâmetrosde qualidade, que não consideram os fatores geológicos.

Palavras-chave: Geoquímica, interação água-rocha,Parque Estadual do Itacolomi, background geoquímico,caracterização ambiental.

REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 62(2): 147-154, abr. jun. 2009148

Influência geológica em assinaturas químicas das águas e solos do Parque Estadual do Itacolomi, Minas Gerais

1. Introdução

Essa pesquisa foi desenvolvida noParque Estadual do Itacolomi (PEI), res-ponsável por parte do abastecimento deágua para o distrito de Passagem deMariana e para a cidade de Ouro Preto.Dentro de seus limites, o parque abran-ge diversas áreas de nascentes que for-mam os ribeirões do Carmo e Gualaxo doSul, ambos componentes do chamadoAlto Rio Doce (Vasconcelos et alii, 1993).

Esse trabalho, como vários outrosencontrados na literatura (Négrel, 2006;Tempel et alii, 2000; Beaucaire &Michard, 1982; e Lasaga,1984), aborda ainfluência dos fatores geológicos nascaracterísticas geoquímicas dos solos edos fluxos hídricos superficiais. É con-senso, na literatura, o fato de que os te-ores dos elementos químicos nos solosrefletem os teores da rocha de origem,com exceção dos casos com influênciaantrópica (Mitchell, 1964; Krauskopf,1983; Pettry & Switzer, 1993). Além dainteração rocha-solo, também se verificaa relação água-rocha-solo. No contextogeoquímico, a água é considerada umimportante agente transportador, pois, àmedida que circula na paisagem, reagecom as superfícies com as quais entraem contato, sendo essa interação res-ponsável pelas alterações de sua com-posição química. O entendimento de di-ferentes interações que ocorrem no am-biente, assim como da natureza, da con-centração dos diferentes elementos quí-micos e do fluxo e da migração desseselementos, é de fundamental importân-cia dentro do cenário ambiental. Os flu-xos hídricos superficiais exercem impor-tante papel no transporte dos elementosquímicos. A concentração dos elementosquímicos nas águas é determinada pelograu de intemperismo e pela litologia ori-ginal. Os fluxos hídricos que correm so-bre diversas rochas, comumente, desen-volvem diferentes compartimentos hidro-geológicos (Négrel, 2006; Krauskopf,1983).

O PEI está situado entre os meridi-anos 43o32’30" e 43o22’30" de longitudeoeste e os paralelos 20o22’30" e 20o30’00"de latitude sul, nos municípios de OuroPreto e Mariana, no Estado de Minas

Gerais (Figura 1). Com uma área de apro-ximadamente 7000 ha, abrange toda aserra do Itacolomi, uma das componen-tes da serra do Espinhaço.

Geologicamente, a área de estudoestá inserida na porção sudeste do Qua-drilátero Ferrífero (QF), uma das áreasclássicas do Pré-Cambriano, situado noextremo sul do Cráton de São Francisco.A estratigrafia na região do parque(Figura 2) é representada por rochas doSupergrupo Rio das Velhas, do Super-grupo Minas (Grupos Piracicaba e Saba-rá) e pelas rochas metassedimentaresclásticas do Grupo Itacolomi (Glöckner,1981). Os quartzitos do Grupo Itacolomiforam divididos por Ferreira e Lazarin(1993) em dois subgrupos: inferior e su-perior, que representam, respectivamen-te, os quartzitos Morro do Cachorro(QMC) e os quartzitos Pico do Itacolomi(QPI), separados por xistos do GrupoSabará. Encontram-se, também, na área,rochas intrusivas básicas e depósitosrecentes de laterita (Glöckner, 1981).

O Supergrupo Rio das Velhas, naárea do parque, se divide nos GruposMaquiné e Nova Lima e apresenta se-

qüências vulcano-sedimentares arquea-nas do tipo greenstone belt. O GrupoSabará, pertencente ao SG Minas, é cons-tituído, basicamente, por xistos, sendoque ao topo dessa formação é comumencontrar afloramentos de filito e quart-zito ferruginoso. O Grupo Piracicaba écomposto principalmente por filito grafi-toso. Os quartzitos inferiores (QMC) doGrupo Itacolomi apresentam litofáciescomo metaconglomerados, metarenitose quartzitos ferruginosos. Os quartzitossuperiores (QPI) ocorrem em contato tec-tônico (falhas de empurrão) com xistosdo Grupo Sabará no topo da seqüênciaItacolomi e apresentam um conteúdo se-ricítico. Os depósitos recentes, presen-tes na área do parque, são representa-dos por coluviões, aluviões e níveis la-teríticos superficiais de canga (Ferreira& Lazarin, 1993).

Na área do PEI, segundo Ferreira eLazarin (1993), ocorrem dois tipos bási-cos de solo: os litossolos e os latosso-los, que refletem as características domaterial de origem (litologia) e relevo(geoforma). No Grupo Itacolomi, predo-minam os litossolos, que apresentam tex-

Figura 1 - Mapa de localização da área de estudo.



tura arenosa e são essencialmente rasose bastante limitados em termos de fertili-dade. Já os latossolos são encontradosno Supergrupo Minas e apresentam so-los bem desenvolvidos e de textura argi-losa.

A sub-bacia do córrego do Mansoapresenta uma mata bem preservada,com predomínio da Floresta EstacionalSemidecidual. Na sub-bacia do Calais,onde se localiza o pico do Itacolomi, comafloramentos rochosos de quartzito, seconcentram estruturas geológicas comofalhas e fraturas e predominam os cam-pos rupestres. Nessa região, o processoerosivo, nos quartzitos e nos metacon-glomerados, favorece a ocorrência decolapsos de blocos, ocasionando a for-mação de sumidouros e dolinamentos. Asub-bacia do Benedito é uma região que

apresenta cursos d’água encachoeiradose afloramentos rochosos de quartzito,onde, também, ocorrem campos rupestres.Além disso, é interessante destacar queo PEI é uma unidade de conservação, li-vre de contaminação antrópica.

2. Materiais e métodos

Foram coletadas 54 amostras, sen-do 36 de solo e 18 de água, todas dis-tribuídas em áreas representativas dosdiferentes materiais litológicos. As áre-as de coleta de água correspondem àsregiões denominadas de Manso (Man),Calais (Cal) e Benedito (Ben). As coletasde amostras de solos também foram rea-lizadas nas regiões do Belchior (Br), Cus-tódio (Cd) e Mainard (Md) (Figura 2).

Para as análises geoquímicas e deturbidez, foram realizadas duas campa-nhas de amostragem de água, sendo aprimeira durante a estação seca (agostode 2006) e a segunda no período chuvo-so (janeiro de 2007). A coleta e a preser-vação das amostras seguiram a metodo-logia proposta por Agudo (1987) e Deri-sio (1992). Já, para a estimativa da con-dutividade elétrica (CE), pH e sólidostotais dissolvidos (TDS), foram realiza-das medições quinzenais no período dejulho a setembro de 2006 e junho de 2007,e mensais no período de outubro a de-zembro de 2006 e de janeiro a maio de2007. Tais parâmetros foram determina-dos in situ, utilizando-se um equipamen-to multiparâmetro portátil (Ultrameter -Myrn L Company). A turbidez foi medi-da em laboratório com turbidímetro Mi-cronal modelo B250 (APHA, 2005).

Figura 2 - Mapa geológico (Lobato et alii, 2004) com a localização dos pontos amostrados do Parque Estadual do Itacolomi.



Os solos foram coletados nas pro-fundidades de 0-10cm, 10-20cm, 20-30cm,30-40cm, 40-50cm e 50-60cm, por meio defuros de trado. Para a determinação doselementos maiores (Na, K, Ca e Mg) etraços (Al, As, Fe, Mn, Cr, Co, Ni, Li, Pb,Zn, Cu, Cd, Ba e V), nas amostras deágua e solo, foi utilizada a técnica de Es-pectrometria de Emissão Atômica comfonte Plasma Indutivamente Acopla-do (ICP-OES) (APHA, 2005), no Labora-tório de Geoquímica Ambiental (LGqa)do Departamento de Geologia da Univer-sidade Federal de Ouro Preto (DEGEO/UFOP). As amostras de água foram fil-tradas com membranas de 0,45µm adap-tadas em seringas de 50 ml, acidificadascom ácido nítrico concentrado e preser-vadas a 4°C. Já as amostras de solos fo-ram desagregadas usando o gral de por-celana e peneiradas no Laboratório deSedimentologia do DEGEO. Para a aber-tura das amostras, foi utilizado o métodode digestão total, que consiste no ata-que ácido com HF, HNO

3 e HCl (Moutte,

1990). Para tal, foram utilizados0,250g de cada amostra de solo na fra-ção de 2,0 mm.

Os resultados obtidos foram com-parados com os valores-padrões desolos e águas definidos pelas normasCETESB 195/05 e CONAMA 357/05,respectivamente.

3. Resultados

Quando comparados os resultadosobtidos nas amostras de solo com a De-

cisão de Diretoria CETESB 195/05, pode-se observar que a maior parte dos solosapresenta valores superiores ao padrãoestabelecido (Tabela 2). Nas Tabelas 1,2, 4 e 5, são apresentados apenas os pon-tos e elementos que apresentaram ano-malias (valores acima do limite estabele-cido pelas resoluções). Nos solos dasub-bacia do Manso, foram verificadasanomalias dos elementos As, Ba, Cd, Co,Cr, Pb e Zn. Também, foram encontradaselevadas concentrações dos elementosFe, Mn e Al, refletindo a geologia localcomposta por quartzitos ferruginosos,faixas de canga, xistos e filitos. No traba-lho de Fujaco (2007), também foram en-contradas elevadas concentrações des-ses elementos e foi verificada evidênci-as da relação entre a composição quími-ca das unidades geológicas e a elevadaconcentração desses elementos.

Na sub-bacia do Benedito, foramencontradas anomalias dos elementosBa, Cd, Co, Cr, e Zn. A sub-bacia do Ca-lais apresentou valores anômalos de Ba,Co e Zn. Anomalias dos elementos Ba,Cd, Co, Cr, e Zn foram encontradas naregião do Mainard. As regiões do Bel-chior e Custódio apresentaram valoresanômalos de Ba, Cd, Co, Cr, Pb e Zn.

Em relação às águas, os valores deTDS (Sólidos Totais Dissolvidos) e tur-bidez encontrados em todos os pontosamostrados são considerados baixos,sendo bem inferiores ao limite de 40 FTUpara turbidez e 500 mg/l para TDS esta-belecido pela Resolução nº357/05 doCONAMA para águas da Classe 1. Os

valores de turbidez oscilaram entre 0,5 e7,7 FTU, de TDS entre 1,68 e 34,92 mg/l ede CE entre 2,6 e 53,8 µS/cm. Em relaçãoao pH, as amostras coletadas apresenta-ram, em sua maioria, valores dentro dafaixa estabelecida pela ResoluçãoCONAMA 357/05 (entre 6 e 9), com ex-ceção da sub-bacia do Benedito, ondegrande parte das amostras apresentouvalores entre 4 e 5. Os menores valoresde pH foram encontrados nas sub-baci-as do Benedito e Calais e os maiores, noManso. O Manso apresentou uma ten-dência de queda dos valores de pH aolongo do ano e o Calais, uma tendênciade elevação (Tabela 3).

Em termos geoquímicos, os resul-tados obtidos, quando comparados comos valores estabelecidos pela ResoluçãoCONAMA 357/05, indicam anomalias deMn, Fe e Al nas águas da sub-bacia doManso (Tabela 5). Concentrações anô-malas de Fe foram observadas nos pon-tos Man-3 e Man-4, no período de seca,e em todos os pontos, no período dechuva. O elemento Mn apresentou valo-res anômalos nos pontos Man-2, Man-4e Man-5 (período chuvoso) e nos pon-tos Man-3, Man-4 e Man-5 (períodoseco). Anomalia de Al foi verificada nospontos Man-2 e Man-3 (período de chu-va). Como verificado nos solos do Man-so, estes também apresentaram elevadasconcentrações de Fe e Mn, demonstran-do o fato de os solos tenderem a refletira composição química no material origi-nal (xistos, filitos e canga) com reflexosna composição da água. No trabalho de-senvolvido por IEF (2006), também fo-ram observadas elevadas concentrações

Tabela 1 - Litologia dos pontos amostrados para análise de solos.



de Fe e Mn nas águas do Manso e taisconcentrações foram relacionadas comas características geológicas da área,composta de xistos e filitos do GrupoPiracicaba e quartzitos ferruginosos doGrupo Sabará, e, especialmente, com apresença de canga, que contribui de for-ma mais efetiva para esses elevados va-lores. Oliveira (1999) também verificougrandes concentrações de Fe nas águasdessa região, fato que ele atribuiu às ca-racterísticas geológicas da sub-bacia doManso, somadas ao forte intemperismoquímico que se processa sobre as litolo-gias presentes na área.

Na sub-bacia do Benedito, foramverificadas anomalias de Al nos pontos

Ben-2 e Ben-4 (período de chuva). Taisanomalias, provavelmente, são devidasà presença dos quartzitos sericíticos daregião e ao pH ácido apresentado nes-sas águas, o que facilita a mobilidadedesse metal. O mesmo foi verificado noponto man-2, no Manso, que apresen-tou baixos valores de pH e elevada con-centração de Al.

Na sub-bacia do Calais, foram de-terminados teores anômalos de Fe nospontos Cal-3 e Cal-7 (período chuvoso)e de Mn e Fe nos pontos Cal-2 e Cal-7(período de seca). No ponto Cal-3, asanomalias apresentadas, provavelmen-te, são influências da geologia, já que

este é um dos pontos localizados no in-terior do parque e, sendo assim, podeser considerado livre de ações antrópi-cas. Esse ponto recebe contribuições decanais que drenam o quartzito ferrugi-noso (do Grupo Sabará), o que, prova-velmente, contribui para os elevados va-lores de Fe e Mn.

Em relação às anomalias encontra-das nos pontos Cal-2 e Cal-7, não sepode dizer que sejam resultantes de umacontaminação natural, já que tais pon-tos são os únicos situados fora da áreado parque e, possivelmente, sofrem in-fluência antrópica.

Tabela 2 - Teor de elementos selecionados em amostras de solo das sub-bacias estudadas, nas profundidades de 10 a 60 cm.

LQ - Limite de quantificação.

CETESB* - Valores da Norma CETESB 195/05 (CETESB, 2005).

Os números 10, 20, 30, 40, 50 e 60 correspondem, respectivamente, às profundidades 0-10cm, 10-20cm, 20-30cm, 30-40cm,

40-50cm e 50-60cm.



Tabela 3 - Parâmetros físico-químicos dos pontos amostrados de água das diferentes sub-bacias.

Cond (µs/cm) - Condutividade; TDS (mg/L) - Sólidos Totais Dissolvidos.



Tabela 4 - Litologias aflorantes na área da bacia situada a montante dos pontos amostrados para análise de água.

Tabela 5 - Concentração de elementos em amostras de água das sub-bacias estudadas, mostrando os pontos cujos valores foram

superiores aos estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05(CONAMA, 2005).

LQ - Limite de quantificação.

CONAMA* - Valores da Resolução CONAMA 357/05 (CONAMA, 2005).



4. Conclusões

Em todos os cenários geológicos,as reações rocha solo-água afetam acomposição química das águas. Dessaforma, rochas e solos de natureza distin-ta regulam os parâmetros físico-quími-cos, bem como a concentração dos di-versos elementos químicos dos cursosde água localizados em diferentes litolo-gias.

A composição química das águasdo Parque Estadual Itacolomi está defato fortemente relacionada com o meiolitológico no qual elas circulam. Os da-dos analíticos apresentam uma correla-ção entre as composições químicas dossolos, das águas e das característicasgeológicas dos pontos de amostragem.As principais fontes de Fe e Mn, emáguas das sub-bacias do Manso e Ca-lais, são os quartzitos ferruginosos (doGrupo Sabará), os xistos e filitos do Gru-po Piracicaba e, também, a presença decanga, no caso da sub-bacia do Manso.O mesmo se aplica à presença de eleva-das concentrações dos elementos Fe,Mn, As e Al, nos solos do Manso. Asconcentrações anômalas de Al, verifica-das na sub-bacia do Benedito, são con-seqüência dos tipos de rochas na região,sobretudo dos quartzitos sericíticos.

Os resultados encontrados, nesseestudo, de acordo com as normasCETESB 195/05 (CETESB, 2005) eCONAMA 357/05 (CONAMA, 2005),permitiram identificar, nos solos e naságuas, valores acima do esperado paraas condições naturais encontradas emuma área de preservação permanente,sem atividade antrópica, como é o casodo PEI. Sem dúvida, tais anomalias sãodecorrentes da litologia formadora daregião. Como o Brasil apresenta os maisdiversos cenários geológicos, fica claraa não adequação de resoluções nacio-nais, com padrões fixos para avaliaçãoda qualidade de solos e águas. Sendoassim, sugere-se que os parâmetros dequalidade adotados nessas resoluçõessejam adaptados às realidades locais,considerando os fatores geológicos nadefinição de seus valores. Para tanto, énecessária a identificação de regiões não

impactadas ou sob influência antrópica mínima, de modo a serem utilizadas comomodelos para a análise do estado de sistemas a elas semelhantes geologicamente.Desta forma, os valores dos parâmetros e os padrões de qualidade a serem adotadosrespeitarão as peculiaridades naturais de cada região.

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Artigo recebido em 19/09/2008 e aprovado em 18/03/2009.

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