RESUMO Para conhecer o sistema aquífero na área de Proteção Ambiental do Maracanã foram coletadas amostras de água em quatro campanhas; a primeira no período seco e as outras no período chuvoso seguinte. Foram analisados nas águas amostradas onze parâmetros hidroquímicos CE, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, HCO3-, NO3-, Fe e P. A análise de agrupamentos separou os poços na área, identificando três grupos distintos que explotam águas com condutividade elétrica nas faixas de 230 a 400 µS/cm, 87 a 210 µS/cm e 22 a 64 µS/cm; os dados mostraram predominância de águas cloretadas sódicas e recarga rápida. Com estes resultados e identificação de processos geoquímicos determinados pelas mudanças nas concentrações de Fe e P foi possível desenvolver um modelo que identificou os aquíferos do sistema de aquíferos explotado por cada poço.

ABSTRACT To better know the aquifer system in the Maracanã Environmental Protection Area were collected samples in four campaigns; the first during the drought season and the others in the following rainy one. The water samples were analised for eleven hydrochemical parameters, CE, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO42-, HCO3-, NO3-, Fe and P. Cluster analysis separated the wells in the area, identifing three different groups that exploit water with electrical conductivity in the ranges of 230 to 400 μS/cm, 87 to 210 μS/cm, and 22 to 64 μS/cm, respectively. Data show a predominance of sodium chlorinated water. With these results and identification of geochemical processes determined by changes in concentrations of Fe and P it was possible to develop a model that identifies the aquifer of the aquifer system exploited by each well.

Com o objetivo de identificar e quantificar os principais processos responsáveis pelo aumento da salinidade observada durante o período não chuvoso em um pequeno aquífero aluvial localizado no semiárido do Nordeste brasileiro utilizaram-se a análise estatística multivariada e a modelagem geoquímica inversa para simular prováveis mecanismos de salinização no aquífero; para isto e por meio da quantificação da condutividade elétrica e dos íons Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, HCO3- e SO42- em amostras de águas do embasamento cristalino próximo à área de estudo, nos reservatórios próximos ao aquífero aluvial e do aquífero aluvial estudado, foram formados grupos e aplicada a análise discriminante. Testes de significância dos resultados demonstraram que a evaporação direta não apenas exerce influência sobre o aquífero aluvial mas ainda tem uma contribuição volumétrica média de 15,8% de águas do cristalino acompanhada de processos de dissolução e precipitação de sais, o que também justificaria o aumento da salinidade no aquífero aluvial no período seco.

The objective of this research was to identify and quantify the primary processes responsible for the increase in salinity observed in the alluvial aquifer during the dry season. Multivariate statistical analysis and inverse geochemical modeling were used to simulate possible salinization mechanisms in the alluvial aquifer. For this, by quantifying electrical conductivity and the concentrations of the ions Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, HCO3- and SO42- in waters from the crystalline basement near the study area, water reservoirs near the alluvial aquifer and the studied alluvial aquifer, groups were formed and discriminant analysis was applied. Significance tests showed that direct evaporation has not only an influence on the alluvial aquifer, but also a mean volumetric contribution of 15.8% from waters of the crystalline basement, accompanied by processes of salt dissolution and precipitation, which would also justify the increase in salinity observed in the alluvial aquifer in the dry period.

Esse trabalho consiste em um estudo de caso, em que o modelo de transporte de soluto MT3D, associado ao modelo de fluxo MODFLOW, foi utilizado na avaliação da contaminação de um aquífero por água superficial de um riacho contaminado com esgoto urbano, utilizando o cloreto como traçador. Nessa área, as águas do aquífero são explotadas por uma bateria de poços alinhada ao riacho. A calibração do modelo de transporte foi executada para reproduzir os teores de cloretos observados nas águas dos poços em campanhas de monitoramento. Já a do modelo de fluxo procurou reproduzir as cargas hidráulicas observadas durante testes de bombeamentos realizados em cada poço. Os resultados obtidos nessas calibrações foram compatíveis com as observações. A partir dos modelos calibrados, foi realizada uma simulação futura (prognóstico), visando determinar o tempo necessário para a recuperação da qualidade de água subterrânea após interrupção do lançamento de esgoto no riacho. Os resultados da modelagem indicaram que: os rebaixamentos produzidos pelo bombeamento dos poços são maiores nas proximidades do riacho; o transporte de contaminante ocorre, predominantemente, na vertical, induzido pelo bombeamento dos poços e pela recarga do aquífero a partir do riacho; os níveis de cloretos relativamente elevados nas águas dos poços podem voltar aos valores naturais do aquífero em aproximadamente um ano, caso o lançamento de esgoto no riacho seja interrompido. Assim, para evitar um maior comprometimento dos aquíferos da área por poluição persistente, o esgoto deverá ter um destino adequado e a área de preservação permanente do riacho deverá ser respeitada.

This paper presents a case study in which the solute transport model MT3D, associated with the MODFLOW flow model, was used in the assessment of contamination of an aquifer by surface water from a creek contaminated with urban wastewater, using chloride as a tracer. In that area of the aquifer, groundwater is exploited through a field of wells along the creek. The calibration of the transport model was implemented in order to reproduce the levels of chloride in water from wells observed in monitoring campaigns. The flow model sought to reproduce the hydraulic loads observed during pumping tests conducted in each well. The results obtained from these calibrations were consistent with observations. Based on the calibrated models, we carried out a "future simulation" (prognosis), in order to determine the time required for recovery of groundwater quality after stopping sewage discharge into the creek. Modeling results indicate that: drawdowns produced by pumping the wells are higher in the proximity of the creek; contaminant transport occurs, predominantly, vertically induced by pumping of the wells and by aquifer recharge from the creek; elevated levels of chloride in the waters from the wells may return to natural values in about one year, if the release of sewage into the creek is stopped. In this context, in order to prevent further damage to the aquifer area through persistent pollution, sewage must have a suitable destination and the area of permanent protection of the creek must be respected.

A Chapada do Araripe possui grande diversidade ambiental, onde é predominante o Latossolo Vermelho-Amarelo. Nela encontra-se a Floresta Nacional do Araripe (FLONA) e várias unidades de manejo florestal (UMF). O objetivo deste estudo foi utilizar a análise multivariada para obter-se um indicador básico que represente um conjunto de atributos físicos, químicos e biológicos utilizados como indicadores de modificações nas propriedades dos solos de uma UMF. Foram analisados, em triplicata, na profundidade de 0-20 cm, solos de 15 pontos da UMF e quatro da FLONA, onde foram determinados nove atributos utilizados na identificação das peculiaridades de grupos de estado de recuperação dos solos e suas principais diferenças. A análise demonstrou que dois componentes principais respondem por aproximadamente 76 % da variância dos dados: o primeiro é o indicador da qualidade biológica, química e física dos solos; e o segundo, do estado de compactação. A análise de agrupamento multivariada, aplicada ao primeiro componente principal, evidenciou a formação de três grupos: um da FLONA e dois contendo amostras da UMF, em diferentes estados de recuperação. A utilização do teste de Tukey em nível de 5 % no agrupamento dos teores de matéria orgânica dos solos apresentou os mesmos grupos da análise de agrupamento multivariada, indicando que esse atributo pode ser utilizado como indicador básico na área de estudo.

The Araripe Plateau in the tropic semi-arid region is characterized by great environmental diversity. The Araripe National Forest and several forest management units (FMU) are located in this area with mostly red-yellow Oxisols. The goal of this study was to identify a basic indicator that could represent a set of physical, chemical and biological properties of soils of the Plateau. Multivariate analysis was used to indicate changes in soil properties of a FMU. Soil samples were analyzed in triplicate (0-20 cm layer), from 15 points of the FMU and four points of the National Forest. Nine soil properties were selected to characterize differences between preserved and exploited sites, including those in recovery phases. The results show that two principal components account for approximately 76 % of the variance of the data: the first indicator of biological, chemical and physical soil quality and the second indicator of soil compaction. Multivariate cluster analysis of the first principal component group showed the formation of three sub-groups: the National Forest sub-group and two sub-groups of the FMU in different recovery stages. The Tukey test (5 % significance) applied to the grouping of organic matter content of soils agreed with results from multivariate cluster analysis. This indicates that this organic matter can be used as main indicator of changes in soil properties for the study area.

Um estudo foi realizado sobre a qualidade da água de superfície na Bacia do Acaraú, porção Norte do estado do Ceará, Brasil. Foram avaliados os parâmetros qualitativos da água do Rio Acaraú que abastece o projeto de irrigação nessa área. Análise da Componente Principal/Análise do Fator Multivariada foi usada na avaliação da qualidade da água a fim de desenvolver um índice de qualidade de água (IQA) que refletisse os riscos de salinidade e sodicidade do solo bem como a toxicidade por íons específicos às plantas. As amostras de água foram coletadas em dez locais cobrindo toda a bacia no período de abril/2003 e setembro/2005, em que os parâmetros físicos e químicos que contribuem para o IQA foram avaliados. Os resultados mostraram que a águas utilizadas para irrigação na bacia do Acaraú, de acordo com o IQA proposto, são potencialmente propensas a causar problemas de sodicidade e toxicidade ao longo do tempo, se a relação solo-água-planta não for rigorosamente manejada.

A study on surface water quality in the Acaraú Basin, in the North of the state of Ceará, Brazil was performed. Qualitative dynamics of water flowing to the Acaraú River that supplies water to the irrigation project in the area was evaluated. Multivariate Factor Analysis/Principal Component Analysis was used for evaluation of water quality in order to develop a water quality index (WQI) that reflects soil salinity and sodicity risks and water toxicity to plants. From April/2003 to September/2005 water were sampled from ten sampling sites covering the basin, where physical and chemical parameters that contribute to the WQI were evaluated. The results showed that the use of water for irrigation in the Acaraú basin, according to the proposed WQI, are potentially prone to cause toxicity (crop cycle) and sodicity problem in the long run, if the soil-water-plant is not carefully monitored.

A matéria orgânica (MO) encontrada no solo pode ser uma ferramenta auxiliar na identificação de uma vegetação remota. Na Floresta Nacional do Araripe e circunvizinhança, na Chapada do Araripe, realizou-se o presente estudo, em que as medidas de d13C e d15N da MO dos solos foram utilizadas para: (i) avaliar os valores atuais desses parâmetros; (ii) analisar a variabilidade natural do d13C no solo de diferentes formações florestais e (iii) indicar o declínio de florestas. Verificou-se que os solos das áreas hoje preservadas e cuja MO na superfície mostra d13C tipo C3, da vegetação atual, e uma mistura C3-C4 em profundidade, correspondem a ecossistemas antropizados no passado por uso agrícola; já os solos que mantiveram o d13C tipo C3 em todo o perfil se referem a ecossistemas antropizados, porém por uso não agrícola. Na caatinga, o perfil do d15N indicou um solo mais mineralizado e com menos MO. As áreas reflorestadas e preservadas apresentaram recuperação da MO.

The organic matter (OM) of soils can be used as an auxiliary tool for the identification of past vegetation. In the Floresta Nacional do Araripe and its surroundings, on top of the Araripe Plateau, a study was made using measurements of d13C and d15N of soil OM in order to (i) assess present day values for these parameters; (ii) to analyse natural variations of d13C in soils from different formations of forest; (iii) and to indicate forest decline. It was found that soils from (at present) protected areas, the OM of which exhibits C3 type d13C of the present vegetation in surface samples but of the C3-C4 type in depth, correspond to ecosystems anthropized in the past through agriculture. Soils maintaining d13C of the C3 type throughout the entire profile refer to ecosystems anthropized through non-agricultural exploitation. "Caatinga" samples exhibit a d15N profile that indicates a soil more mineralized and with less OM, whereas reforested preserved areas show recovery of OM.

O manejo inadequado da vegetação e do solo leva a mudanças físicas que afetam a recarga de aquíferos. A Chapada do Araripe possui centenas de fontes que jorram na encosta; porém, há indícios de redução de vazões. Neste trabalho foi estudada a capacidade de infiltração de solos submetidos a diferentes tipos de manejo florestal na Chapada. Amostras de solos de 21 localidades foram ordenadas em quatro grupos. O Grupo 1, de áreas de vegetação preservada e os demais de áreas antropizadas. Observou-se que a umidade e capacidade de infiltração apresentaram boa correlação linear com a matéria orgânica; a umidade média do Grupo 1, no período seco, foi superior à dos demais grupos mesmo no período chuvoso; as áreas antropizadas apresentaram baixo conteúdo de matéria orgânica, umidade e baixa capacidade de infiltração, indicando modificação na estrutura do solo capaz de reduzir a recarga.

Inadequate vegetation and soil management leads to physical changes that affect aquifer recharge. The Araripe Plateau feeds an elevated number of springs on its northern slope; however, there are indications that their yield is decreasing. Through this research, it was studied the infiltration capacity of soils under different types of management. Soil samples from 21 sites were grouped into four groups. Group 1 represents areas of preserved vegetation, the others, anthropized ones. It was observed that soil moisture and infiltration capacity are linearly well correlated with organic matter; mean soil moisture during the dry season was significantly higher for Group 1 than for the other groups, even during the rainy season and anthropized areas show low organic matter contents, soil moisture, and infiltration capacity, indicating modifications in the soil's structure that reduce aquifer recharge.

Factor analysis was applied to 56 groundwater samples collected from wells located in the Araripe Sedimentary Basin, in the north-east of Brazil. The parameters are a set of 9 physicochemical, chemical, and isotope data, constituted by electrical conductivity (EC), ionic concentrations of Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, SO4(2-), alkalinity and δ18Oº/00. In R-mode factor analysis, the first 3 factors explain 62% of the variance, their loadings allowing the interpretation of hydrogeochemical processes that take place in the area. Q-mode factor analysis on the 56 water samples decreases space dimensionality to 6, explaining 93% of the total database information. With the aid of a scalar and angular measurement method, objects were clustered, resulting in 11 groups classified according to their inherent characteristics, related to their hydrogeological origin.

A cidade de Nova Olinda, sul do Estado do Ceará, é abastecida através de quatro poços tubulares profundos que captam num aqüífero confinado, composto, basicamente, por arenito. Na área também afloram calcita e gipsita, que são explotadas por mineradoras instaladas dentro da bacia hidrográfica, onde estão três dos quatro poços. Desde 2006, as tubulações de abastecimento de água estão sendo obstruídas por um precipitado folhear, causando prejuízos. Neste trabalho foi feita uma investigação, usando análises químicas, físico-químicas e de raios X e o índice de saturação de calcita (ISC), para estudar as possíveis causas dos precipitados, identificados, basicamente como calcita. As concentrações de cálcio e os ISCs indicaram que o tratamento da água aplicado na desinfecção aumenta a tendência da precipitação de calcita devido o cálcio contido nos produtos químicos usados.

The township of Nova Olinda, south of Ceará, is supplied with waters from four deep wells exploiting a confined sandstone aquifer. Calcite and gypsum rock outcrop and are being exploited commercially in the watershed where three of the wells are located. Since 2006, public supply pipelines are damaged due to a sheet-like precipitation causing frequent obstruction of the pipes. In this investigation we used chemical analyses, physical chemistry, X-ray analyses and determination of the calcite saturation index - CSI for studying possible causes for the deposits identified, basically, as calcite. Calcium concentrations and CSIs indicate that the water disinfection process adopted increases the tendency of calcite precipitation due to calcium contained in the chemicals used.

As ações antrópicas na microbacia hidrográfica do rio Granjeiro, município do Crato, Ceará, estão levando a excessivo escoamento superficial, que produz assoreamento dos cursos d’água e enchentes nos bairros por onde o rio passa. Nesse trabalho, objetivou-se entender os impactos ambientais no comportamento hidrológico da área através: (i) da caracterização morfométrica da microbacia do rio Granjeiro e de duas microbacias adjacentes, (ii) da comparação dos parâmetros morfométricos das três microbacias, (iii) da avaliação ambiental da microbacia do rio Granjeiro, e (iv) da correlação dos impactos ambientais avaliados com os parâmetros morfométricos. A caracterização morfométrica foi feita através de parâmetros que caracterizam a forma da bacia, o sistema de drenagem e o relevo. A avaliação ambiental foi feita a partir de um diagnóstico da área. Constatou-se, pela morfometria, que a microbacia do rio Granjeiro deveria ser a menos propensa a cheias, mas os problemas ambientais por ações antrópicas contribuem com a inversão do quadro. Para minimizar os impactos ambientais, são sugeridas ações através de medidas estruturais e não-estruturais, compatíveis com a realidade sócio-ambiental local.

Human activity in the micro basin of Granjeiro river, in the township of Crato/ Cariri, Ceará causes excessive runoff, producing sediment deposition in watercourses and causing floods along the river. In this investigation we try to understand the environmental impacts on the hydrology of the area through: (i) a morphometric characterization of the Granjeiro river micro basin and two adjacent ones, (ii) a comparison of the morphometric parameters for the three micro basins, (iii) an environmental evaluation of the Granjeiro micro basin and (iv) a correlation of environmental impacts and morphometric parameters. Morphometric characterization is made through parameters that describe the geometry of the basin, its drainage system and its relief. Environmental evaluation is based on the spot diagnoses. According to morphometry, the Granjeiro micro basin should be less floods prone than the outher two. However, antropic environmental problems invert this order transferring a higher incidence of floods to the first. In order to minimize environmental impacts, actions through structural and non-structural measures, in accordance with social-environmental local reality, are proposed.

Foi desenvolvido um programa usando Object Pascal e Matlab, para o modelo de Streeter Phelps de autodepuração. Foram incorporadas condições de contorno, sugeridas por Chapra, que propiciam: a simulação do perfil de OD e DBO5 considerando várias entradas de efluentes ao longo do curso d'água e a correção para condições de anaerobiose, condições estas que contribuem com o surgimento de concentrações negativas de OD e conduzem a previsões errôneas. Foi, também, incorporada uma metodologia de calibração automática, baseada na minimização dos erros quadráticos entre as concentrações calculadas e observadas, para obtenção e escolha dos valores dos coeficientes de desoxigenação e reaeração. Para o teste do programa, foram feitas várias simulações: uma para testar o método de calibração automática e outras duas para testar as condições de contorno. Em todos os casos, os resultados obtidos produziram bons desempenhos. O aplicativo executável servirá como ferramenta auxiliar no meio acadêmico, como recurso didático, em aulas de saneamento ambiental, e como ferramenta de gestão da qualidade das águas.

Using Object Pascal and Matlab, a program was developed for Streeter Phelps modeling of self-purification. Boundary conditions suggested by Chapra were incorporated that permit the simulation of DO and BOD5 profiles considering multiple point sources along the flow path and a correction for conditions of anaerobiosis, which lead to negative DO and erroneous previsions in Streeter Phelps modeling. A method of automatic calibration, based on minimizing square deviations between simulated and observed concentrations, for obtaining the coefficients of deoxygenation and reaeration, was incorporated also. Various simulations for testing the program were performed: one for automatic calibration and two for boundary conditions. In all cases a good performance was obtained. The program may serve equally as a teaching instrument in environmental sciences classes and as a working tool in water quality management.

A interação do riacho dos Macacos e de uma bateria de poços, na sua vizinhança, em Juazeiro do Norte-CE, foi avaliada segundo parâmetros físicos, químicos e bacteriológicos. Foram realizadas também análisés de oxigênio-18 a fim de avaliar a mistura de águas subterrâneas com águas superficiais. Verificou-se que o riacho dos Macacos, na maioria dos parâmetros analisados, não se enquadra em nenhuma das classes de águas doces da Resolução N° 357 do CONAMA e da Portaria N° 518 do Ministério da Saúde. Constatou-se que neste riacho e no lago da Timbaúba a concentração de coliformes totais e termotolerantes é extremamente elevada. Uma simulação computacional do transporte advectivo do contaminante de partículas do rio para o aqüífero com o modelo MODPATH/MOFLOW revela tempos mínimos de transito do manancial superficial poluído até os filtros dos poços entre 15 e 100 dias. Considerando a meia vida dos coliformes em águas subterrâneas de aproximadamente 8 dias e sua alta concentração na água superficial, contaminação dos poços de abastecimento é inevitável.

The interaction of the Macacos Creek and a neighboring well field, in Juazeiro do Norte-Ceará, was assessed through chemical, physicochemical and bacteriological parameters. Oxygen -18 measurements were made for the identification of mixes from surface and underground waters. It was found that Macacos Creek water, with respect to most of the parameters analysed, does not conform to any of the classes for fresh water defined by CONAMA Resolution Nr.357 by the Ministry of Health. In this creek and in the Timbauba Lake the concentration of coliform and thermo-resistant bacteria is extremely high. MODFLOW / MODPATH modeling of advective contaminant transport from the creek to the wells showed minimum transit times between 15 and 100 days. Considering a half life of about 8 days for coliform bacteria in groundwater and their extremely high concentration in surface waters, contamination of the supply wells is inevitable.