Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/18882
Title: Modelação hidrogeoquímica: evolução química de águas junto a um aterro sanitário
Author: Amaral, Helena Isabel Ferreira
Advisor: Silva, Manuel Augusto Marques da
Keywords: Química da água
Elementos vestigiais
Geoquímica
Rochas graníticas
Aterros sanitários - Contaminação da água
Defense Date: 2003
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: A modelação hidrogeoquímica é tida como um contributo para a compreensão dos fluxos geoquímicos que ocorrem entre a água e o substracto rochoso. No caso em estudo, tenta-se compreender os processos naturais de alteração de rochas graníticas induzidos pela presença de um aterro sanitário. Através da modelação geoquímica inversa e directa, alguns processos naturais como a dissolução e precipitação de minerais são identificados e quantificados. Da mesma forma, modelos de especiação e de cálculo de equilíbrios, permitem verificar se esses processos são termodinâmicamente possíveis. O aterro da Serra do Carvalho, na região de Braga, situa-se em granitos hercínicos. Do ponto de vista regional, estes granitos são bastante fracturados. Contudo, através de estudos de fracturação efectuados, o local do aterro aparenta ser pouco fracturado. O granito da Serra do Carvalho é essencialmente constituído por quartzo, feldspato alcalino, biotite e moscovite. A alteração química do granito produzirá minerais argilosos, que de acordo com os modelos obtidos, resultará, na maior parte dos casos, na precipitação de caulinite, confirmada por diagramas de estabilidade. As águas analisadas, superficiais e subterrâneas, são pouco mineralizadas e são consideradas potáveis. As águas menos mineralizadas são aparentemente as que não estão relacionadas com o aterro. Algum indício de contaminação, provocado pela presença do aterro, é (ainda) muito incipiente, e especulativo. Através de diagramas de probabilidade, verifica-se que as anomalias em constituintes maiores detectam-se nas águas superficiais junto ao aterro, enquanto que para os constituintes menores e vestigiais, as anomalias aparecem nas águas subterrâneas junto ao aterro. Estas anomalias que se verificam nas águas subterrâneas e não se verificam nas águas superficiais, podem ter explicação na migração/difusão de um ambiente redox diferente através das argilas que impermeabilizam o aterro, mesmo assumindo que não há escape de lixiviados através delas. Este ambiente redutor poderá induzir à libertação dos constituintes menores e vestigiais das rochas para as águas. As águas em estudo apresentam-se praticamente todas sobressaturadas em quartzo e em argilas, as águas subterrâneas mais que as superficiais. A modelação geoquímica inversa efectuada através do programa Netpath, permitiu verificar que a biotite e a anortite38 são os principais minerais a dissolver, como esperado para uma rocha granítica. Também a sílica precipita em alguns modelos apesar de ser em quantidades baixas. A montmorilonite cálcica, apesar de ser comum em ambientes graníticos, não aparenta ser relevante. Em praticamente todos os modelos a troca iónica favorece o aumento da concentração do cálcio em relação ao sódio. A modelação directa com o programa Phreeqc foi utilizada para estudar a evolução geoquímica das águas. Dissolvendo gradualmente a anortite38 constata-se o aumento da concentração do carbono, cálcio e sódio, aumentando também o pH. Uma vez que as amostras projectam-se entre as PCO2=10-2.2 e PCO2=10-3.5 bar, a maior parte da reacção de dissolução da plagioclase ocorre a níveis superficiais e não em profundidade. Projectando os índices de saturação dos minerais primários Albite e Anortite, verifica-se que estes estão sobressaturados na solução aquosa. Uma vez que não é termodinâmicamente viável colocar as plagioclases a precipitar, assumese que a sobressaturação nas águas se deve à entrada dos catiões Ca2+ e Na+, provavelmente devido a contaminação. Também, se diminuir a quantidade de plagioclase a dissolver, as amostras parecem mais quimicamente apenas por apresent arem valores de saturação mais elevados. De acordo com este exercício de modelação hidrogeoquímica constata-se que as argilas, como resultado da alteração dos minerais primários, estão muito provavelmente em formação e precipitação. Observa-se, contudo, que grande parte das amostras colhidas estão mais sobressaturadas naqueles minerais que o indicado pelos resultados da simulação da dissolução da plagioclase Anortite38. Assume-se assim que além dos processos naturais que estão a ocorrer junto ao aterro, haverá muito provavelmente uma outra fonte de elementos que estas simulações não explicam.
Hydrogeochemical modelling is an important tool for the understanding of the geochemical fluxes occurring between water and rocks. In this case study we try to understand the weathering natural processes in granitic rocks induced by the presence of a sanitary landfill. Through direct and inverse geochemical modelling, some natural processes such as dissolution and precipitation of minerals are identified and quantified. In the same way, speciation models and equilibrium calculations, allow to verify if those processes are thermodynamically possible. The Serra do Carvalho landfill, in the region of Braga, northwest Portugal, is located in hercynian granites. Despite the regionally very fractured rocks, locally at the site of the landfill, the granite seems not to be so much fractured as the region overall. Here, the granite is mainly constituted by quartz, alkaline feldspar, biotite and muscovite. The chemical alteration of the granite will result in clay minerals, which, according to the models obtained and confirmed through stability diagrams, develops towards the precipitation of Kaolinite. Both surface and groundwaters are little mineralised and are within the standards for drinking water. The least mineralised seem to be those with no relation to the landfill. Any contamination of the landfill, if existing, is still incipient. Through probability diagrams, anomalies of major constituents of the water appear in the superficial waters, whilst anomalies of minor and trace constituents develop in groundwaters. These anomalies in the groundwaters are not found in surface waters, and a possible explanation for its existence is the migration/diffusion of the different redox environment, through the impermeable clay layer, from the landfill itself to the underground environment. This new redox environment would lead to the release of trace and some minor constituents. Almost all waters studied present an oversaturation in quartz and clays, ground waters more than surface waters. By using Netpath to obtain inverse geochemical models, it was possible to verify that biotite and anortite38 are the most probable minerals to dissolve, as expected from a granitic rock. Also, silica precipitates in some models despite the low quantities. Montmorillonite-Ca, despite its abundance in granitic rocks, doesn’t seem to be important in this particular case. In almost all models, ionic exchange favours the increase of calcium over sodium. Direct modelling with Phreeqc was used to study the geochemical evolution of the waters. By gradually dissolving anortite38 the concentration of carbon, calcium and sodium, and pH, enhances. Since waters are plotted between PCO2 = 10-2.2 and PCO2 = 10-3.5 bar, most of the dissolution of the plagioclase should occur at surface levels rather than at depth. Projections of the saturation index of the primary minerals Albite and Anortite show that these are over saturated in the aqueous solutions. Since it is not thermodynamically possible to precipitate plagioclases in these conditions, one assumes that the over saturation of the water in relation to calcium and sodium is probably due to contamination. By diminishing the quantity of dissolving anortite38, the water samples seem to be more evolved simply by presenting higher values of saturation. In agreement with this hydrogeochemical modelling exercise, clays form and precipitate as a result of the alteration of primary minerals. Moreover, most of the water samples studied are more over saturated in those minerals than that indicated by the results obtained with the simulation of the dissolution of anortite38. It is assumed, therefore, that despite clarifying the natural processes occurring near the landfill, these simulations are not sufficient to totally explain the chemical evolution of the waters.
Description: Mestrado em Geoquímica
URI: http://hdl.handle.net/10773/18882
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DGeo - Dissertações de mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
353.pdf4.03 MBAdobe PDFrestrictedAccess


FacebookTwitterLinkedIn
Formato BibTex MendeleyEndnote Degois 

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.