Arsénio em águas subterrâneas em Portugal

Abstract

Da totalidade da água existente na Terra, somente 1% diz respeito à água subterrânea, recurso finito e essencial para a sobrevivência do Homem. A composição química das águas subterrâneas é influência não só pela actividade humana, mas também pelas características químicas do substrato geológico. As rochas e os sedimentos funcionam como meio de transporte e armazém desse tipo de águas e a presença de certos minerais pode originar a contaminação natural das águas subterrâneas em elementos prejudiciais para o Homem. Um desses elementos é o arsénio. Uma vez que a concentração máxima admitida de arsénio para água consumo humano diminuiu dos anteriores 50 mg.l-1 para os actuais 10 mg.l-1,a probabilidade de encontrar concentrações naturais em arsénio em águas subterrâneas acima desse limite aumentou. Este trabalho visa estudar e compreender, através de ensaios laboratoriais, a interacção água/rocha em termos químicos e a mobilidade/comportamento do arsénio em seis zonas de Portugal Continental com contextos geológicos diferentes (Vila Flor – Formação Filito-Quartzítica, Baião – granitos, Cacia – sedimentos do Cretácico, Mamodeiro – sedimentos do Neogénico, Escusa – calcários dolomíticos e Beja - gabros). Para o efeito, nas zonas de estudo mencionadas foram colhidas amostras de rocha ou sedimento e de água subterrânea que foram analisadas para 36 e 76 elementos, respectivamente. A componente mineralógica e as fases suporte do As foram estudadas recorrendo à análise por difracção de raios X, microssonda electrónica e à aplicação da extracção química selectiva sequencial. A mobilização do As foi avaliada através da realização de ensaios de coluna e de agitação com hidrocarbonetos derivados do petróleo. No primeiro ensaio, a circulação de diferentes soluções com diferentes velocidades lineares no interior de colunas de vidro cheias de rocha moída, avaliou a presença de As associado a fases hidrossolúveis e biodisponíveis. No segundo, a agitação de rocha moída com água e hidrocarbonetos derivados do petróleo pretendeu avaliar o comportamento do As quando um aquífero apresenta uma contaminação com aquele tipo de hidrocarbonetos.

Groundwater contributes with only 1% for all the existing water on Earth, and despite being essential to mankind it is a finite resource. The chemical composition of groundwater is influenced not only by human activity but by the chemistry of the geological substratum as well. Rocks and sediments transport and retain water and the presence of certain minerals can lead to groundwater contamination by natural means in some elements which are dangerous to humans. Arsenic is one of those elements. Once the maximum admissible concentration of arsenic in drinking water decreased from 50 mg.l-1 to 10 mg.l-1, the probability of finding natural arsenic concentrations in groundwater above that limit increased. This thesis aims to study and understand, using laboratory experiments, the chemistry of water/rock interaction and the mobility/behaviour of arsenic in six different areas of Portugal with different geological settings (Vila Flor – Formação Filito-Quartzítica, Baião – granites, Cacia – Cretaceous sediments, Mamodeiro – Neogene sediments, Escusa – dolomitic limestones and Beja - gabbros). Rock and groundwater samples were collected in the study areas and analysed for 36 and 76 analytes, respectively. The mineralogical component and the As bearing phases were studied using X-ray diffraction and electron microprobe analyses and by performing the sequential selective chemical extraction technique. The mobilisation of As was assessed through column experiments and agitation tests with oil-derived hydrocarbons. The first experiment, involving the circulation of different solutions with different linear velocities inside glass columns packed with crushed rock, assessed the presence of As linked to water-soluble and bio-available phases. The second test resorted to the agitation of crushed rock with water and oil-derived hydrocarbons pretending to evaluated the As behaviour when an aquifer is contaminated with that type of hydrocarbon.