Hidroquímica e qualidade das águas subterrâneas da Ilha de Santiago - Cabo Verde

Abstract

A ilha de Santiago, Cabo Verde é uma ilha de origem vulcânica, constituída basicamente por lavas e piroclastos, localizada no Oceano Atlântico ao lado da costa ocidental de África. A ilha é caracterizada por três unidades hidrogeológicas, sendo estas a Formação de Base (semi-confinada), a Formação Intermédia (freática) e a Formação Recente (freática), que apresentam características geológicas e comportamentos hidráulicos que as diferenciam, recebendo recarga directa e/ ou diferida por infiltração das águas de chuva e descarregam ao mar, na rede hidrográfica ou, ainda, em outros níveis aquíferos subjacentes, desde que induzidos por gradientes hidráulicos favoráveis. O clima de Santiago é árido a semi-árido, com precipitações muito escassas e irregulares, condicionadas na sua distribuição pela altitude, ventos e orientação das vertentes, dando por vezes origem a períodos de seca prolongados. Em anos de ‘boa’ chuva, as precipitações propiciam a existência temporária de recursos hídricos superficiais e a recarga dos recursos de água subterrânea. Foi realizado um estudo hidrogeoquímico detalhado da ilha que incluiu a recolha de amostras em 133 pontos de água, entre furos, poços e nascentes. A composição química das águas analisadas na ilha de Santiago apresenta significativas variações em função da geologia e do tempo de residência. Na ausência de episódios de contaminação, as águas subterrâneas têm uma composição do tipo bicarbonatada-sódica (HCO3-Na) nas zonas mais altas da ilha, onde afloram as formações da Unidade Aquífera Intermédia. Nas zonas mais próximas da costa ocorrem águas de composição cloretada-magnesiana (Cl-Mg) ou cloretada-sódica (Cl-Na). Estas últimas predominam nas partes terminais das ribeiras, onde afloram materiais de elevada permeabilidade, e o excesso de bombagem para irrigação tem conduzido a um avanço da cunha de intrusão marinha. A ocorrência da fácies Cl-Na é neste caso o resultado de processos de intercâmbio catiónico que ocorrem durante o processo de intrusão e é concordante com os elevados teores de cloretos e de condutividade eléctrica observados. Os resultados das análises de isótopos estáveis de oxigénio-18 e deutério, realizadas em amostras recolhidas a distintas altitudes, revelam um gradiente negativo com a altitude, que já tinha sido verificado em outras ilhas com declives acentuados, permitindo assim determinar altitudes de recarga de água subterrânea. Os estudos hidrogeoquímicos até agora realizados permitiram caracterizar os principais níveis aquíferos da ilha de Santiago, colocando em evidência a limitada recarga do aquífero e o risco de gradual degradação dos recursos de água subterrânea por fenómenos de intrusão salina e contaminação agrícola. Estes resultados revelam a importância da gestão integrada da qualidade e quantidade dos parcos recursos de água subterrânea na ilha de Santiago.

The island of Santiago, Cape Verde, is an island of volcanic origin, consisting basically of lava and piroclastic materials. It is located in the Atlantic Ocean, alongside the western coast of Africa. The island is characterized by three hydrogeological units, the Base Formation (semi-confined), the Intermediate Formation (phreatic) and the Recent Formation (phreatic) that present different geological and hydraulic characteristics. They receive direct or differed recharge from rainfall infiltration and discharge to the sea, to the hydrographic net or even to other underlying aquifer levels if induced by favourable hydraulic gradients. The arid or semi-arid climate of Santiago, with scarce and irregular precipitations that are conditioned by altitude, winds and slope’s orientation, sometimes originates extended drought periods. In years of ‘good’ rain, the precipitation enables the temporary existence of surface water resources and the recharge of the groundwater resources. A detailed hydrochemical study was carried out in the island which included the collection of groundwater samples in 133 sampling points, which included wells, boreholes and springs. The chemical composition of the waters analysed in the island of Santiago presents significant variations in function of the geology and the residence time. In the absence of episodes of contamination, the groundwater composition is of HCO3-Na type in the highest areas of the island, where the formations of the Intermediate Aquifer Unity outcrop. In the areas close to the coast Cl-Mg or Cl-Na groundwaters occur. The latter predominate in the terminal parts of the creeks, where high permeability geological materials predominate; the excess of drainage for irrigation has been leading to an advancement of the wedge of sea intrusion. The Cl-Na facies is, in this case, the result of processes of cationic exchange that took place during the process of intrusion and is consistent with the elevated levels of chloride and of electric conductivity. The stable isotope analyses carried out in samples collected at different altitudes reveal a negative gradient with the altitude, which had already been verified in other islands, allowing the determination of recharging altitudes. The hydrogeochemical studies allowed the characterization of the main hydrogeological units of the island of Santiago, offering evidence of the limited recharge of the aquifer and the risk of gradual degradation of the water quality resources due mainly to saline intrusion and agricultural contamination. The results show the importance of the integrated management of the groundwater quantity and quality scarce resources to guarantee sustainability in the island of Santiago.