Este trabalho objetiva investigar o comportamento hidráulico e a evolução hidrogeoquímica da água de infiltração da zona não saturada do Aqüífero Adamantina, bem como simular o comportamento de nitrato neste meio. O método consistiu na construção de uma estação de monitoramento, na execução de vários ensaios e análises em amostras de solo, no monitoramento de potenciais matriciais, em amostragens e análises de água da zona não saturada e na execução de modelagens hidroquímicas e de fluxo e transporte de contaminantes. A zona não saturada apresenta natureza arenosa fina e subdivide-se em três sub-zonas hidráulicas: a primeira, entre a superfície até a linha de evaporação (a 2 m), sofre os efeitos das variações climáticas, com os potenciais hidráulicos respondendo rapidamente a cada pequeno evento de recarga ou evaporação; na segunda zona, entre 2 e 7 m, as pequenas frentes de molhamento sofrem dissipação e tensiomêtros registram apenas mudanças de potenciais matriciais que se relacionam com eventos mais longos de recarga ou de secagem. A terceira zona situa-se entre 7 m e o nível d´água (média de 9,5 m) e caracteriza-se por apresentar valores de potenciais hidráulicos muito próximos da carga hidráulica do aqüífero freático. O tempo de trânsito da água na zona não saturada, no evento de recarga do início de 2000, foi de 3 meses. A zona não saturada encontra-se num avançado estágio de intemperismo, sendo que a mineralogia principal é composta por quartzo e caulinita. A água é pouco mineralizada, classificada como bicarbonatada cálcica, mas com elevadas concentrações de nitrato, apresenta variações de concentrações com a profundidade, lateralmente e no tempo e encontra-se estratificada em três zonas que coincidem com as zonas hidráulicas. Foram identificados os seguintes processos hidrogeoquímicos na zona não saturada: (1) ações antropogênicas, devido à poluição por nitrato; (2) ação de evaporação até 2 m; (3) ação de respiração vegetal até 7 m, (4) condições propícias para a dissolução de minerais primários e formação caulinita e de formas secundárias de sílica; e (5) condições propícias para a ocorrência de fenômenos de adsorção e troca iônica, cujas análises de capacidade de troca de cátions indicaram os minerais ferruginosos como as principais superfícies adsorventes. As simulações de transporte de nitrato indicaram que o aqüífero freático é vulnerável à poluição devido à infiltração de efluentes de fossas sépticas e à aplicação de fertilizantes nitrogenados no solo.

This thesis investigated the hydraulics and the hydrogeochemical evolution of the water infiltrating through the vadose zone of the Adamantina Aquifer. To this end, a monitoring station was constructed in the unsaturated zone, soils were sampled for several analysis and tests, pressure heads were monitored using tensiometers, soil water was sampled for chemical analysis using suction lysimeters, and both geochemical models as well as flow and transport models were utilized. The unsaturated zone consists of a clayey fine sand and is subdivided into three hydraulic zones: the first one is limited by the soil surface and the evaporation line, situated at a depth of 2m. This zone is characterized by rapid changes of the hydraulic potentials due to small events of recharge or drought. The second zone is situated between 2 and 7m depth, where small wetting fronts suffer dissipation, and tensiometers only register changes in pressure potentials related to longer events of recharge or drought. The third zone extends from 7m to the water table (at 9.5m depth) and presents values of hydraulic potentials close to the hydraulic heads of the underlying phreatic aquifer. The transit time for water in the unsaturated zone was measured as 3 months during the recharge period of the beginning of 2000. The unsaturated zone is in an advanced stage of weathering, characterized, mineralogically, mainly by quartz and kaolinite. Water is little mineralized and is classified as calcium bicarbonate, but with high concentrations of nitrate. Water quality changes with time, with depth and laterally, and is stratified in three zones, in accordance to the three hydraulic zones defined above. The following hydrogeochemical processes were identified in the unsaturated zone: (1) nitrate pollution due to human activities; (2) evaporation to a depth of 2m; (3) plant transpiration to a depth of 7m; (4) favorable conditions for the dissolution of the main primary minerals, with subsequent formation of kaolinite and amorphous silica; and (5) favorable conditions for adsorption and cation exchange. Cation exchange capacity analysis indicates that the ferrous minerals may provide the main adsorptive surfaces. The transport of nitrate was simulated mathematically. The results indicate that the phreatic aquifer is vulnerable to pollution, due to the infiltration of effluents from septic tanks and the application of fertilizers at the soil surface.