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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2004.tde-22122015-141939
Document
Author
Full name
Murilo Andrade Valle
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Karmann, Ivo (President)
Auler, Augusto Sarreiro
Ferrari, José Antonio
Pellizari, Vivian Helena
Sígolo, Joel Barbujiani
Title in Portuguese
Hidrogeoquímica do Grupo Una (Bacias de Irecê e Salitre): um exemplo da ação de ácido sulfúrico no sistema cárstico
Keywords in Portuguese
Ácido sulfúrico
Acldlthiobacillus
Carste
Gipsita
Hidroquímica
Abstract in Portuguese
O presente estudo investigou a participação do H2S04, como agente corrosivo no carste do Grupo Una, na bacia de Irecê e na bacia do rio Salitre, tendo como base o monitoramento hidroquímico e a determinação de fácies hidroquímicas. A fácies escoamento superficial alogênico é caracterizada por baixos valores de pH ('X BARRA'=4,79 ; CV=3,15%) e dos principais cátions e ânions, com destaque para S'O IND. 4 POT. 2-' (x=0,57 mg/L ; CV10,32%); A fácies fluxo freático profundo carbonático representa a maior concentração de HC'O IND. 3 POT. -' de todo conjunto amostrado, com média igual a 359,08 mg/L. Na média as águas desta fácies encontram-se saturadas para calcita (S'l IND. c' = 0,02) e insaturadas para gipsita (S'l IND. g' = -1,51). A concentração de S'O IND. 4 POT. 2-' também é alta ('X BARRA'=204,50 mg/L ; CV 135,00%), destacando-se um ponto de amostragem que exibe elevado valor médio para 'SO IND. 4 POT. 2-' ('X BARRA'= 746,07 ; CV = 13,79%); Na fácies percolação vadosa a concentração de S'O IND. 4 POT. 2-' é expressiva, com média igual a 305,09mg/L; Nos reservatórios subterrâneos destaca-se a alta concentração de HC'O IND. 3'(média - 305,10 mg/L), Índice de Saturação para calcita muito próximo do equilíbrio (S'l IND. c'=-0,02) e concentração média para S'O IND. 4 POT. 2-' ('X BARRA'=17,79 mg/L; CV = 52,03%); Nas nascentes cársticas observou-se alto teor de HC'O IND. 3 POT. -' ('X BARRA'=246,96 mg/L ; CV = 11,0%), S'l IND. c'=0,00 (0,28 a -0,37), em equilíbrio de saturação para o mineral calcita e concentração de S'O IND. 4 POT. 2-' ('X BARRA'= 19,30mg/L ; CV = 31,47%). As águas meteóricas são caracterizadas por baixas concentrações dos principais cátions e ânions, com médias inferiores a 0,5mg/L. Cálculos estequiométricos foram aplicados aos dados hidroquímicos e conclui-se que no balanço molar as águas não seguem as razões clássicas para dissolução exclusiva por ácido carbônico, mas sim, adequam-se ao sistema 'H IND. 2'S'O IND. 4' - CaMgC'O IND. 3'. Minerais secundários de cavernas foram analisados e detectou-se ocorrências expressivas de gipsita, sob a forma de crostas, estalactites e filamentos, que, vinculadas ao ambiente de formação, indicam a participação de soluções ricas em sulfato em seus processos. O evento principal de deposição de gipsita foi associado ao rebaixamento do NA após fase de ampliação paragenética dos condutos. Análises isotópicas de ''delta' POT. 13'CHC'O IND. 3 POT. -' em amostras de águas subterrâneas indicam valores enriquecidos (-10,4%o PDB-V) em relação ao esperado para a reação de dissolução da rocha carbonática por ácido carbônico (-17,1%o), condição relacionada à influência de 'ANTPOT. 13 C' oriundo da rocha por ação do ácido sulfúrico. O 'delta' POT. 34'S de sulfato em água subterrânea ('X BARRA'=17,7%o CDT) é levemente empobrecido em relação à pirita ('X BARRA'=21,3%o), com valores na faixa de amplitude prevista para o processo de oxidação, condição que atesta a participação de ácido sulfúrico na dissolução da rocha carbonática. Análises microbiológicas na água subterrânea do aqüífero cárstico indicaram a presença de bactérias do gênero Acidithiobacillus e bactérias redutoras de sulfato (BRS), ambas presentes no ciclo do enxofre e responsáveis pela produção de ácido sulfúrico. Neste sentido, as variáveis estudadas possibilitam a confirmação da participação do ácido sulfúrico na dinâmica do sistema cárstico do Grupo Una no Estado da Bahia.
Title in English
not available
Keywords in English
Acidithiobacillus
Gypsum
Karst
Sulfuric acid
Abstract in English
The main goal of this study is to determine the effectiveness of sulfuric acid as a corrosive agent in the karst system of the Una Group (lrecê geological basin and Salitre river basin), based on hydrochemical monitoring and the respective hydrochemical facies. The allogenic surface runoff is characterized by low ion concentrations and pH (ph=4,79 ; CV=3,15%). Sulfate is also low for this facies ('X BARRA'=0,57 mg/L ; CV 10,32%). With respect to the HC'O IND. 3 POT. -' content, the deep phreatic flux in the carbonate aquifer has the highest concentration compared to the other facies, with a mean of 359,08 mg/L. This deep phreatic flux is saturated with respect to calcite and undersaturated with respect to gypsum, showing average concentrations of 204,5 mg/L (CV 135,00%) for S'O IND. 4 POT. 2-', including one sampling site with average concentration of 746,07 mg/L (CV = 13,79%). Expressive sulfate concentration was also detected in the vadose seepage, with a mean of 305,09 mg/L. Underground reservoirs have high HC'O IND. 3 POT. -' content ('X BARRA'=305,10 mg/L) together with calcite saturation index close to equilibrium (S'l IND. c'=-0,02) and lower sulfate concentration (mean of 17,79 mg/L; CV = 52.03%). The karst springs revealed similar chemistry to the underground reservoirs, with high HC'O IND. 3 POT. -' content ('X BARRA'=246,96 mg/L ; CV = 11,0%), saturated with respect to calcite (mean of S'l IND. c' = 0,00; varying between 0,28 and -0,37) and mean sulfate concentration of 19,30mg/L (CV = 31.47%). The meteoric recharge has a very low solute load, with means of all ions lower than 0.5 mg/L. Stoichiometric balance calculations applied to the hydrochemical results showed that the molar balances of the various water facies do not follow the classical ratios of carbonate dissolution only due to carbonic acid, but on the contrary, they follow better the chemical system of 'H IND. 2'S'O IND. 4' - CaMgC'O IND. 3'. The study of the expressive secondary gypsum deposits in caves, represented by crusts, stalactites and filaments, showed that their origin is related to the deep phreatic water and that the major deposition event of these deposits occurred during the water table lowering after the high water table period related to the paragenetic conduit enlargement. Isotopic composition of dissolved inorganic carbon in groundwater samples showed values of ''delta' POT. 13'CHC'O IND. 3 POT. -' around -10,4%o PDB-V, which are relatively enriched with respect to the predicted ''delta' POT. 13'CHC'O IND. 3 POT. -' of -17,1%o, if the system would be affected only by carbonic acid. This enrichment is attributed to the 'ANTPOT. 13 C' originated by the reaction between carbonate rock and sulfuric acid. The 'delta' POT. 34'S of sulfate in water ('X BARRA'=17,7%o CDT) is slightly depleted than that of pyrite disseminated in carbonate rock ('X BARRA'=21,3%o), but still in the range predicted for the fractionation due to pyrite oxidation, indicating that carbonate rock is dissolved by sulfuric acid. Microbiological analysis of groundwater in the karstic aquifer revealed the presence of bacteria of the genera Acidithiobacillus and sulfate reducing bacteria (SRB). Both are typical of the sulfur cycle and produce sulfuric acid. Finally, it can be stated, based on the above described results, that sulfuric acid is an important agent in the dynamics of the studied karst.
 
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Valle_Doutorado.pdf (13.37 Mbytes)
Publishing Date
2015-12-22
 
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