Innledning: problemstillinger, datagrunnlag og metoder

Os solos têm uma importância vital na qualidade das águas envolventes. Variações nas propriedades físicas e químicas dos solos levam a que, para uma mesma concentração de

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determinado agente contaminador, o seu impacto sobre as escorrências seja diferente do inicialmente previsto.

Relativamente às propriedades físicas, destacam-se a permeabilidade, a espessura e a capacidade de retenção.

Quanto à primeira, encontra-se intimamente relacionada com as dimensões das partículas e com o seu nível de porosidade. Solos com partículas de dimensões muito elevadas apresentam uma porosidade mais elevada e verifica-se a existência de uma grande percentagem de vazios, o que leva a que a água que por eles circula apresente velocidades e caudais de escoamento superiores. Se, porém, os solos apresentarem partículas com dimensões mais reduzidas, a sua porosidade baixa, apresentando uma taxa de vazios significativamente inferior à dos anteriormente referidos. Isto leva a que os fluidos tenham mais dificuldade no escoamento, fazendo com que os caudais de escorrência e os níveis de permeabilidade apresentem valores significativamente mais reduzidos.

No que diz respeito à espessura, convém ter presente que, em muitas situações, o solo funciona como meio filtrante dos mais diversos agentes contaminadores, pelo que uma maior espessura entre a superfície e as águas subterrâneas pode levar a uma maior filtração e retenção dos poluentes, permitindo que as águas de escorrência que atingem as bacias subterrâneas apresentem uma melhor qualidade. Neste contexto, a capacidade de retenção dos solos desempenha um importante papel, de tal forma que solos com maior capacidade de retenção permitem melhorias significativas da qualidade das águas pluviais que por eles atravessam.

No que se refere às propriedades químicas dos solos que influenciam as concentrações de poluentes, são o tipo de solo, a superfície específica das partículas sólidas, a percentagem de argila, a percentagem de matéria orgânica, a capacidade de troca catiónica, a percentagem de minerais das argilas, a salinidade, a temperatura, a humidade, a população de bactérias e, principalmente, o pH, o dióxido de carbono, a concentração de 𝑆𝑂42− e de 𝑁𝑂3−, a

concentração de fósforo, os processos biológicos e o potencial redox.

Relativamente ao pH, tem um forte impacto nos processos de absorção, nas reações de precipitação e na troca catiónica. Variações do valor de pH dos solos tende a influenciar a sua capacidade de absorção e a provocar alterações na facilidade com que determinados poluentes possam ou não precipitar, afetando, assim, a mobilidade dos agentes poluidores. Para além de ter influência nas reações de oxidação-redução, em zonas onde o pH apresenta valores ou muito baixos ou muito elevados as moléculas orgânicas, como os hidrocarbonetos, são ionizadas, tornando-se mais facilmente lixiviadas.

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O potencial redox está relacionado com a capacidade de promover ou não reações de oxidação-redução. Variações deste parâmetro permitem promover ou impedir determinadas reações que ocorrem nos solos, levando, consequentemente, a alterações na mobilidade dos poluentes. Importa ainda referir que os efeitos que o potencial redox apresenta na mobilidade dos elementos devem ser analisados, sempre, em conjunto com um estudo das condições de pH, dado que a estabilidade destes compostos depende, em grande medida, da interação entre o pH e a respetiva capacidade de oxidação-redução do solo (Martins, S., 2012).

Quanto aos processos biológicos, apresentam forte impacto no que se refere à degradação dos compostos, na sua maioria, por ação bacteriana. Estes processos são tanto mais propícios de ocorrerem, quanto mais rico em oxigénio e em microrganismos seja o solo. A degradação dos compostos é, geralmente benéfica, sendo, no entanto, necessário ter em consideração os produtos intermédios formados.

Por último, no que se refere às concentrações de 𝐶𝑂₂, 𝑆𝑂₄2−, 𝑁𝑂₃−, e 𝑃, também apresentam impactos significativos na forma como promovem reações nos solos. O dióxido de carbono, 𝐶𝑂2, tem implicações no pH, sendo que elevadas quantidades do mesmo

provocam um abaixamento do pH e consequente acidificação dos solos. O 𝑆𝑂42− e o 𝑁𝑂3−

apresentam um impacto no que se refere às reações de redução, sendo que estes aniões captam catiões, contribuindo, assim, para o equilíbrio das reações químicas. Acrescente-se que o sulfato tem ainda influência na promoção da precipitação de diversos metais pesados. Quanto ao fósforo, 𝑃, apresentado muitas das vezes sob a forma de fosfato, reage facilmente com os metais pesados e, no caso de se apresentar em excesso, promove o crescimento de populações bacterianas. Estes organismos são, posteriormente, responsáveis pela libertação de toxinas e pelo consumo de oxigénio, apresentando, por isso, um grande impacto nos ecossistemas circundantes.

Torna-se, portanto, evidente que cada solo apresenta uma capacidade de absorção e reage de maneira diferente aos mais diversos poluentes, em função dos minerais que o constituem. Cada agente contaminador apresenta um leque de minerais com os quais apresenta maior aptidão para reagir. Este poder reativo varia em função das dimensões dos iões, das partículas constituintes do solo, do tipo de matéria orgânica e das ações dos microrganismos.

Diferentes propriedades do solo podem levar a que precipitem determinados compostos das águas de escorrência ao invés de outros. É por isso fundamental, aquando da altura de dimensionar os sistemas que visam o controlo da qualidade das águas, fazer uma cuidada análise das propriedades dos solos, uma vez que estas podem permitir poupanças

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significativas na implementação de mecanismos e de processos de redução das cargas poluentes.

Paralelamente às características do solo, o estudo e análise da forma como as águas pluviais e os agentes contaminadores se movimentam nos solos são fundamentais para um correto dimensionamento dos mais diversos sistemas, de maneira a que se concilie o custo e o investimento com a qualidade e a salvaguarda do desenvolvimento sustentável da bacia.

Segundo Martins (2012) movimentos verificados no subsolo resultam das combinações entre estes três conjuntos de processos:

 Físicos – convecção, dispersão mecânica e difusão molecular;

 Químicos – absorção, adsorção, troca iónica, precipitação/dissolução, reações ácido-base, hidrólise, oxidação-redução e decaimento radioativo;

 Biológicos – biodegradação.

Fenómenos deste género são extremamente variados e podem ocorrer em diferentes escalas – desde alguns metros até alguns quilómetros –, levando a que as águas e os poluentes possuam diferentes tempos de contacto com o solo e de velocidades de escoamento e, consequentemente, se originem diferentes tipos de reações.

Com forte impacto na forma como os escoamentos se deslocam nos solos, está também o regime hidrológico verificado na água. Elevadas condições de precipitação levam a recargas constantes dos níveis de armazenamento do solo, dificultando desta forma a escoamento das águas pluviais mais recentes pelos subsolos.

A constituição dos solos também apresenta uma grande importância nas movimentações verificadas, em especial no que se refere aos metais pesados. Sendo elementos inorgânicos, na sua forma iónica, permanecem solúveis em água. No solo podem, no entanto, ser adsorvidos por partículas sólidas e por material orgânico, levando à formação de compostos mais complexos que, em função das condições de pH, do potencial redox e da temperatura na zona em estudo, podem ser absorvidos e ficar retidos nos solos, vendo, assim, a sua mobilidade reduzida. De realçar o facto de as alterações das condições ambientais físico-químicas ou variações nas concentrações destes compostos para níveis elevados poderem levar a que o sistema atinja o nível de saturação, levando a que ocorra uma solubilização de metais que, anteriormente, estavam associados a partículas, provocando um lixiviação do solo que pode atingir águas subterrâneas.

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Por último, importa referir ainda a importância que a matéria orgânica e os microrganismos desempenham na movimentação dos hidrocarbonetos nos solos. A movimentação destes compostos depende de dois grandes fatores: do tipo de solo e da densidade dos mesmos – os de baixa densidade ficam retidos nas zonas capilares e os mais densos migram para zonas de maior profundidade, até encontrarem uma camada impermeável. Os hidrocarbonetos, através das suas reações químicas e da atividade microbiana, consomem quantidades significativas de oxigénio, podendo levar a alterações na estabilidade do solo e na solubilidade de alguns metais.

Esta redução de oxigénio também pode ser realizada por um crescimento excessivo de matéria orgânica – muitas das vezes verificado em situações em que existe uma elevada presença de nutrientes –, levando, consequentemente, à morte de diversas espécies de bactérias e a uma consequente libertação e aumento da mobilidade de diversos poluentes.

Figura 28: China, eutrofização das praias devido à poluição urbana. (Adaptada de Pensamento Verde)

Com base em todos estes pontos, é válido concluir que a análise e o estudo realizado aquando do dimensionamento dos diversos sistemas de tratamento de águas pluviais não se deve cingir única e exclusivamente à caracterização química das águas em causa e aos caudais em análise, mas deve, de igual modo, ter em consideração todas as características e tipos dos solos em causa, bem como todas as condições da área envolvente.

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