Porosidade e permeabilidade

Água Subterrânea: Porosidade, Permeabilidade e Dinâmica no Subsolo

A água que encontramos nos rios, lagos e reservatórios superficiais representa apenas uma fração do ciclo hídrico. Grande parte da água disponível no planeta encontra-se no subsolo, armazenada em rochas e sedimentos, circulando lentamente entre poros e fraturas. Compreender onde e como a água percola no subsolo é fundamental para o gerenciamento sustentável de recursos hídricos, para a avaliação e remediação de áreas contaminadas e para o planejamento de projetos de engenharia e infraestrutura que interagem com o solo e os aquíferos.

Porosidade e Permeabilidade: Fundamentos Hidrogeológicos

Do ponto de vista hidrogeológico, dois parâmetros são essenciais para entender o armazenamento e o fluxo de água subterrânea: porosidade e permeabilidade.

Porosidade é a fração do volume de uma rocha ou sedimento ocupada por espaços vazios (ou poros) que podem reter água. Ela pode ser primária, formada durante a deposição ou cristalização da rocha, como em arenitos ou vesículas vulcânicas, ou secundária, desenvolvida posteriormente por processos geológicos, como fraturas, dissolução ou intemperismo.

A porosidade determina quanto de água um aquífero é capaz de armazenar, mas não necessariamente a rapidez com que a água se movimenta. Nos poros localizados na zona não saturada ou vadosa, os espaços podem conter ar ou água de forma irregular, formando filmes finos aderidos às partículas do solo. Essa água retida é fundamental para a manutenção da umidade do solo e para o fornecimento de água às plantas, além de influenciar o fluxo e transporte de contaminantes.

Permeabilidade, por sua vez, refere-se à capacidade do material de permitir a passagem de fluidos através de poros interconectados. Uma rocha ou sedimento pode apresentar alta porosidade, mas se seus poros não estiverem conectados, a água não flui facilmente. A permeabilidade depende de fatores como tamanho, forma e conectividade dos poros, além da viscosidade do fluido, sendo essencial para entender a velocidade do fluxo subterrâneo e a dispersão de contaminantes.

Diferenças entre solos

A argila possui uma porosidade maior que a areia, mas apresenta menor permeabilidade, pois seus poros são pequenos e pouco conectados, dificultando a passagem da água. Já a areia possui poros menores, porém bem conectados, permitindo que a água infiltre com facilidade. De forma análoga, no cotidiano observamos que algumas superfícies absorvem água, enquanto outras não: nas antigas capas de chuva, o tecido se encharcava externamente, mas a pessoa permanecia seca, pois o trama do material não apresentava permeabilidade. Esse exemplo ilustra bem a diferença entre porosidade e permeabilidade: nem sempre a presença de vazios significa que o líquido se desloca com facilidade.

Tipos de Porosidade e Permeabilidade

• Intergranular: ocorre entre os grãos de sedimentos, comum em arenitos e sedimentos bem classificados.

• Vuggy ou cavernosa: formada por dissolução em rochas carbonáticas, criando cavidades que armazenam e conduzem água.

• Fraturada: desenvolvida em rochas originalmente pouco permeáveis, onde fraturas e fissuras permitem fluxo.

• Em sedimentos não consolidados: como areia e cascalho, apresenta alta porosidade e permeabilidade, facilitando a exploração de água.

Investigações Hidrogeológicas

Para caracterizar a água no subsolo, hidrogeólogos utilizam métodos de campo e laboratoriais:

• No campo: testes de bombeamento, ensaios de permeabilidade in situ e monitoramento de níveis de água permitem avaliar a capacidade real de armazenamento e fluxo do aquífero, considerando heterogeneidades naturais.

• Em laboratório: métodos como permeabilidade de carga constante, porosimetria por intrusão de mercúrio e adsorção de gases fornecem medidas precisas de porosidade e permeabilidade, porém em condições controladas, que podem diferir do comportamento natural.

A confiabilidade dos estudos depende do método escolhido: ensaios de campo refletem melhor as condições reais, mas podem ser influenciados por variabilidade local; testes laboratoriais são precisos e repetíveis, mas não capturam toda a complexidade do aquífero em escala natural.

Impacto nos Estudos de Contaminação e Fluxo Subterrâneo

A porosidade e permeabilidade são determinantes na propagação de contaminantes:

• Materiais com alta porosidade e permeabilidade permitem que contaminantes se espalhem rapidamente, aumentando os riscos de contaminação de aquíferos.

• Materiais de baixa permeabilidade atuam como barreiras naturais, retardando ou direcionando o fluxo de poluentes.

Modelos hidrogeológicos utilizam esses parâmetros para prever o movimento da água e de contaminantes, sendo essenciais para estratégias de remediação, recuperação de aquíferos e proteção de abastecimento público.

Referências Bibliográficas

• Domenico, P. & Schwartz, F. W. (1998). Physical and Chemical Hydrogeology, 2nd Edition. Wiley.

• Fetter, C. W. (2018). Applied Hydrogeology, 5th Edition. Pearson.

• Freeze, R. & Cherry, J. (1979). Groundwater. Prentice Hall.

• Davis, S. N., & De Wiest, R. J. M. (1966). Hydrogeology. Wiley.

• Hazen, A. (1911). Some Applications of the Theory of Capillarity to the Study of the Movement of Ground Water. Transactions of the American Society of Civil Engineers.