Datação por Radiocarbono de Águas Subterrâneas – Conceito e Aplicação Prática

  • A datação por radiocarbono pode ser usada para monitorar o bombeamento excessivo do aquífero.
  • Recomenda-se a datação por radiocarbono de águas subterrâneas semestral ou anualmente.
Water Well

O uso dadatação por radiocarbonona análisede água subterrânea pode ajudara prever o bombeamento excessivo do aquífero antes que o mesmo se torne contaminado ou superexplorado. Consulte o estudo “Contaminação de água subterrânea e remediação” (pdf).

A datação por radiocarbono de águas subterrâneas é usada em combinação com as medições primárias de análises clássicas hidrológicas e químicas. A datação por radiocarbono produzirá os melhores resultados quando inclui medições múltiplas ou amostragens sequenciais. Os dados mais úteis vêm dessas comparações e não de idades absolutas.

No caso de medições múltiplas, as idades aparentes das águas subterrâneas retiradas de bombas localizadas em diferentes distâncias do afloramento do aquífero podem ser um meio de verificação do nível de fluxo e também indicam situações de bombeamento excessivo. No caso de amostragens sequenciais de um determinado poço a cada seis ou doze meses, qualquer mudança na idade aparente da água é registrada em comparação com o tempo. Em especial, se a idade da água diminuir com o tempo, isto costuma ser devido à mistura da água de camadas mais próximas da superfície. A datação por radiocarbono pode potencialmente alertar sobre uma contaminação iminente por águas da camada superficial.

Datação por Radiocarbono de Águas Subterrâneas

A datação de água subterrânea por radiocarbono pode indicar quando a mesma deixou de ter contato com a atmosfera, ou seja, quando ela entrou no solo. No entanto, existem incertezas no cálculo da porcentagem de espécies de carbonato procedentes de plantas vivas no afloramento do aquífero e da atmosfera, ao contrário do que foi adicionado por depósitos antigos de carbonáceos na matriz aquífera. Por esta razão, a datação por radiocarbono de águas subterrâneas é mais útil quando fazemos amostragens repetidas. Neste caso, a obtenção de idades absolutas, com suas conseguintes incertezas, não são os números primários usados na interpretação do local. As idades aparentes não corrigidas são os números primários; eles são usados na comparação com outras idades aparentes no estudo. Isto vai evitar em grande parte a incerteza da correção. Em todos os casos, os dados mais úteis serão provenientes destas comparações e não das idades absolutas. Além disso, as idades aparentes não corrigidas podem ser interpretadas como idade máxima, ou seja, a idade real das águas subterrâneas é igual ou inferior à idade aparente.

Ao extrair os carbonatos da água para a datação por radiocarbono, as medições podem fornecer informações sobre a recarga dos depósitos subterrâneos, as direções e níveis de fluxo. Isso é válido para amostras de 10 a 40.000 anos de idade.

Águas superficiais e de chuva que se infiltram no solo contêm pequenas quantidades de dióxido de carbono extraído do ar. Deixando a atmosfera, a água entra em contato com o ar presente no solo, onde o dióxido de carbono gerado por pressão parcial da vegetação (respiração de raízes) é muito maior. O conteúdo de radiocarbono dessas fontes é conhecido como nível “moderno” e é usado como referência nos cálculos de idade. Em média, de vinte a até mais de sessenta poços são amostrados em um aquífero. Estudos que incluem amostras de menos de dez poços não são adequados. Neste caso, a interpretação das idades será muitas vezes ambígua.

No caso dos aquíferos que contêm carbono fóssil, tal como a turfa ou o carvão marrom, a datação por radiocarbono pode gerar resultados ambíguos e esses aquíferos não devem ser estudados por essas técnicas de datação. A água obtida de fontes de superfície pode fornecer “idades” aparentes úteis, mas há, inevitavelmente, um problema com a correção de diluição de carbono porque um grande efeito isotópico pode ser gerado quando o dióxido de carbono sob pressão na água facilmente é extaído por borbulhamento. Nesse caso, a “melhor idade estimada” não pode ser calculada.

Predizendo a Contaminação do Aquífero e os Limites de Exploração

Com o aumento da densidade populacional, as demandas sobre o aquífero aumentam exponencialmente. O desenvolvimento excessivo pode eventualmente levar à um abastecimento limitado, sendo que os maiores efeitos sejam sentidos pelos distritos mais distantes das zonas de recarga do aquífero.

Uma vez que terras subutilizadas geralmente circundam as áreas povoadas, o desenvolvimento habitacional e industrial se estende em direções que refletem os maiores rendimentos comerciais. No entanto, se as áreas em desenvolvimento avançam para as áreas de recarga, novos poços perfurados para satisfazer a demanda iminente podem gerar a falta de água se o bombeamento exceder a recarga.

Através do monitoramento periódico da idade de radiocarbono da água presente no sistema de poços de um distrito, evidências empíricas estarão disponíveis para compreender a exploração excessiva antes que fique fora de controle. Uma vez que residências ou indústrias forem estabelecidas, é muito difícil limitar seu abastecimento de água. A datação por radiocarbono da água fornece um mecanismo para monitorar, compreender e controlar a exploração do aquífero.

groundwater ages

Figura 1 – Idades de radiocarbono de águas subterrâneas como função da distância do afloramento do aquífero. Esta ilustração mostra as curvas de fluxo laminar de água subterrânea com três taxas de bombeamento localizadas emdistâncias diferentes do limite do afloramento. O último poço está bombeandoe extraindo água excessivamente dos níveis superficiais.

Monitorando o Conteúdo de Radiocarbono de Águas Subterrâneas

O monitoramento baseado no tempo do conteúdo de radiocarbono de um poço pode revelar tanto a estabilidade como as mudanças nas fontes de água próximas às bombas. As idades mais recentes de radiocarbono da água a cada ano indicam que águas mais jovens estão sendo retiradas de cima. Isto pode ser causado, por exemplo, pelo bombeamento excessivo do poço ou pela expansão de perfurações em outras áreas. Nos dois casos, isto indica que águas de superfíciecontaminadaspodem entrar no abastecimento de água potável.

radiocarbon age of groundwater

Figura 2 – Idades de radiocarbono de água subterrânea de um determinado poço de onde são retiradas amostras anualmente. Neste caso ilustrativo, um novo sistema de bombeamento foi iniciado neste poço em 1995, aumentando substancialmente a taxa de bombeamento nesta região. A datação por radiocarbono deverá continuar para verificar se há uma indicação de que a retirada de águas superficiais está aumentando ou se a curva se aplana antes que as águas superficiais comecem a se introduzir.

O uso do método de datação por radiocarbono é mais eficaz quando amostras são retiradas a cada um ou dois anos de um determinado poço. Os valores obtidos serão comparados aos de anos anteriores. A situação mais desejável é quando as idades de radiocarbono de águas sequencialmente amostradas (a cada seis ou doze meses) de um determinado poço permanecem a mesma ao longo dos anos.

Visto que o radiocarbono está naturalmente presente em águas subterrâneas, essa determinação é feita sem nenhuma adição ao aquífero. Além disso, a determinação é feita antes da contaminação entrar no sistema de abastecimento. Isso tem fortes implicações econômicas e ambientais para a gestão dos recursos hídricos dentro dos distritos e entre eles.

Uma discussão ampla sobre a datação por radiocarbono de águas subterrâneas, incluindo cálculos de idade de radiocarbono, pode ser encontrada abaixo.

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