ANÁLISE MULTIVARIADA PARA CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA PRÓXIMA A UMA PEQUENA CENTRAL HIDROELÉTRICA

Thiago de Andrade Águas; Yane de Freitas da Silva; Nayane Jaqueline Costa Maia; Adalto Moreira Braz

Thiago de Andrade Águas Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho'/UNESP
Yane de Freitas da Silva Universidade de Campinas/UNICAMP
Nayane Jaqueline Costa Maia Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho'/UNESP
Adalto Moreira Braz Universidade Federal de Goiás/UFG

Abstract

A necessidade de controlar e monitorar a qualidade da água para o abastecimento público é um desafio relacionado à prevenção e controle de suas mudanças. A hipótese é que a análise multivariada possa avaliar o impacto da pequena usina hidrelétrica ao longo do rio. Os parâmetros físico-químicos da água podem ser avaliados em conjunto, e a resposta pode auxiliar no índice qualidade da água. O objetivo deste artigo é demonstrar o potencial da Análise de Componentes Principais para obter um relacionamento de um conjunto de amostras de água coletadas perto da Pequena Central Hidrelétrica da Costa Rica, Mato Grosso do Sul, Brasil. Nove amostras de água foram coletadas em profundidades de 0,0-0,20 m em locais próximos para entender a dinâmica do ambiente. Análises físicas e químicas da água foram realizadas em campo e em laboratório. O estudo foi realizado na área de influência da Pequena Central Hidroelétrica Costa Rica por dois anos, localizada no Mato Grosso do Sul, Brasil. Nove amostras de água foram coletadas em diferentes locais do rio Sucuriú para entender a dinâmica local. Todas as amostras foram coletadas em águas superficiais e os atributos obtidos foram: pH, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, turbidez, temperatura do ar e da água, potencial eletroquímico, sólidos totais dissolvidos e sedimentos em suspensão. A análise de agrupamento foi realizada para agrupar os parâmetros mais homogêneos e com menor variância. A análise dos componentes principais discriminou a formação de três grupos com base nos nove parâmetros físico-químicos pré-estabelecidos. A análise multivariada foi capaz de avaliar as características ao longo do Rio Sucuriú, ordenando as pontuações. A técnica foi capaz de identificar mudanças nas características físicas e químicas do rio no ambiente. A análise de componentes principais provou ser uma poderosa ferramenta estatística para análise física e química da água. A clusterização demonstrou as principais características representadas na qualidade da água na área de influência da Pequena Central Hidroelétrica Costa Rica.

Author Biography

Thiago de Andrade Águas, Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho'/UNESP

Geógrafo (2013) formado pela Universidade Estadual de Maringá (UEM) e mestre em Geografia (2015) pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS/CPTL). Atualmente é doutorando do Programa de Pós Graduação em Agronomia (Ciência do Solo) na Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho", Campus de Jaboticabal. Realizou estágio no exterior na Universidad de Córdoba - Espanha no período de seis meses (11/2018 a 04/2019). Membro do grupo de pesquisa CSME (Caracterização do Solo para Fim de Manejo Específico). Tem experiência na área de Geografia Física, atuando principalmente nos seguintes temas: Sensoriamento Remoto, Geoprocessamento, Hidrogeografia, Sedimentos Suspensos, Pedometria e Geoestatística.

References

ANDRADE A.L.; SANTOS M.A. Hydroelectric plants environmental viability: Strategic environmental assessment application in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015; 52: 1413-1423.

ANGELOCCI L.R.; NOVA N.A.V. Variações da temperatura da água de um pequeno lago artificial ao longo de um ano em Piracicaba - SP. Scientia Agricola. 1995; 52(3): 431–438.

BAI Y.; OCHUODHO T.O.; YANG J. Impact of land use and climate change on water-related ecosystem services in Kentucky, USA. Ecological Indicators. 2019; 102: 51-64.

BHURTUN P.; LESVEN L.; RUCKEBUSCH C.; HALKETT C.; CORNARD J.P.; BILLON G. Understanding the impact of the changes in weather conditions on surface water quality. science of the Total Environment. 2019; 652: 289-299.

BRASIL. Manual de controle da qualidade da água para técnicos que trabalham em ETAS. Ministério da Saúde, Fundação Nacional de Saúde: Brasília, 2014.

BRAZ L.; FERREIRA W.J.; SILVA M.G.; ALVALÁ P.C.; MARANI L.; BATISTA G.T.; HAMZA V.M. Influência de características físico-químicas da água no Transporte de metano para a atmosfera na Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ. Arquivos Brasileiros de Psicologia. 2012; 7: 99-112.

CARSTENS D.; AMER R.; Spatio-temporal analysis of urban changes and surface water quality. Journal of Hydrology. 2019; 569: 720-734.

CARVALHO N.O. Hidrossedimentologia prática. 2nd ed. Interciência: Rio de Janeiro, 2008.

COSTA R.C.A. Indicadores morfométricos: Uma ferramenta no diagnóstico da vulnerabilidade ambiental. Dissertação. Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal. 2015.

FERNANDES M.M.; CEDDIA M.B.; MAY P.H.; BOCHNER J.K.; GRANADEIRO L.C.; FERNANDES M.R.M. Valoração dos serviços ambientais prestados pela Mata Atlântica na manutenção da qualidade da água em microbacias na Área de Proteção Ambiental do Sana, Rio de Janeiro. Scientia Plena. 2015; 11: p1-8.

GABRIEL K.R. The Biplot Graphic Display of Matrices with Application to Principal Component Analysis. Biometrika. 1971; 58(3): 453.

GAUTHIER C.; MORAN E.F. Public policy implementation and basic sanitation issues associated with hydroelectric projects in the Brazilian Amazon: Altamira and the Belo Monte dam. Geoforum. 2018; 97: 10-21.

HONGYU K.; JORGE G.; JUNIOR D.O. Análise de Componentes Principais : resumo teórico, aplicação e interpretação. Engineering and Science. 2015; 1: 83–90.

Horiba Multi Water Quality Checker U-50 Series - Instruction Manual. 2009. Accessed 19 December 2018. Avaliable: http://www.horiba.com/fileadmin/uploads/ProcessEnvironmental/Documents/U-50_Manual_revised_0409.pdf.

KORALAY N.; KARA O.; KEZIK U. Effects of run‐of‐the‐river hydropower plants on the surface water quality in the Solakli stream watershed, Northeastern Turkey. Water and environment journal. 2018; 32: 412-421.

LOBATO T.C. HAUSER-DAVIS R.A.; OLIVEIRA T.F.; SILVEIRA A.M.; SILVA H.A.N.; TAVARES M.R.M; et al. Construction of a novel water quality index and quality indicator for reservoir water quality evaluation: A case study in the Amazon region. Journal of hydrology. 2015; 522: 673-683.

MARMONTEL C.V.F.; RODRIGUES V.A. Parâmetros Indicativos para Qualidade da Água em Nascentes com Diferentes Coberturas de Terra e Conservação da Vegetação Ciliar. Floresta e Ambiente. 2015; 22(2): 171–181.

MENEZES J.P.C.; BITTENCOURT R.P.; FARIAS M.S.; BELLO I.P.; FIA R.; OLIVEIRA L.F.C. Relação entre padrões de uso e ocupação do solo e qualidade da água em uma bacia hidrográfica urbana. Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental. 2017; 21: 519-534.

MONTOYA-PACHONGO C.; DOUTERELO I.; NOAKES C.; CAMARGO-VALERO M.A.; SLEIGH A.; ESCOBAR-RIVERA J.C.; TORRES-LOZADA P. Field assessment of bacterial communities and total trihalomethanes: Implications for drinking water networks. Science of the Total Environment. 2018; 616: 345-354.

PAVÓN J.L.P.; MARTÍN S.H.; PINTO C.G.; CORDERO B.M. Determination of trihalomethanes in water samples: A review. Analytica Chimica Acta. 2008; 629: 6-23.

PESTANA I.; BASTOS W.R.; ALMEIDA M.G.; MUSSY M.H.; SOUZA C.M.M.; Methylmercury in environmental compartments of a hydroelectric reservoir in the Western Amazon, Brazil. Chemosphere. 2019; 215: 758-765.

PIRATOBA A.R.A; RIBEIRO H.M.C; MORALES G.P.; GONÇALVES W.G. Caracterização de parâmetros de qualidade da água na área portuária de Barcarena, PA, Brasil. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science. 2017; 12: 435–456.

REGAZZI A.J. Análise multivariada. Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa, 2002. (INF-766 - notas de aula).

ROCHA C.H.B; PEREIRA A.M. Análise multivariada para seleção de parâmetros de monitoramento em manancial de Juiz de Fora, Minas Gerais. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science. 2016; 11(1): 176–187.

ROCHA I.R.; CABRAL, J.B.P; NOGUEIRA P.F.; BARCELOS A.A. Avaliação sazonal das águas do reservatório da usina hidrelétrica Caçu no município de Caçu, Goiás. Revista do Departamento de Geografia - Universidade de São Paulo. 2015; 29: 137-160.

RUFFATO-FERREIRA V.; BARRETO C.; JÚNIOR A.O.; SILVA W.L.; VIANA D.B.; NASCIMENTO J.A.S.; et al. A foundation for the strategic long-term planning of the renewable energy sector in Brazil: Hydroelectricity and wind energy in the face of climate change scenarios. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017; 72: 1124-1137.

SANTOS M.A.; DAMÁZIO J.M.; ROGÉRIO J.P.; AMORIN M.A.; MEDEIROS A.M.; ABREU J.L.S.; et al. Estimates of GHG emissions by hydroelectric reservoirs: The Brazilian case. Energy. 2018; 133: 99-107.

SIDDIQUE A.; SAIED S.; MUMTAZ M.; HUSSAIN M.M.; KHWAJA H.A.; Multipathways human health risk assessment of trihalomethane exposure through drinking water. Ecotoxicology and environmental safety. 2015; 116: 129-136.

STROKAL M.; SPANIER J.E.; KROEZE C.K.; KOELMANS A.A.; FLÖRKE M.; FRANSSEN W.; et al. Global multi-pollutant modelling of water quality: scientific challenges and future directions. Current Opinion in Environmental Sustainability.2019; 36: 116-125.

WANG G.; DENG Y.; LIN T. Cancer risk assessment from trihalomethanes in drinking water. Science of the Total Environment. 2007; 387: 86-95.

WARD J.H. Hierarchical Grouping to Optimize an Objective Function. Journal of the American Statistical Association. 1963; 58(301): 236–244.

XU G.; LI P.; LU K.; TANTAI Z.; ZHANG J.; REN Z.; et al. Seasonal changes in water quality and its main influencing factors in the Dan River basin. Catena. 2019; 173: 131-140.