ÁREA: Ambiental
TÍTULO: ANÁLISE MULTIVARIADA DOS PARÂMETROS DE QUALIDADE DAS ÁGUAS NA SUB-BACIA DO RIO DAS VELHAS
AUTORES: KNUPP, E.A.N. (CDTN/CNEN) ; VIOLA, Z.G.G. (IGAM) ; SABINO, C.V.S (PUC-MG) ; SCHOR, H.H.R. (UFMG)
RESUMO: Este trabalho teve como finalidade identificar os principais contaminadores e regiões impactadas na sub-bacia do Rio Das Velhas através da execução de análises fatorial e de variância. Foi possível identificar que os 50 parâmetros analisados podem ser reduzidos a seis fatores, que explicam 67,2% da variância total. A ANOVA aplicada aos fatores principais e às latitudes das estações demonstra haver diferenças em relação aos parâmetros que compõem esses fatores nas estações (p=0), principalmente na região metropolitana de Belo Horizonte e para essas foram propostas equações de regressão não linear. Este estudo permitiu desenvolver um modelo de avaliação dos principais contaminadores, destacados pela análise fatorial, em regiões específicas, destacadas pela análise de variância.
PALAVRAS CHAVES: rio das velhas, análise multivariada, programa de monitoramento
INTRODUÇÃO: A sub-bacia do Rio Das Velhas, o principal afluente do Rio São Francisco, tem sua nascente na Serra do Veloso, proximidade de Ouro Preto, e deságua no Rio São Francisco, em Guaicuí, distrito de Várzea da Palma, próximo a Pirapora, com uma vazão média de 265 m3/s, percorrendo uma extensão de 716 km e drenando uma bacia de 29173 km2. A questão da revitalização da sub-bacia do Rio das Velhas está incluída nas principais políticas do Estado de Minas Gerais para recursos hídricos (FEAM, IGAM, 1997-2004).
Os dados utilizados fazem parte do programa de monitoramento do Instituto de Gestão das Águas de Minas (IGAM) no período compreendido entre janeiro de 1997 a julho de 2005. A matriz de dados analisada foi composta pelas 29 estações de amostragem que compõem a macro-rede de monitoramento da sub-bacia do Rio Das Velhas. Para cada estação foram avaliados 50 parâmetros físico-químicos nos períodos de chuva e estiagem.
A análise fatorial (MINGOTI, S. A, 2004) foi utilizada para redução dos dados e identificação dos parâmetros que sumarizam as informações das variáveis originais. A análise de variâncias (JOHNSON, R.,A,1998) foi realizada em relação à latitude das estações de amostragem visando a identificação das estações mais críticas, para as quais foram propostos modelos de regressão não linear (MAZUCHELI, J. et al, 2002) entre os principais parâmetros presentes nos fatores.
A metodologia para tratamento dos dados aqui proposta ilustra a grande utilidade dos métodos estatísticos no tratamento de grandes bases de dados ambientais e poderá ser utilizada em outros estudos, permitindo uma diminuição do custo de programas de monitoração ambiental e um uso mais racional de pessoal e equipamentos, no laboratório e no campo.
MATERIAL E MÉTODOS: Os dados utilizados fazem parte do programa de monitoramento do IGAM no período compreendido entre janeiro de 1997 a julho de 2005. Os resultados das campanhas de 2005 foram apenas utilizados na conferência dos modelos.
A matriz de dados utilizada nessa análise foi composta pelas 29 estações de amostragem que compõem a macro-rede de monitoramento da sub-bacia do Rio Das Velhas, abrangendo o alto, médio e baixo curso do rio. Para cada estação foram avaliados 50 parâmetros, entre estão: condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, pH in loco, temperatura da água, temperatura do ar, alcalinidade bicarbonato e total, arsênio total, bário total, boro solúvel, cádmio total, cálcio total, chumbo total, cianeto total, cloretos, cobre total, coliformes fecais e totais, cor real, cromo hexavalente e trivalente, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, dureza de cálcio, dureza de magnésio, dureza total, estreptococos fecais, ferro solúvel, fosfato total, índice de fenóis, magnésio total, manganês total, mercúrio total, níquel total, nitrogênio amoniacal, nitrogênio nítrico, nitrogênio nitroso, nitrogênio orgânico, óleos e graxas, potássio solúvel, selênio total, sódio solúvel, sólidos dissolvidos, sólidos suspensos, sólidos totais, sulfatos, sulfetos, surfactantes aniônicos, turbidez e zinco total. A latitude e longitude de cada estação de amostragem também foram consideradas. Os dados analisados foram gerados em campanhas realizados nos meses de janeiro e julho, correspondentes a períodos de chuva e estiagem.
Para essa etapa foi empregado o programa SYSTAT 7.0 for Windows (SYSTAT Software). Devido às diferenças nas escalas entre as medidas, em todo conjunto de dados foi primeiramente aplicado o logaritmo natural.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O método de Cattel foi utilizado para identificação dos principais fatores, FIGURA 1. Os parâmetros analisados podem ser reduzidos a seis fatores, que explicam 67,2% da variância total. Os parâmetros mais importantes no primeiro fator foram: DQO, fosfatos, nitrogênio orgânico, oxigênio dissolvido, DBO. A presença desses parâmetros é característica de efluentes de esgotos domésticos e industriais. No segundo fator os parâmetros destacados foram cobre, níquel, manganês, sólidos em suspensão e turbidez. Os parâmetros presentes no segundo fator são característicos de contaminação de efluentes de mineração, erosão e assoreamento. Os demais fatores não apresentaram componentes de carga com valores absolutos superior à 0,600.
A localização dos máximos do fator 1 em relação à latitude das estações sugere impacto dos esgotos sanitários e dos efluentes industriais nas estações localizadas na região metropolitana de Belo Horizonte. Para obtenção das equações de regressão foram escolhidas regiões próximas a esses máximos, compreendidas entre as latitudes 19°21´ a 19°59´ compreendidas entre os municípios de Nova Lima até Jaboticatubas.As localização dos máximos do fator 2 em relação à latitude das estações sugere maiores impactos de mineração, erosão e assoreamento em estações nos municípios de Lagoa Santa e Itabirito. Para obtenção das equações de regressão foram escolhidas regiões próximas a esses máximos, compreendidas entre as latitudes 19°33´ e 20°14´ pertencentes as regiões do alto e médio curso do Rio Das Velhas, FIGURA 2.
Os parâmetros escolhidos para obtenção das equações de regressão foram os que apresentaram carga relevante no fator 1 e 2.As equações de regressão entre os parâmetros apresentaram coeficientes de correlação entre 0,661 a 0,910.
CONCLUSÕES: Este estudo permitiu desenvolver um modelo de avaliação dos principais contaminadores, apontados pela análise fatorial, em regiões específicas, destacadas pela análise de variância entre os fatores e a latitude das estações. A análise fatorial também permitiu a proposição de uma redução dos parâmetros em fatores principais. As equações de regressão possibilitam a determinação de um parâmetro a partir de outros correlacionados. A caracterização das estações através de um menor número de parâmetros específicos permite uma diminuição do custo de programas de monitoração ambiental.
AGRADECIMENTOS: Ao Instituto de Gestão das Águas de Minas (IGAM)
Ao Centro Tecnológico de Minas Gerais (CETEC)
Ao Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. FUNDAÇÃO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE. Relatório de qualidade das águas superficiais do Estado de Minas Gerais em 1997, Belo Horizonte, 1998,1v.
2. FUNDAÇÃO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE .Relatório de qualidade das águas superficiais do Estado de Minas Gerais em 1998, Belo Horizonte, 1999, 1v.
3. FUNDAÇÃO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE .Relatório de qualidade das águas superficiais do Estado de Minas Gerais em 1999, Belo Horizonte, 2000, 1v.
4. FUNDAÇÃO ESTADUAL DO MEIO AMBIENTE Relatório de qualidade das águas superficiais do Estado de Minas Gerais em 2000. Belo Horizonte, 2001, 1v. (Projeto: Águas de Minas - Monitoramento da Qualidade das Águas Superficiais do Estado de Minas Gerais)
5. INSTITUTO MINEIRO DE GESTÃO DAS ÁGUAS. Relatório de monitoramento das águas superficiais na Bacia do Rio São Francisco em 2001 . Sub – Bacia do Rio das Velhas. Belo Horizonte, 2002, 1v.
6. INSTITUTO MINEIRO DE GESTÃO DAS ÁGUAS. Relatório de monitoramento das águas superficiais na Bacia do Rio São Francisco em 2002 – Sub – Bacia do Rio das Velhas. Belo Horizonte, 2003, 1v.
7. INSTITUTO MINEIRO DE GESTÃO DAS ÁGUAS. Relatório de monitoramento das águas superficiais na Bacia do Rio São Francisco em 2003 – Sub – Bacia do Rio das Velhas. Belo Horizonte, 2004, 1v.
8. INSTITUTO MINEIRO DE GESTÃO DAS ÁGUAS. Plano diretor de recursos hídricos da bacia hidrográfica do Rio das Velhas 2004 – 2010. Belo Horizonte: IGAM, 2004, 43p.
9. MINGOTI, S. A. 2004, Análise de dados através de métodos de estatística multivariada: uma abordagem aplicada. 295p.
10. JOHNSON, R.,A. 1998. Applyed Multivatiate Statistical Analysis. 816 p.
11. MAZUCHELI, J. ACHCAR, J.A. 2002. Algumas considerações em regressão não linear. Acta Scientiarum, 24, 6 , 1761-1770.
12. SYSTAT Software SPSS Inc .SYSTAT 7.0 for Windows, 1997.
