ATIVIDADES DE CAMPO PARA COLETA DE DADOS

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1 Fundo Para o Meio Ambiente Mundial Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente PROJETO GESTÃO INTEGRADA E SUSTENTÁVEL DOS RECURSOS HÍDRICOS TRANSFRONTEIRIÇOS NA BACIA DO RIO AMAZONAS, CONSIDERANDO A VARIABILIDADE E MUNDANÇA CLIMÁTICA OTCA/GEF/PNUMA COMPONENTE II Compreensão da base de recursos naturais da bacia do Rio Amazonas Subprojeto II.1 Pesquisa focalizada Atividade II.1.3 Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas Relatório de Produto ATIVIDADES DE CAMPO PARA COLETA DE DADOS Manaus - Brasil

2 PROJETO GESTÃO INTEGRADA E SUSTENTÁVEL DOS RECURSOS HÍDRICOS TRANSFRONTEIRIÇOS NA BACIA DO RIO AMAZONAS, CONSIDERANDO A VARIABILIDADE E A MUDANÇA CLIMÁTICA OTCA/GEF/PNUMA Atividade II.1.3 Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas Relatório de Produto ATIVIDADES DE CAMPO PARA COLETA DE DADOS Coordenação da Atividade Norbert Fenzl Consultor Naziano P. Filizola Jr. Janeiro /

3 ATIVIDADES DE CAMPO PARA COLETA DE DADOS 1. INTRODUÇÃO O presente documento constitui-se no PRODUTO 3 no escopo dentre aqueles programados para o contexto da realização da Atividade II.1.3. Caracterização da Carga de Sedimentos dos Rios Madeira e Solimões/Amazonas, no escopo da Componente II: Compreensão da base de recursos naturais da bacia do Rio Amazonas, do Subprojeto II.1 Pesquisa focalizada, do PROJETO GESTÃO INTEGRADA E SUSTENTÁVEL DOS RECURSOS HÍDRICOS TRANSFRONTEIRIÇOS NA BACIA DO RIO AMAZONAS, CONSIDERANDO A VARIABILIDADE E MUNDANÇA CLIMÁTICA OTCA/GEF/PNUMA. De acordo com o previsto no PRODUTO 2 a realização de duas expedições (ou campanhas) de campo seriam realizadas nos dois grandes sistemas fluviais objetos de estudo da atividade em pauta, ou seja: Solimões/Amazonas e Madeira/Amazonas. Estes dois sistemas foram amostrados através das missões realizadas no ano de Nestas campanhas a estratégia consistiu em realizar medições de vazão com um Perfilador de Corrente Doppler-Acústico (ADCP) e em coletar água e sedimentos utilizando sempre que possível amostradores para coleta em superfície e em profundidade (junto ao leito fluvial). Estes procedimentos exigiram certos custos relacionados à logística operativa extremamente variáveis de um ponto de amostragem para o outro. Esta heterogeneidade se deu face às dificuldades naturais impostas pelas condições de trabalho na região Amazônica, em si mesma. Portanto, o presente documento, retrata o contexto supracitado, relata o que foi realizado quantitativamente e qualitativamente nas duas expedições (ou campanhas) de campo realizadas. 2. ROTEIROS DAS CAMPANHAS DE CAMPO E PONTOS AMOSTRADOS/MEDIDOS Na Figura 1 e na Tabela 1 se encontram listados os locais onde foram coletadas amostras nos dois rios investigados, o Solimões e o Madeira, através de expedições de campo realizadas em dois momentos distintos do ciclo hidrológico, respectivamente Fevereiro/Março e Outubro/Novembro de Os locais foram escolhidos em função da existência de estação hidrométricas na área operadas pelos serviços nacionais, notadamente a Agência Nacional de Águas (ANA) no Brasil. Os locais de amostragem situados fora do território brasileiro não foram amostrados nestas campanhas por questões relacionadas a necessidades de vistos específicos nos países em questão (Peru e Bolívia). A informação repassada pela OTCA em relação à obtenção dos vistos acima mencionados indicaram que os trâmites necessários demorariam um tempo demasiado. Tal solicitação comprometeria a realização das expedições de campo no período adequado do ciclo hidrológico. Sendo assim, optou-se por negociar com parceiros de universidades e institutos de pesquisas vinculados ao Observatório Ambiental de Hidrologia, Geoquímica e Geodinâmica (ORE- HYBAM) a obtenção de um conjunto de dados daquelas localidades que nos permitisse gerar uma base de dados consistente. Este processo já está em curso e a base de dados será em breve construída considerando pontos muito próximos daqueles inicialmente selecionados. 3

4 Figura 1. Apresentação de distribuição de pontos de coleta (estrelas vermelhas) para o Projeto GEF Amazônia, nos sistemas Fluviais Solimões/Amazonas e Madeira/Amazonas. As estrelas em azul são os demais pontos que ficaram de fora das amostras e que serão trabalhadas com apoio de dados da rede ORE/HYBAM (pontos vermelhos). Tabela 1. Pontos de coleta nas campanhas realizadas e indicação quantitativo de material coletado ou medição realizada em cada ponto e em cada período. ID Estação Fev/Mar, 2013 Out/Nov, 2013 Coleta de Água Coleta de sedimentos Medição de vazão 1 Rio Madeira 0 X em Abunã 2 Rio Madeira 0 X em Porto Velho 3 Rio Madeira 0 X em Humaitá 4 Rio Madeira 0 X em Manicoré 5 Rio Madeira 0 X em Fazenda Vista Alegre/Borba 6 Rio Amazonas X em Jatuarana 7 Rio Amazonas em Itacoatiara X X

5 ID Estação Fev/Mar, 2013 Out/Nov, 2013 Coleta de Água Coleta de sedimentos Medição de vazão 8 Rio Amazonas X X em Parintins 9 Rio Amazonas X em Óbidos 10 Rio Amazonas X em Santarém (Prainha) 11 Rio Amazonas X em Tabatinga 12 Rio Solimões X em Santo Antônio do Iça 13 Rio Solimões X em Fonte Boa 14 Rio Solimões X em Tefé 15 Rio Solimões X em Itapéua 16 Rio Solimões X em Manacapuru TOTAIS De acordo com o indicado pela Tabela 1, 16 (Dezesseis) pontos foram levantados, sendo 11 na campanha de Fevereiro/Março de 2013 e 8 na campanha de Outubro/Novembro de Foram coletadas 57 amostras de água para determinação de Material Em Suspensão (MES) e de contaminantes e outras 57 de material ou sedimento do leito dos rios também para determinação de contaminantes. Considerando que alguns pontos foram visitados nas duas expedições foram realizadas 20 medições de vazão. 4. EQUIPE DE AMOSTRAGEM EM CAMPO André Zumak GPS e Hidrologia Elisa Armijos Hidro-sedimentologia Naziano Filizola Coordenação Geral e Hidro-sedimentologia Pascal Fraizy Hidrologia Tereza Cristina Oliveira Química ambiental João Bosco Alfenas Apoio técnico de campo 3. ATIVIDADES REALIZADAS EM CAMPO Para as atividades em campo utilizou-se de embarcação regional de madeira (Figura 2) apoiado por pequenas embarcação com motor de popa ou voadeiras (Figuras 2 e 3). A seguir são descritos os procedimentos utilizados nas amostragens e medições. As metodologias de coletas e análises físicas e químicas de indicadores de qualidade seguiram a metodologia proposta pelo Standard Methods for Water and Wastewater Examination da American Public Health 5

6 Association (APHA, 2005) e a metodologia para medições de vazão são descritas no tópico respectivo. Figura 2. Embarcação regional de madeira utilizada nos levantamentos de campo. Atrás se pode ver uma das pequenas embarcações de alumínio (voadeira) de apoio. Foto: André Zumak Medições de vazão Atendendo a um procedimento padrão de levantamentos hidrométricos recomendado pela Agência Nacional de Águas (ANA) do Brasil, bem como pela Organização Mundial de Meteorologia (OMM) as medições de vazão precederam as amostragens. Nos levantamentos utilizou-se de um Perfilador Doppler Acústico de Corrente (do Inglês Acoustic Doppler Current Profiler ou ADCP) de 600kHz de fabricação americana (RDInstruments, 1996) e utilizando metodologia de uso já definida na bibliografia de forma específica para a Amazônia (Filizola, Guyot e Guimarães, 2009 e Filizola e Guyot, 2004). O equipamento utilizado tem grande aplicação na região Amazônica e inúmeros testes já foram executados, sendo que atualmente o mesmo é largamente utilizado pelas Agências governamentais (Filizola e Guyot, 2004, Filizola et al., 2013). O ADCP emite sinais sonoros em uma frequência conhecida através de seus 4 transdutores, que também escutam o sinal de retorno (eco), após serem parcialmente refletidos pelas partículas em suspensão na água que viajam à mesma velocidade da corrente. Assim, associando a velocidade das partículas em suspensão na água, o equipamento determina também a profundidade e o caminho percorrido pela embarcação na qual ele é instalado e calcula em tempo real a vazão de um curso d água utilizando os elementos básicos medidos: largura, profundidade e velocidade da seção em vários perfis de medida ao longo da seção transversal do canal do rio. 6

7 Figura 3. Equipamento para perfilagem acústica de corrente por efeito Doppler, (ADCP), marca RDInstruments com frequência de 600kHz,utilizado nos levantamentos de campo. Fonte: RDInstruments Web site e ilustração de procedimento de medição de vazão com ADCP no Rio Madeira. Equipamento instalado à esquerda da foto controlado por software em computador (centro da foto). Foto: André Zumak Os dados coletados por um ADCP muitos e diversos. Os principais resultados em relação ao solicitado no presente estudo são aqueles que refletem: a) o perfil das velocidades na seção transversal, b) o perfil de retorno do sinal acústico pelas partículas em suspensão (correlacionável com a nuvem de sedimentos em suspensão na água) e c) a intensidade e direção da corrente associada à seção do perfil transversal. A Tabela 2 abaixo mostra exemplo dos dados de vazão obtidos na campanha do Rio Solimões em Fevereiro/Março de De montante para jusante o Rio Solimões passou naquele período de aproximadamente 42 mil m3/s ao entrar no Brasil (Tabatinga) para pouco mais de 120 mil m3/s, nas proximidades de Manaus (Manacapuru) a pouco mis de 1000 km de distância. Um aumento de mais de 186% no fluxo hídrico, mostrando a potencia desse sistema fluvial e sua capacidade de transporte de sedimentos, bem como um alto potencial de diluição. Tabela 2. Exemplo de resultado de medições de vazão para o Rio Solimões, entre Tabatinga e Manacapuru na primeira expedição realizada. Data( vazão( (m³/s)( Estação( Rio( (2013)( Tabatinga! Rio!Solimões! 18/02/13! ! São!Paulo!de!Olivença! Rio!Solimões! 21/02/13! ! Santo!Antônio!do!Iça! Rio!Solimões! 22/02/13! ! Fonte!Boa! Rio!Solimões! 23/02/13! ! Tefé! Rio!Solimões! 24/02/13! ! Itapeuá! Rio!Solimões! 25/02/13! ! Manacapuru! Rio!Solimões! 27/02/13! ! Careiro!da!Várzea!! Rio!Solimões! 28/02/13! ! 7

8 A seguir exemplo de resultado obtido durante a campanha de campo realizada no Rio Madeira entre Outubro e Novembro de 2013, nas proximidades (a jusante) da cidade de Humaitá, Estado do Amazonas, cuja posição da seção é dada pelas Coordenadas : S /W para a margem esquerda e S /W para a margem direita (Figura 4). Figura 4. Imagem Google Earth da localização da seção de medição onde forma coletadas amostras e onde foi realizada medição de vazão nas proximidades da cidade de Humaitá AM. Os resultados das medições de vazão encontram-se nas Tabelas 3 e 4. A Figura 5, apresenta os dados da perfilagem transversal realizada com ADCP no sítio indicado na Figura 4 processados através de software específico. A figura permite visualizar a intensidade e distribuição dos vetores de velocidade. Percebe-se velocidades superiores a 1m/s na porção centro esquerda da seção (áreas em cor vermelha). Há uma percepção visual muito forte de que as velocidades diminuem no sentido das margens. Uma vez que a geometria do canal na localidade é em V porém com um talvegue deslocado à esquerda, marguem esquerda abrupta e margem direita suave, há uma distribuição um tanto descentralizada das velocidades em relação ao que seria o meio da seção, considerando-se apenas a largura. No eixo Y da figura têm-se a profundidade e no eixo X a largura da seção. Figura 5. Imagem Doppler da seção transversal do Rio Madeira nas proximidades de Humaitá, Amazonas. 8

9 As Tabelas 3 e 4, abaixo, mostram os resultados numéricos de duas séries de medições realizadas no mesmo dia na localidade de Humaitá como indicado na Figura 4. Os elementos obtidos foram: vazão (Total Q), área da seção (total Area), largura do canal (Width), velocidade da embarcação durante a travessia (Boat speed), razão vazão por área (Q/Area) e velocidade da corrente (Flow Speed). Cada File Name, representa o arquivo de dados de uma travessia. Ao menos duas travessias precisam ser realizadas para que uma medição possa vir a ser atestada pela média (Avg), o desvio padrão (Std.) e a razão desvio pela média (Std/Avg). Esta razão final deve ser inferior a 5% para que uma medição seja considerada de boa qualidade. Percebe-se pelos resultados a excelente qualidade da medição e a grande reprodutibilidade que o aparelho obteve pelo baixo desvio padrão em relação às médias obtidas nas duas séries de medições realizadas. Para o ponto em questão a vazão medida no dia foi de m3/s. Este valor será importante para se poder avaliar os fluxos dos elementos químicos que serão determinados em laboratório nas amostras coletadas em campo e cujo procedimento de coleta é a seguir exemplificado. Tabela 3. Resultados da Primeira serie (QI) de medições realizadas em Humaitá (Outubro/Novembro, 2013) Total Q Total Area Width Boat Speed Q/Area Flow Speed File Name [m³/s] [m²] [m] [m/s] [m/s] [m/s] Humaita000r Humaita001r Average Std. Dev Std./ Avg Tabela 4. Resultados da Segunda serie (QII) de medições realizadas em Humaitá (Outubro/Novembro, 2013) File Name Total Q [m³/s] Total Area [m²] Width [m] Boat Speed [m/s] Q/Area [m/s] Flow Speed [m/s] m³/s m² m m/s m/s m/s Humaita Humaita Humaita Humaita Humaita Humaita Average Std Dev Std./ Avg Coletas de água 9

10 As amostragens de água foram realizadas sempre próximas à superfície diretamente no curso d água ou a partir da embarcação com uso de amostrador de 8 litros constituído de uma garrafa PVC na horizontal, orientada de acordo com a corrente do rio através de uma montagem hidrodinâmica em amostrador tipo Van Dorn invertido (Figura 6), verticalizado através de cabo de aço e lastro de 100 kg. O amostrador é dotado de elemento mensageiro que é lançado quando o equipamento alcança a posição desejada na seção do rio, fechando as duas extremidades da garrafa de PVC mantidas abertas por um gatilho metálico ligado a amarras elásticas, conforme descrito por Filizola (2003). As amostras foram preservadas a 4 ºC, parâmetros como: ph, temperatura, oxigênio dissolvido e condutividade elétrica, foram realizados com equipamentos portáteis com medições diretas no campo por sensores imersos diretamente no corpo d água. As Figuras 7, 8 e 9 mostram exemplos dos procedimentos de coleta de amostras para compostos orgânicos sólidos dissolvidos totais (Ânions, Metais e DQO) e de: ph, Temperatura, Oxigênio dissolvido e condutividade elétrica) diretamente no corpo d água com uso ph-metro e de sonda multiparamétrica YSI Figura 6: No interior da embarcação a mesa de filtração de amostras água sendo processadas para obtenção de [MES] no filtro em primeiro plano. Ao fundo (segundo plano) amostrador tipo Van Dorn horizontal montado em estrutura hidrodinâmica com sonda YSI acoplada suportado por guincho elétrico (estrutura metálica em amarelo). Foto: Naziano Filizola. 10

11 Figura 7. Coleta e armazenamento da amostra de água para determinação de compostos orgânicos. Foto: André Zumak. Figura 8. Coleta de água para determinação de sólidos dissolvidos totais (Ânions, Metais e DQO). Foto: André Zumak. 11

12 Parâmetro Figura 9. Medição (ph, Temperatura, Oxigênio dissolvido e condutividade elétrica) diretamente no corpo d água com uso de sonda multiparamétrica YSI Foto: André Zumak. A Tabela 5 abaixo mostra exemplo de resultados obtidos nas amostras de água coletadas na campanha realizada entre Fevereiro e Março no Sistema fluvial Solimões/Amazonas em 11 pontos amostrados e para um total de 19 parâmetros comparados ao padrão do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) do Brasil. Unidade Tabela 5. Exemplo de tabela de resultados físicos e químicos em amostras de água da primeira coleta no período de abril e maio de Valor limite CONAMA Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4 Ponto 5 Ponto 6 Ponto 7 Ponto 8 Ponto 9 Ponto 10 Ponto 11 Profundidade M - 0,41 0,29 0,52 0,33 0,59 0,42 0,41 0,27 0,20 0,20 0,20 Temperatura o C - 27,09 27,19 27,52 28,07 28,16 28,30 28,48 29,00 28,55 28,51 27,69 Condutividade elétrica ms/cm - 0,16 0,14 0,11 0,09 0,09 0,08 0,06 0,01 0,06 0,06 0,27 ph - 6,0 a 9,0 7,36 7,31 6,71 6,59 6,64 6,52 6,28 5,69 6,43 6,31 6,18 Turbidez NTU ,58 371,56 238,48 182,88 199,25 192,59 169,37 60,00 156,67 182,39 232,55 DQO mg O 2 /L - 41,59 40,37 45,26 44,44 41,59 42,00 17,94 35,43 28,91 40,81 37,41 STS mg/l - 188,00 282,80 119,20 76,00 40,80 78,80 46,00 13,4 120,6 142,0 85,6 Ferro 0,3 0,082 0,06 0,038 0,134 0,064 0,113 0,15 0,109 0,167 0,115 0,171 Alumínio 0,1 <0,01* <0,01* <0,01* 0,018 <0,01* 0,02 0,03 0,081 0,075 0,027 0,073 Manganês 0,1 <0,01* < 0,01 0,011 0,013 <0,01* <0,01* <0,01* 0,194 0,024 0,02 0,051 Crômio 0, 05 <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* Zinco 0,18 <0,01* 0,017 < 0,01 <0,01* <0,01* 0,013 <0,01* 0,13 0,059 0,02 0,091 Níquel mg/l 0,025 <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* Cobre 0, 009 <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* <0,005* Cádmio 0,001 <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* <0,001* Chumbo 0,01 <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* <0,01* Ouro - <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* Platina - <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* <0,05* Mercúrio µg/l 0,2 <0,15* <0,15* <0,15* <0,15* <0,15* <0,15* < 0,075* < 0,15* < 0,15* < 0,075* <0,15* 12

13 3.3. Coletas de sedimentos Para a coleta de sedimentos de fundo utilizou-se de um sistema de coleta cilíndrico (Figura 10) de peso superior a 3kg (Van Veen), fixo por corda e lançado da embarcação que permanece a deriva enquanto o equipamento desce até o fundo do canal e em seguida é arrastado pelo fundo antes de ser içado pelo operador com o conteúdo do material coletado durante o arraste. Para cada ponto de coleta de sedimento foram tomadas três amostras em pontos aleatórios com coletor Van Veen. Essas amostras foram transferidas para bandejas de aço-inox e homogeneizadas. Posteriormente, realizou-se a separação de alíquotas que foram acondicionadas em frascos específicos, de acordo com o parâmetro a ser determinado, considerando espécies inorgânicas e orgânicas. Durante o transporte, as amostras foram mantidas sob refrigeração a 4 C, e foram congeladas até o início dos ensaios. Figura 10: Lançamento de amostrador de fundo para coleta de amostra de sedimentos para determinação de contaminantes e elementos metálicos. À direita amostra antes de ser dividida para armazenamento. Fotos: André Zumak e Tereza Cristina Oliveira. 4. CONCLUSÕES O presente relatório constitui o PRODUTO 3 da atividade em pauta e relata os trabalhos executados em duas campanhas de campo para coleta de amostras realizadas no ano de O processamento e análise das amostras está sendo concluído e uma base de dados com os resultados será gerada de forma a permitir uma análise espacializada dos resultados obtidos que serão integralizados e complementados com dados da base ORE/HYBAM para constituir um relatório final que se pretende encaminhar à OTCA para aprovação e posterior publicação na forma de artigo científico. Atualmente os trabalhos de análise das amostras de segunda campanha estão em fase final de conclusão. O TDR (Termo De Referência) para a contratação da confecção da base de dados está em fase de elaboração. Estas campanhas de campo com seus resultados constituem um importante acervo de dados e fotografias sobre a região do estudo que serão devidamente organizados e repassados à coordenação do Projeto GEF-Amazonas. Naziano Filizola Consultor Manaus, 30 de Janeiro de