AVALIAÇÃO DE ÁREAS PARA INSTALAÇÃO DE ATERRO SANITÁRIO ATRAVÉS DE ANÁLISES EM SIG COM CLASSIFICAÇÃO CONTÍNUA DOS DADOS

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1 AVALIAÇÃO DE ÁREAS PARA INSTALAÇÃO DE ATERRO SANITÁRIO ATRAVÉS DE ANÁLISES EM SIG COM CLASSIFICAÇÃO CONTÍNUA DOS DADOS Eliseu Weber 1,2 Heinrich Hasenack 2 1 Universidade Luterana do Brasil Rua Miguel Tostes, 101. CEP , Canoas - RS, Brasil 2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Centro de Ecologia. Av. Bento Gonçalves, 9.500, prédio , sala 226. Cx. Postal CEP Porto Alegre-RS, Brasil Tel (051) , fax (051) , eweber@ecologia.ufrgs.br RESUMO Um dos maiores problemas urbanos atuais é a disposição final adequada dos resíduos sólidos, que se agrava pelo crescimento da população e pelo incremento da produção de lixo per capita. O gerenciamento integrado de resíduos sólidos presupõe a redução da quantidade gerada, a reutilização ou reciclagem e a disposição dos resíduos finais em locais apropriados, como aterros sanitários. Estes últimos, além de projetos tecnicamente apropriados, devem estar situados em locais ambientalmente adequados, o que contribui para reduzir as alternativas possíveis. Nesse contexto, o uso de sistemas de informação geográfica (SIG) pode contribuir com a realização de avaliações complexas em grandes extensões territoriais. O potencial analítico propiciado pela classificação contínua dos dados e por cruzamentos não booleanos amplia o leque de potencialidades dessa tecnologia em análises voltadas ao meio-ambiente. O presente trabalho mostra uma aplicação de SIG para um zoneamento de aptidão à instalação de um aterro sanitário no município de Osório/RS, utilizando funções de classificação contínua dos dados e análise espacial não booleana. O resultado constitui uma superfície de aptidão à qual pode ser aplicado um limiar para a seleção das áreas mais aptas, possibilitando a avaliação de alternativas de acordo com a intensidade da filtragem desejada. ABSTRACT One of the major problems in urban areas is the final deposition of solid waste. The population growth arises also the per capita waste generation. The integrated management of solid waste supposes the reduction of the generated quantity, the reutilization or recicling and the final disposition of the waste in apropriated local, with ATERRO SANITARIO. The last, apart from technicaly adequate projects, should be located in ambientaly adequate sites, in order to reduce the possible alternatives. In this context, the use of Geographical Information Systems (GIS) can contribute to the realization of complex evaluations in a large territorial extension. The analythical power offered by the continuous data classification and the range of possibilities of he technology in environmental related analysis. The present study shows an GIS application to define aptitude zones for solid waste deposition in the municipality of Osório/RS, using continuous classification functions and not boolean spatial analysis. The result contitutes an aptitude surface to which a threshold can be applied in order to select the best places, allowing the evaluation of alternatives according to the intensity of the desired filtering. INTRODUÇÃO O lixo gerado pela atividade cotidiana dos cidadãos, pelos seus hábitos de consumo e pela produção industrial é um dos principais problemas vividos pelos centros urbanos, principalmente os de maior porte. O problema tende a se agravar à medida que a população urbana e a quantidade de resíduos per capita gerada diariamente ainda aumenta a taxas significativas, enquanto diminuem as alternativas de áreas para disposição dos resíduos. Some-se a isso o fato de que na grande maioria das cidades brasileiras o destino final dos resíduos sólidos urbanos é totalmente inadequado. Cerca de 88% do lixo coletado no País ainda é despejado em áreas a céu aberto, nos chamados lixões, aproximadamente 10% do total de lixo coletado é conduzido para aterros e apenas 2% do total do lixo é tratado em usinas (IBGE, 1999). Resolver adequadamente a disposição final dos resíduos sólidos de uma cidade é fundamental para a questão do meio-ambiente, do saneamento e da saúde pública, mas não é o suficiente. Os resíduos sólidos devem ser gerenciados de forma integrada, desde sua origem até a disposição final, com abordagens que incluem a minimização ou redução da quantidade gerada, a reciclagem e a reutilização ou reaproveitamento de materiais (EPA, 1989). Essas três abordagens formam o chamado princípio dos três R: reduzir, reciclar e reutilizar. Todavia, mesmo adotando-se todas estas iniciativas simultaneamente, permanece ainda a necessidade de se dispor adequadamente os resíduos finais, que não podem ser reciclados nem reutilizados. A disposição final pode causar diversos danos ao homem e ao meio ambiente, principalmente se ocorrer de maneira inadequada, a céu aberto, poluindo o solo, a água e o ar (Consoni, 1995; Reichert, 1999). A maior parte dos possíveis impactos pode ser minizada com a disposição correta, através de aterros sanitários,

2 mas é necessário considerar além da técnica mais adequada para acomodar os resíduos sólidos finais um local apropriado para essa finalidade. Na maior parte das vezes, a escolha do local para a implantação de um aterro sanitário já parte de um número reduzido de alternativas pré-definidas, em virtude da dificuldade de avaliar simultaneamente todo o território potencialmente utilizável para essa finalidade. O emprego da tecnologia do geoprocessamento para resolver questões como essa possibilita sensíveis ganhos em tempo e qualidade dos resultados, permitindo a realização de avaliações complexas em grandes extensões territoriais. O potencial analítico propiciado por métodos de classificação contínua dos dados recentemente introduzidos, baseados em lógica fuzzy, e de cruzamentos não booleanos amplia o leque de potencialidades dos sistemas de informação geográfica (SIG) na integração de dados para análises voltadas ao meio-ambiente, possibilitando reter toda a variabilidade dos dados. As análises baseadas no conceito fuzzy, ao contrário das análises booleanas convencionalmente disponíveis na maior parte dos SIG, não segmentam cada variável em apta e não apta ao fim pretendido, mas permite transformá-las em escores de aptidão que mantém toda a variação espacial original. Além disso, as variáveis podem compensar umas às outras durante a agregação para a obtenção do mapa final de aptidão ao propósito pretendido. Um alto escore de aptidão de uma variável em um determinado local pode compensar um baixo escore de aptidão de outra variável no mesmo local, resultando num escore ponderado no resultado final. O grau com que uma variável pode compensar outra no resultado final de uma análise com classificação contínua dos dados é determinado pelo seu peso relativo, uma vez que as variáveis podem Ter pesos diferentes para a definição do resultado final. Em uma análise booleana uma aptidão baixa em qualquer uma das variáveis utilizadas fatalmente levaria à exclusão do local, mesmo que em todas as demais o a aptidão fosse elevada. O presente trabalho resulta de um exercício desenvolvido com alunos do curso de Pós-graduação em Gerenciamento Ambiental da Universidade Luterana do Brasil, buscando-se avaliar as áreas mais adequadas para a instalação de um aterro sanitário em um município de médio porte. Foram utilizadas técnicas avançadas de geoprocessamento para integrar variáveis de diversos tipos, através da classificação contínua dos dados baseada em funções fuzzy de pertinência a conjunto, visando a obtenção de uma superfície de aptidão à implantação de um aterro sanitário. A área estudada foi o município de Osório, situado na planície costeira do Litoral Norte do Estado do Rio Grande do Sul, a cerca de 100 km da capital Porto Alegre. Osório possui uma população de habitantes e área territorial de aproximadamente 666,12 km². O lixo recolhido na área urbana não recebe nenhum tratamento ou triagem, e o material coletado ainda é depositado diretamente em a céu aberto, ou seja, em um lixão. No contexto regional, Osório é um importante centro comercial e tem experimentado um crescimento significativo nos últimos anos. A região do Litoral Norte do Rio Grande do Sul, por sua vez, faz parte de um programa de gerenciamento ambiental conduzido pela Fundação Estadual de Proteção Ambiental (FEPAM), o programa GERCO (Gerenciamento Costeiro). Os estudos desenvolvidos no programa visam detectar, mitigar e prevenir problemas ambientais advindos de conflitos de diferentes usos do solo, como a urbanização, a agricultura e outras atividades antrópicas, com a aptidão natural da região. Dentre os problemas existentes na região estão o crescimento urbano desordenado e o lixo, ambos críticos pois a paisagem local é formada por várias lagoas, restingas e dunas. MATERIAL E MÉTODOS Material Para a realização do trabalho prático proposto foram utilizados vários equipamentos, softwares e material cartográfico, dentre os quais: - aparelho receptor GPS (Global positioning system); - microcomputadores e periféricos; - software de geoprocessamento Idrisi; - softwares de edição de texto e de planilha eletrônica; - mapa das unidades de mapeamento de solo da região, em meio digital; (figura 1); - mapa dos limites municipais (figura 2); - arquivos digitais das redes viária (figura 2) e hidrográfica (figura 2) e das curvas de nível com equidistância de 20 metros; - mapa geológico da região (CECO, 1984), em meio digital (figura 3); - modelo digital de elevação, gerado a partir das curvas de nível, em meio digital (figura 4); - imagem de satélite Landsat 5, bandas 3, 4 e 5 do sensor TM, em meio digital; - mapa de uso e cobertura do solo atual obtido da imagem Landsat, em meio digital (figura 5); - carta do exército em escala 1: (OSÓRIO), em papel.

3 Figura 1. Mapa das unidades de mapeamento de solo Figura 2. Mapa da rede viária, rede hidrográfica e limites municipais

4 Figura 3. Mapa de geologia Figura 4. Vista em perspectiva do modelo digital de elevação sobreposto com uma imagem de satélite Landsat 5, sensor TM bandas 3, 4 e 5

5 Figura 5. Mapa de uso atual do solo Metodologia Os procedimentos utilizados neste trabalho obedeceram à seguinte seqüência: a) Trabalho de campo O trabalho de campo teve por objetivo o contato com a realidade do município e o levantamento ou complementação de informações não disponíveis no conjunto de dados espaciais digitais. Foram visitados a zona urbana, as lagoas naturais, as manchas de vegetação residual, o relevo, os cordões de dunas, a zona de preamar, a faixa de praia e verificados diversos elementos de infraestrutura da região, tais como estradas e redes elétricas, identificandose também a localização do depósito de lixo do município. Algumas informações cartográficas inexistentes na base cartográfica disponível foram atualizadas com o auxílio de um receptor GPS (Global Positioning System), incluindo o traçado da Estrada do Mar, a localização do depósito de lixo e o traçado da estrada de acesso ao atual depósito. b) Estabelecimento dos critérios para identificação de áreas aptas à implantação de um aterro sanitário A seleção de áreas aptas à implantação de um aterro sanitário implica em uma decisão entre várias alternativas possíveis, com base em alguns critérios. De acordo com a teoria da decisão, um critério é alguma base mensurável e avaliável para uma decisão, e pode constituir um fator ou uma restrição. Restrições são aqueles critérios que cerceiam ou limitam a análise em foco a regiões geográficas específicas, constituindo normalmente mapas booleanos com classes do tipo apto/não apto. No presente caso as restrições diferenciam áreas ou alternativas que podem ser consideradas aptas para destinação final de resíduos sólidos daquelas que não são aptas sob condição alguma. Fatores, por outro lado, são critérios que definem algum grau de aptidão para a área considerada. Eles definem áreas ou alternativas em termos de uma medida contínua de aptidão, realçando ou diminuindo a importância de uma alternativa em consideração naqueles locais fora das restrições absolutas. A regra de decisão é o procedimento pelo qual os critérios eleitos, fatores ou restrições, são combinados. A forma como os dados disponíveis influem na definição da aptidão de uma área à implantação de um aterro sanitário no municípios estudado foi definida considerando-se os diferentes critérios normalmente adotados na seleção de locais para esse propósito. Como resultado, alguns dados foram classificados em escores em função de sua aptidão para o uso desejado, tornando-se fatores, e outros em barreiras absolutas, impedindo o uso da área, tornando-se restrições. b.1.) Critérios restritivos (restrições) -distância mínima das rodovias, estabelecida em 200 metros, objetivando preservar as áreas de circulação do impacto visual do aterro. Somente as áreas a mais de 200 metros de rodovias são consideradas aptas, as com menos de 200 metros são excluídas da análise. -distância das áreas de preservação permanente (corpos e cursos d'água); visando preservar os recursos hídricos de possíveis contaminações por efluentes, de acordo com o que estabelece a legislação em relação à distância de cursos e corpos d água e à inclinação do terreno. Assim, somente as áreas com uma distância de cursos e corpos d água maior que a especificada na legislação e situadas em locais com menos de 45 de inclinação são consideradas

6 aptas e, portanto, incluídas na análise. -limites do município de Osório; restringindo a área de análise aos limites do município. Somente as áreas localizadas dentro do território do município interessam na presente análise, sendo as demais excluídas. Convém lembrar que em muitos casos analisar o território de um único município não é a alternativa mais viável, pois municípios vizinhos podem dispor de locais muito mais apropriados para a instalação de aterros. Para fins de exercício, neste trabalho foi considerado apenas o município de interesse. b.2.) Critérios escalonados (fatores) -distâncias de rodovias, considerando-se que a abertura de um acesso para a área encarece os custos de implantação e operação do aterro sanitário. Dessa forma, quanto mais próximo de uma rodovia estiver a área em análise, mais apta ela será para a implantação de um aterro sanitário, pois menores serão os custos de transporte. -declividades, considerando-se que baixas declividades favorecem as operações de movimentação de resíduos e solos, além de oferecer condições menos críticas para os sistemas de drenagem. Quanto menor for a declividade da área em análise, mais apta ela será para a implantação de um aterro sanitário. -distância de áreas urbanas, também visando a economicidade do processo de operação do aterro sanitário. Quanto mais próxima da mancha urbana estiver a área em análise, mais apta ela será para a implantação de um aterro sanitário pois o percurso dos caminhões será menor. Este critério complementa a distância das rodovias acima descrito, pois favorece os locais próximos a rodovias mas também próximos da mancha urbana. -geologia e solos, considerando-se as áreas mais propícias para a implantação do aterro em função da permeabilidade do terreno, disponibilidade de material terroso para recobrimento e profundidade do lençol freático. Quanto mais favoráveis essas características nas unidades de mapeamento, maior sua aptidão à implantação de um aterro sanitário. c) padronização das variáveis para gerar mapas de aptidão individuais A padronização é essencialmente um processo de conversão dos valores dos dados originais em escores de aptidão ao propósito desejado, aplicando-se os critérios pré-estabelecidos através de expressões de pertinência a conjuntos, isto é, de sua associação ao conjunto de áreas para implantação de um aterro sanitário, o conjunto de decisão. A padronização é necessária para uniformizar as unidades de todos os mapas, atribuindo-lhes uma escala comum de valores de aptidão para que possam agregados para a geração de um mapa final de aptidão à implantação de um aterro sanitário, pois cada mapa possui unidades temáticas diferentes. A capacidade de uso está contém classes de capacidade, a declividade está em percentagem, a distância das estradas e da rede hidrográfica está em metros e o uso e cobertura atual do solo contém em classes de uso. Além de permitir a transformação das unidades das variáveis para uma única base de mensuração, a padronização também serve para hierarquizar internamente cada variável, descrevendo como a aptidão à implantação de um aterro sanitário varia espacialmente. No presente caso os valores de todas as variáveis foram escalonadas para o intervalo de um byte (0 a 255). A forma como a aptidão varia com a distância pode assumir vários aspectos, de acordo com outros fatores locais. Por exemplo, com relação apenas à distância de rodovias, quanto mais próximo de uma rodovia se situar uma área, mais apta ela será à implantação de um aterro sanitário. Assim,, a aptidão máxima (255) pode ser atribuída à menor distância e a aptidão mínima (0) à maior distância de uma rodovia encontrada na região em estudo, e os escores de aptidão podem ser linearmente distribuíos entre estes dois extremos (Figura 6). A atribuição de escores também pode seguir curvas não lineares entre os limites inferior e superior de aptidão (Figura 7), bem como restringir-se a limites pré-estabelecidos como considerar apenas a distância máxima de rodovias economicamente viável para o transporte e não a distância máxima de rodovias encontrada em toda a área estudada. Figura 6. Curva linear de distribuição de aptidão conforme distância mínima e máxima encontrada.

7 Figura 7. Curva sigmoidal de distribuição de aptidão conforme distância, dentro de limites pré-estabelecidos. O uso da classificação contínua dos dados através de funções fuzzy permite reter a variabilidade dos dados na integridade, sem as simplificações ou generalizações das análises booleanas, onde uma área só pode ser classificada em apta ou inapta a um determinado propósito. A padronização foi feita para um intervalo em nível de byte, entre 0 e 255, utilizando-se funções fuzzy de pertinência a conjunto específicas para cada variável, de acordo com os critérios anteriormente estabelecidos, através da rotina FUZZY do software IDRISI. Os critérios restritivos, como representam restrições absolutas à implantação do aterro, foram aplicados como máscaras para descartar todas as áreas que não atendem a alguma das restrições que elas representam. d) ponderação das variáveis Considerando que as variáveis que interferem na escolha de uma área para a implantação de um aterro sanitário contribuem com pesos diferenciados no processo final de decisão, estabeleceu-se com o uso da rotina WEIGHT do IDRISI uma ponderação das variáveis de acordo com sua importância na decisão sobre a aptidão de uma área, conforme apresentado na tabela 1. A rotina utilizada auxilia o estabelecimento dos pesos finais através da comparação da importância relativa das variáveis duas a duas, diminuindo a subjetividade na decisão. O peso final de cada variável é estimado através do método AHP (Analytical Hierarchy Process) aplicado à matriz de comparação pareada da tabela 1. A tabela 2 mostra os pesos encontrados para as variáveis utilizadas na presente análise a partir da comparação pareada. Tabela 1. Comparação pareada das variáveis Solos geologia uso do solo declividade dist. de rodovias dist de áreas urb. Solos 1 Geologia 1/2 1 Uso do solo 1/3 1/3 1 Declividade Dist de rodovias 1/5 1/5 1/3 1/5 1 Dist de áreas urb. 1/5 1/5 1/4 1/5 1 1 Tabela 2. Pesos finais das variáveis obtidos através da comparação pareada Variável Peso Solos Geologia Uso do solo Declividade Dist. de rodovias Dist. de áreas urbanas Convém lembrar que o método AHP é apenas uma das possíveis formas de determinar pesos de variáveis para o processo de agregação das mesmas, e foi empregada pela sua facilidade de compreensão. Uma ponderação não necessita obrigatoriamente de seu uso, pois os pesos podem ser determinados de várias outras formas, inclusive por atribuição direta com base em conhecimento empírico sobre o assunto. Uma vez obtidos os pesos, eles foram aplicados às variáveis padronizadas para a geração do mapa final de aptidão à implantação de uma aterro sanitário para toda a área estudada, utilizando-se a rotina MCE (Multi Criteria Evaluation) e o método de combinação linear ponderada. Como resultado, obteve-se uma superfície de aptidão, na qual cada pixel representa o escore recebido considerando todos os critérios estabelecidos para as variáveis e os pesos

8 atribuídos a elas na análise conjunta. Os locais com valores mais elevados são aqueles que, segundo os critérios préestabelecidos, são os melhores para a implantação de um aterro sanitário. RESULTADOS E DISCUSSÃO A figura 8 mostra o mapa de aptidão à implantação de aterro sanitário no município de Osório, gerado através da análise integrada dos dados disponíveis sobre a área em estudo, segundo os critérios e pesos estabelecidos pela equipe. Como já comentado, esse mapa não identifica as áreas aptas ou inaptas, mas representa uma superfície de aptidão onde todos os pixels possuem uma nota de 0 (menos apto) a 255 (mais apto) resultante da aplicação dos critérios e de sua análise ponderada, que indica sua aptidão individual ao propósito desejado. A partir dessa superfície é possível estabelecer um limiar para a seleção das melhores áreas, ou efetuar uma hierarquização das células de forma a selecionar apenas os melhores hectares para a implantação de um aterro sanitário, e sobre estes isolar uma ou mais áreas contíguas do tamanho mínimo desejado. Dessa forma, o mapa permite uma visão de como todo o território do município se comporta em termos de aptidão à implantação de uma aterro, possibilitando a escolha dos locais dentro das áreas mais aptas que merecem um estudo detalhado. Figura 8. Mapa com a distribuição contínua de aptidão à implantação de um aterro sanitário. Analisando-se a figura 8 percebe-se que as áreas de mais alta aptidão encontram-se no topo das encostas basálticas, seguidas da maior parte da metade sul do município e de algumas áreas ao longo da estrada do mar e a nordeste do município. Percebe-se também que o depósito atual de lixo encontra-se sobre uma pequena área de média aptidão, circundada por áreas de aptidão maior. A localização sobre uma área que não é a melhor, associada aos potenciais impactos de um depósito a céu aberto como é o atual, sugerem que a destinação final dos resíduos sólidos seja deslocada para locais mais apropriados, utilizando-se o mapa de aptidão como guia. Existem inúmeras alternativas, incluindo áreas muito próximas à localização atual que podem ser utilizadas caso o deslocamento para locais mais distantes incorram em transtornos não previstos no presente estudo. Além de mudar a localização, ressalta-se a necessidade de todas as outras medidas desejáveis para uma adequada disposição de resíduos sólidos urbanos. Abordagens como esta aqui descrita permitem racionalizar a aplicação de recursos financeiros e escolher alternativas mais adequadas do ponto de vista técnico e ambiental. Análises com classificação contínua dos dados, como a utilizada no presente trabalho, realçam as potencialidades do geoprocessamento para a tomada de decisão em empreendimentos relacionados ao meio-ambiente. O processo de ponderação, além de permitir a compensação de uma variável pela outra, pode ser usado para gerar vários cenários para o mesmo objetivo através da simples alteração dos pesos ou da inclusão ou exclusão de variáveis. Aliado a outras ferramentas inovadoras, como a geoestatística, recursos como a classificação contínua representam uma capacidade analítica até há pouco inimaginável para sistemas desktop, hoje acessíveis a qualquer usuário.

9 CONSIDERAÇÕES FINAIS Não se pretendeu neste trabalho esgotar o assunto da determinação de locais apropriados à implantação de aterros sanitários, mas mostrar ferramentas para apoiar tecnicamente essa escolha. Tampouco sugere-se que a análise deva se restringir sempre à área de um município, uma vez que muitas vezes o município não possui áreas aptas enquanto os vizinhos possuem. Nesse caso, seguindo alguns exemplos que já ocorrem em algumas regiões do País, convém superar empecilhos políticos e analisar o território de vários municípios a fim de determinar o local mais apropriado para uma solução coletiva. O resultado obtido no presente estudo revela os SIG como uma ferramenta extremamente útil e ágil na integração de informações espaciais para gestão do uso do solo. O método utilizado demonstra as potencialidades de ferramentas de análise avançadas disponíveis em alguns softwares de SIG, como o IDRISI, que possibilitam a introdução de conhecimento expert e facilitam trabalhos multi e interdisciplinares, além de preservar um elevado rigor matemático nas avaliações. Por tudo isso os SIG constituem uma ferramenta muito importante no apoio à decisão, devendo ficar próximos ao administrador/tomador de decisão pois facultam uma percepção da realidade muito além da avaliação subjetiva a que todos nós estamos sujeitos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Consoni, A. J.; Peres, C Origem e composição do lixo. In: Lixo municipal: manual de gerenciamento integrado. São Paulo, IPT/CEMPRE, Cap. II. Eastman, J. R IDRISI for Windows user s guide. Worcester, Clark University. EPA Federal Register: Pollution prevention policy statement. U.S. EPA, vol 54. IBGE Pesquisa Nacional de Saneamento Básico - PSNB. IBGE. Rio de Janeiro. Reichert, G. A Gerenciamento integrado de resíduos sólidos, uma proposta inovadora. Ciência e Ambiente, n 18. Editora UFSM. Santos, M.A.; Nascimento, J. A. S. do A Inserção da variável ambiental no planejamento do território. Revista de Administração Pública, 26 (1): Schultink, G Integrated remote sensing, spatial information systems, and applied models in resource assessment, economic development, and policy analysis. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. vol. 58, p Xavier da Silva, J Geoprocessamento e análise ambiental. Revista Brasileira de Geografia, vol. 54, p