Poluição Ambiental Análise de Dados e Índices de Qualidade da Água. Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

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1 Poluição Ambiental Análise de Dados e Índices de Qualidade da Água Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

2 Análise dos Dados 1. Análise Exploratória dos Dados 1.1 Métodos Numéricos - n (número de dados) - média - mediana - valor mínimo - valor máximo - desvio-padrão - coeficiente de variação (magnitude do desv-pad em relação a média) 1.2 Métodos Gráficos - gráficos de barras - gráficos de dispersão - gráficos de séries temporais - gráficos Box e Whisker (boxplot)

3 Turbidez (NTU) Turbidez (NTU) 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 JB-10 JB-15 JB-20 JB-22 JB-35 JB-41 JB-55 JB Estação JB Estações de Coleta Meses de Coleta Variação Espacial Variação Temporal

4 Estações Estatística Temp Cond STD OD Turbidez ph Sat.OD Descritiva C (μs/cm) (mg/l) (mg/l) (NTU) (%) S1 n Mínimo 13,6 40,36 14,09 6,32 6,3 5,78 77,01 Máximo 16,5 65,53 24,16 7,9 10,47 6,2 92,63 Média 15,35 53,56 18,68 7,26 8,39 6,05 86,79 Mediana 15,8 55,64 18,84 7,3 8,45 6,11 86,48 Desv.Padrão 1,09 8,69 3,58 0,53 1,75 0,16 5,19 CV (%) 7,10 16,22 19,16 7,30 20,86 2,64 5,98 S2 n Mínimo 16,8 129,8 49,88 3,51 18,9 5,42 43,73 Máximo 18,2 144,4 58,05 5,77 53,8 6,27 73,15 Média 17,7 136,6 53,78 4,71 35,64 5,98 59,23 Mediana 17,95 135,2 53,8 4,84 36, ,09 Desv.Padrão 0,49 4,69 2,73 0,79 11,81 0,28 10,39 CV (%) 2,77 3,43 5,08 16,77 33,14 4,68 17,54 RC1 N Mínimo 16,2 24,31 5,06 4,25 14,8 5,56 53,59 Máximo 18,8 25,61 10,38 7,88 23,73 6,3 98,11 Média 18,07 24,81 9,3 6,85 18,29 5,73 86,56 Mediana 18,45 24,49 10,06 7,24 17,43 5,62 92,19 Desv.Padrão 0,88 0,54 1,91 1,21 3,06 0,26 15,16 CV (%) 4,87 2,18 20,54 17,66 16,73 4,54 17,51

5 Séries Temporais - Exemplo

6 STS (mg/l) Dispersão- Exemplo 50,00 45,00 40,00 35,00 y = 0,8914x + 0,0845 R² = 0, ,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 Turbidez (NTU)

7 Boxplot

8 Análise dos Dados 2. Correlações entre variáveis 3. Agrupamento das variáveis e estações (Cluster analysis) 4. Testes Estatísticos: Testes de Hipóteses Fontes de Variação: 1. Sítios; 2. Épocas ANOVA/MANOVA Kruskal Wallis

9 Correlação r de Spearman. (*)=p<0,05 e (**)= p<0,01. TEMP ph TURB ALC COND CLOR %OD DBO CFEC NO 3 FTOT ST Fe Ca Mg Na K TEMP 1,000 ph -0,358** 1,000 TURB 0,282** 1,000 ALC 0,602** 0,263** 1,000 COND 0,528** 0,292** 0,856** 1,000 CLOR 0,534** 0,237** 0,807** 0,960** 1,000 %OD -0,318** -0,375** -0,461** -0,373** -0,290 1,000 DBO 0,579** -0,280** 0,541** 0,221** -0,588** 1,000 CFEC 0,317** 0,224* 0,288** 0,243** 0,198* -0,243 0,455** 1,000 NO3-0,452** -0,327** -0,230* 0,544** -0,369** 1,000 FTOT 0,347** 0,206* 0,594** 0,599** 0,607** 0,577** -0,669** 0,722** 0,471** -0,402** 1,000 ST 0,248** 0,430** 0,340** 0,765** 0,907** 0,895** -0,335** 0,214* 0,211* -0,231* 0,598** 1,000 Fe 0,177* -0,232** 0,308** -0,407** 0,311** -0,246** 0,264* 1,000 Ca 0,509** 0,315** 0,825** 0,930** 0,889** -0,378** 0,230* -0,208* 0,571** 0,868** 1,000 Mg 0,495** 0,282** 0,758** 0,926** 0,937** -0,276** 0,554** 0,876** 0,888** 1,000 Na 0,581** 0,200* 0,858** 0,944** 0,948** -0,320** -0,221* 0,564** 0,867** 0,856** 0,889** 1,000 K 0,369** 0,374** 0,713** 0,858** 0,863** -0,383** 0,192* 0,564** 0,843** 0,862** 0,854** 0,793** 1,000

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11 Cluster Analysis Dendograma de similaridade espacial.

12 Teste Kruskal-Wallis (teste H) Destaque: Valores não significativos a p<0,05. Variáveis Fontes de Variação Sítios Períodos (Inverno/Verão) TEMP 60, ,0852 p = 0,0000 p = 0,0000 ph 41,2559 0,4346 p = 0,0000 p = 0,5097 COND 127, ,3340 p = 0,0000 p = 0,0000 CLOR 128, ,5661 p = 0,0000 p = 0,0000 %OD 223, ,7070 p = 0,0000 p = 0,0000 DBO 218, ,7270 p = 0,0000 p = 0,0000 CFEC 67,3931 1,3150 p = 0,0000 p = 0,2515 NO 3 39,9619 7,4669 p = 0,0000 p = 0,0063 FTOT 56,9816 5,4885 p = 0,0000 p = 0,0191 ST 211,9125 1,8160 p = 0,0000 p = 0,1778

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14 Índices de Qualidade da Água 1.Crescente desenvolvimento socioeconômico (poluição). 2. Consequência: Número cada vez maior de variáveis de qualidade da água em graus de complexidade cada vez maiores. 3. Necessidade de gerar índices que tratem um número cada vez maior de informações, de forma sintética e acessível, para os tomadores de decisão. 4. Índices: Instrumentos de informação para gestores e público em geral (leigos)

15 Índices de Qualidade da Água Principais vantagens: a) Facilidade de comunicação com o público não-técnico. b) Fornece status maior do que os parâmetros individuais. c) Representa uma média de diversas variáveis em um único número, combinando unidades de medidas diferentes em um única unidade. Principal desvantagem: Perda de informação das variáveis individuais e da interação entre as mesmas. Os índices, apesar de fornecerem uma avaliação integrada, jamais substituirão uma avaliação detalhada da qualidade das águas de uma determinada bacia hidrográfica.

16 Índices de Qualidade da Água IQA: Índice de Qualidade da Água IAP: Índice de Qualidade para Abastecimento Público IET: Índice de Estado Trófico IVA: Índice de Qualidade para Proteção Vida Aquática IB: Índice de Balneabilidade BMWP (Biological Monitoring Working Party Score System)

17 IQA - Índice de Qualidade da Água Histórico IQA NSF (National Sanitation Foundation, EUA) (Brown, 1970) Consulta a 142 especialistas. 35 Variáveis pré-selecionadas com 0-1 pesos (grau de importância). 09 Variáveis selecionadas

18 Índice de Qualidade da Água IQA NSF Variáveis e Pesos Variáveis Unidade de medida Pesos (wi) Coliformes termotolerantes NMP 100 ml -1 0,16 DBO mgl -1, O 2 0,11 Fosfato total mgl -1, PO 4 0,10 Nitratos mgl -1, NO 3 0,10 Oxigênio dissolvido % Saturação 0,17 ph - 0,11 Sólidos totais dissolvidos mgl -1 0,07 Temperatura C 0,10 Turbidez NTU 0,08

19 Fórmula de Calculo do IQA IQA NSF

20 IQA NSF Curvas Médias Funcionais

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22 Diferença entre T o C de equilíbrio e medida. Quando não há T o C de equilíbrio, considerar q 6 =93

23 Equações das curvas

24 IQA NSF Níveis de Qualidade resultantes (Classificação)

25 Brasil Índice de Qualidade da Água 1. IGAM Alteração Pesos ST (não STD) 2. CETESB Alteração Pesos NT (não Nitrato) ST (não STD) Adaptações do IQA (NSF)

26 CETESB- Classificação IQA

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28 Planilha de Calculo

29 Programa para Calculo do IQA

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