Subsídios para o aperfeiçoamento do monitoramento de rios do estado de São Paulo em relação a parâmetros de qualidade da água e a aspectos espaciais e temporais da rede

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Ricardo Gabriel Bandeira de Almeida
Orientador(a): Davi Gasparini Fernandes Cunha
Banca de defesa: Björn Gücker, Marta Condé Lamparelli, Sílvia Maria Alves Corrêa Oliveira, Paulo Fernando Soares
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
Programa de Pós-Graduação: Engenharia (Hidráulica e Saneamento)
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: https://doi.org/10.11606/T.18.2022.tde-05092022-144033
Resumo: A presente pesquisa apresenta subsídios para o aperfeiçoamento da rede de monitoramento da qualidade da água de rios do estado de São Paulo quanto aos aspectos espaciais, temporais e de parâmetros de interesse. Também reporta estimativas de concentrações de referência como possíveis critérios de enquadramento de rios na área de estudo. Para isso, foram compilados dados de 160 pontos de monitoramento, de 2004 a 2018, para parâmetros que compõem os índices IQA, IVA e IAP monitorados em frequência bimestral ou trimestral pela CETESB em sete UGRHIs representantes de diferentes usos do solo. Foram empregadas técnicas estatísticas (e.g., análise de agrupamento, teste de hipótese, teste Post Hoc e análise de componentes principais rotacionadas) associadas à definição dos objetivos de monitoramento, à estratégia de amostragem estratificada e a critérios objetivos para a elaboração das propostas de adequação da rede. Os métodos do MJP e da Triseção foram utilizados para estimar as concentrações de referência. Os resultados indicaram que os pontos de monitoramento concentraram-se nos corpos hídricos mais impactados pelas atividades antrópicas, condição que gerou redundância de dados nessas áreas e escassez em outras, além de um reduzido número de pontos representativos de condições de referência. Nas UGRHIs com as maiores densidades populacionais, reduções de até 12% do número de pontos seriam possíveis, enquanto nas UGRHIs mais heterogêneas quanto aos atributos ambientais (e.g., uso e ocupação do solo, precipitação e tipos de solo), expansões de até 390% seriam necessárias. A frequência de monitoramento, por sua vez, poderia ser reduzida em quatro UGRHIs, que passariam a ter de duas a cinco amostragens anuais. Em todas as UGRHIs, seria possível a exclusão do monitoramento de pelo menos um parâmetro pertencente ao IVA ou ao IAP, por exemplo, o cobre dissolvido e o mercúrio total, com a exclusão sugerida em seis UGRHIs. A avaliação integrada das propostas de adequação espacial, temporal e de parâmetros é um aspecto chave para viabilizar a revisão da rede, principalmente em condições de recursos financeiros limitados. A economia gerada pelas reduções de frequência e de parâmetros de monitoramento poderia subsidiar a expansão da rede em áreas com escassez de dados, por exemplo. Os métodos do MJP e da Triseção resultaram em concentrações de referência convergentes para a maioria dos parâmetros. De forma geral, as UGRHIs apresentaram diferentes demandas quanto à adequação da rede, além de condições de referência distintas para alguns parâmetros. Esses aspectos reforçam a pertinência da abordagem mais individualizada adotada na pesquisa para o monitoramento e controle da qualidade da água. A expectativa é que a metodologia utilizada proporcione redes com melhor custo-benefício, mais representativas nas dimensões espacial e temporal e que forneçam aos gestores de recursos hídricos dados que considerem a variabilidade natural da qualidade da água nas bacias hidrográficas.
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Também reporta estimativas de concentrações de referência como possíveis critérios de enquadramento de rios na área de estudo. Para isso, foram compilados dados de 160 pontos de monitoramento, de 2004 a 2018, para parâmetros que compõem os índices IQA, IVA e IAP monitorados em frequência bimestral ou trimestral pela CETESB em sete UGRHIs representantes de diferentes usos do solo. Foram empregadas técnicas estatísticas (e.g., análise de agrupamento, teste de hipótese, teste Post Hoc e análise de componentes principais rotacionadas) associadas à definição dos objetivos de monitoramento, à estratégia de amostragem estratificada e a critérios objetivos para a elaboração das propostas de adequação da rede. Os métodos do MJP e da Triseção foram utilizados para estimar as concentrações de referência. Os resultados indicaram que os pontos de monitoramento concentraram-se nos corpos hídricos mais impactados pelas atividades antrópicas, condição que gerou redundância de dados nessas áreas e escassez em outras, além de um reduzido número de pontos representativos de condições de referência. Nas UGRHIs com as maiores densidades populacionais, reduções de até 12% do número de pontos seriam possíveis, enquanto nas UGRHIs mais heterogêneas quanto aos atributos ambientais (e.g., uso e ocupação do solo, precipitação e tipos de solo), expansões de até 390% seriam necessárias. A frequência de monitoramento, por sua vez, poderia ser reduzida em quatro UGRHIs, que passariam a ter de duas a cinco amostragens anuais. Em todas as UGRHIs, seria possível a exclusão do monitoramento de pelo menos um parâmetro pertencente ao IVA ou ao IAP, por exemplo, o cobre dissolvido e o mercúrio total, com a exclusão sugerida em seis UGRHIs. A avaliação integrada das propostas de adequação espacial, temporal e de parâmetros é um aspecto chave para viabilizar a revisão da rede, principalmente em condições de recursos financeiros limitados. A economia gerada pelas reduções de frequência e de parâmetros de monitoramento poderia subsidiar a expansão da rede em áreas com escassez de dados, por exemplo. Os métodos do MJP e da Triseção resultaram em concentrações de referência convergentes para a maioria dos parâmetros. De forma geral, as UGRHIs apresentaram diferentes demandas quanto à adequação da rede, além de condições de referência distintas para alguns parâmetros. Esses aspectos reforçam a pertinência da abordagem mais individualizada adotada na pesquisa para o monitoramento e controle da qualidade da água. A expectativa é que a metodologia utilizada proporcione redes com melhor custo-benefício, mais representativas nas dimensões espacial e temporal e que forneçam aos gestores de recursos hídricos dados que considerem a variabilidade natural da qualidade da água nas bacias hidrográficas. The present study provides support for the improvement of the São Paulo State river water quality monitoring network concerning parameters of interest and spatio-temporal aspects. It also reports estimates of reference concentrations as possible framework criteria to rivers and streams in the study area. Monitoring data from 160 river/stream sites were compiled (from 2004 to 2018) for the parameters that make up the indexes WQI, WQIAL, and WQIPS monitored bimonthly or quarterly by CETESB in seven UGRHIs representative of contrasting land uses. We applied statistical techniques (e.g., cluster analysis, hypothesis test, Post Hoc test, and rotated principal component analysis) associated with monitoring goals definition, stratified sampling strategy, and clear objective criteria to develop the network update proposals. The BPJ and the Trisection methods were used for estimating the reference concentrations. Our results indicated the concentration of monitoring sites in highly modified aquatic systems. This condition generated data redundancies in such areas, a shortage in others, and a lack of monitoring sites representative of reference conditions. In the UGRHIs with the highest population densities, reductions of up to 12% would be possible in the number of sites. On the other hand, expansions of up to 390% would be necessary for the most heterogeneous UGRHIs in relation to environmental features (e.g., land use, precipitation, and soil types). The sampling frequencies could be reduced in four UGRHIs, where from two to five annual samplings would be feasible. For all the UGRHIs, at least one parameter belonging to WQIAL or WQIPS could be excluded from the monitoring scheme, for example, dissolved copper and total mercury, with the suggested exclusion in six UGRHIs. Especially under financial constraints, an integrated assessment of the spatial, frequencies, and parameters update proposals\' is crucial to the network revision. The savings from the monitoring frequencies and parameters\' reductions could afford the network expansions to areas with limited data, for example. The BPJ and the Trisection methods provided consistent estimates of the reference concentrations for most of the parameters. In general, the UGRHIs presented contrasting demands to the network update and different reference concentrations for some parameters. These aspects highlighted the importance of the more customized approach adopted in this study for water quality monitoring and regulation. We expect that the employed methodology provides networks with better cost- benefit, more representative in the spatial and temporal dimensions, and able to provide the water resources managers data that consider the natural water quality variability in the watersheds. https://doi.org/10.11606/T.18.2022.tde-05092022-144033info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2023-12-21T18:16:51Zoai:teses.usp.br:tde-05092022-144033Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212022-09-15T12:35:59Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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