4.2.1 Metodologia
Foram utilizados dados de monitoramento de qualidade da água fornecidos pelo IGAM, referentes ao Programa Águas de Minas para a porção mineira da Bacia do Rio Doce. No entanto, para a análise dos dados foi necessário primeiramente uma organização e sistematização do banco de dados.
Estes dados, organizados em planilhas Excel, foram divididos por estação de monitoramento, para cada uma das seis UPGRHs separadamente, considerando o ano de implementação da estação de monitoramento e a frequência de amostragem. Os dados fornecidos pelo IGAM compreendem o período de julho de 1997 a junho de 2014, com 64 estações de monitoramento, totalizando 108.748 observações analisadas, além de datas, horários de coletas e condição do tempo.
Os dados apresentam frequência de monitoramento semestral, trimestral e, em alguns casos, mensal. Com relação ao número de parâmetros de monitoramento analisados, eles variam de
da primeira campanha de 2013 no mês de janeiro. A justificativa procede, pois a E. coli é de origem exclusivamente fecal, estando presente em densidade elevada nas fezes de humanos, mamíferos e pássaros, sendo raramente encontrada na água ou no solo que não tenham recebido contaminação fecal (CETESB, 2009).
Outra informação presente refere-se aos dados censurados que são dados nos quais o valor encontrado para a amostra é inferior ao Limite de Detecção do Método – LDM. Estes valores foram substituídos pelo próprio valor do limite, considerando o pior cenário possível. O Quadro 4.1 mostra a lista dos parâmetros com maior frequência de análise nas estações de monitoramento da porção mineira da bacia do rio Doce.
Quadro 4. 1. Parâmetros de qualidade de água avaliados nas estações de amostragem da porção mineira da bacia do rio Doce.
Alcalinidade Bicarbonato Demanda Química de Oxigênio – DQO* Nitrogênio Amoniacal Total* Alcalinidade Total Densidade de Cianobactérias# Nitrogênio Orgânico Alumínio Dissolvido Dureza (Cálcio) Óleos e Graxas
Arsênio Total Dureza (Magnésio) Oxigênio Dissolvido - OD* Bário Total Dureza total pH in loco*
Boro Total Escherichia coli* Potássio Cádmio Total Ensaio de Toxicidade Crônica# Selênio Total Cálcio Estreptococos Fecais Sódio
Chumbo Total Fenóis Totais Sólidos Dissolvidos *
Cianeto Livre Feofitina-a * Sólidos em Suspensão*
Cianotoxinas# Ferro Dissolvido Sólidos Totais*
Cloreto Total* Fósforo Total* Substâncias tensoativas
Clorofila a* Macroinvertebrados bentônicos# Sulfatos
Cobre Dissolvido Magnésio Total Sulfetos
Coliformes Totais* Manganês Total Temperatura da Água*
Condutividade Elétrica in loco* Mercúrio Total Temperatura do Ar*
Cor Verdadeira Níquel Total Turbidez*
Cromo Total Nitrato* Zinco Total
Demanda Bioq. de Oxigênio DBO* Nitrito
*Parâmetros comuns a todos os pontos nas campanhas intermediárias (abril a junho e outubro a dezembro) #Parâmetros analisados apenas em pontos específicos
Diante dessa heterogeneidade, foi necessário selecionar um banco de dados que permitisse a aplicação das técnicas multivariadas. Essa etapa de tratamento prévio foi realizada em três fases: seleção das estações de monitoramento bem como da frequência de monitoramento, definição do período de estudo e a seleção dos parâmetros de qualidade da água. Para estas análises multivariadas, optou-se por utilizar apenas dados com uma frequência de monitoramento trimestral, já que isto permitiu analisar uma maior série de dados.
A escolha do período foi feita com base no percentual de dados faltantes e de dados censurados de cada parâmetro de qualidade da água, considerando os dados de todas as estações. Após análise detalhada do banco de dados, optou-se por eliminar aqueles que apresentaram mais de 10% de dados faltantes e mais de 90% de dados censurados, critérios já utilizados em outros trabalhos (OLSEN et al., 2012; ARAUJO, 2014; CALAZANS, 2015),
chegando assim a um banco de dados com 16 parâmetros de monitoramento, para todas as 64 estações no período de outubro de 2008 a abril de 2014.
A análise relativa aos possíveis outliers foi considerada desnecessária e não realizada. Outros trabalhos (TRINDADE, 2013; CALAZANS, 2015) realizados no estado de Minas Gerais tem feito este tipo de avaliação nos dados de monitoramento, pelo método da amplitude interquartil (NAGHETTINI e PINTO, 2007), e em nenhuma situação foi encontrado um valor outlier de ocorrência impossível, ou seja, alguma ocorrência que não possa ser explicada por algum evento extremo como, por exemplo, elevada pluviosidade. Associado a isso, o IGAM realiza uma análise de consistência no banco de dados antes de disponibilizá-los ao público. O mesmo pode-se dizer com relação à avaliação quanto à distribuição dos dados. Diversos estudos mostram que os dados ambientais possuem distribuição assimétrica (CARVALHO, 2003; CHRISTOFARO, 2009; TRINDADE, 2013; ALMEIDA, 2013; CALAZANS, 2015).
Uma condição necessária para a realização dos testes multivariados foi a padronização dos dados em escala Z, ou seja, as observações foram padronizadas pela subtração da média e divisão pelo desvio-padrão de cada variável (Z = (X-μ) /σ), o que resulta em variáveis com média 0 e desvio padrão 1, com a mesma escala. A padronização dos dados na escala Z, é importante para evitar classificações erradas devido às diferenças na dimensão dos dados, eliminando a possível influência de diferentes unidades de medida, tornando os dados adimensionais (SIMEONOV et al., 2002; SINGH et al., 2004; ZHANG et al., 2011).
4.2.2 Resultados e Discussão
O banco de dados utilizado para o desenvolvimento da pesquisa é composto por coletas de frequência trimestral, compreendidas no período de outubro de 2008 a abril de 2014, obtido após a exclusão de alguns parâmetros, considerando todos os critérios mencionados na metodologia. Desta forma restaram 16 parâmetros e 23.253 observações aptas à realização dos testes. O Apêndice I (Tabela I.1) apresenta os parâmetros excluídos do banco de dados e a justificativa para tal exclusão. O Quadro 4.2 apresenta os 16 parâmetros mantidos no banco de dados, a notação de referência e as unidades de medida.
Quadro 4. 2. Nome, notação de referência e unidade dos parâmetros estudados, presentes no banco de dados disponibilizados pelo IGAM.
Parâmetro Notação de referência Unidade
Cloreto total Cl-T mg/L Cl
Clorofila a Cl-a μg/L
Coliformes termotolerantes Coli. term. NMP/100 ml
Condutividade elétrica in loco CE μmho/cm
Demanda Química de Oxigênio DQO mg/L O2
Feofitina-a Feof. μg/L
Fósforo total PT mg/L P
Nitrato N-NO³- mg/L N
Nitrogênio amoniacal total N-H4+ mg/L N
Oxigênio dissolvido OD mg/L O2
pH in loco pH -
Sólidos dissolvidos totais SDT mg/L
Sólidos em suspenção totais SST mg/L
Sólidos Totais ST mg/L
Temperatura da água TH2O °C
Turbidez Turb. UNT
A partir da escolha do banco de dados, foi realizada a estatística descritiva, obtendo-se resultados para as medidas de tendência central e medidas de dispersão, além dos percentis 10, 25, 50, 75 e 90, tanto para os dados de cada parâmetro por estação de monitoramento, quanto por sub-bacia. Estes resultados encontram se no Apêndice I (Tabelas I.2 a I.23).
4.3 Conformidade junto a Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH