Análise Exploratória dos Dados

A análise da influência dos fatores ambientais na transição da dominância entre os gêneros Microcystis e Aphanocapsa implicou em quantificar a importância das covariáveis para o crescimento dos gêneros dominantes, utilizando MLG com distribuição binomial negativa.

A Tabela 6 apresenta o resultado da estatística descritiva das variáveis respostas e das variáveis explicativas a serem testadas na modelagem para o período de out/2011 a out/2017.

Tabela 6 - Resultado da estatística descritiva das variáveis ambientais da modelagem dos gêneros dominantes no reservatório Joanes I no período de out/2011 a out/2017

Variável N Mediana Média Mínimo Máximo Variância

Desvio Padrão (DP) Coeficiente de Variação Microcystis (Cel mLˉ¹) 242 33.624 62.963 53 672.969 2,2E+08 88.297 1,40 Aphanocapsa (Cel mLˉ¹) 114 102.000 157.285 600 1040.000 3,E+10 173.086 1,10 P Total (mg Lˉ¹) 107 0,07 0,08 0,013 0,23 0,003 0,05 0,65 Sulfato (mg Lˉ¹) 55 8,11 9,85 5,00 22,6 27,4 5,23 0,53 Aldis (mg Lˉ¹) 58 0,03 0,06 0,005 0,39 5838,4 0,08 1,25 Cota (m) 283 15,67 15,60 14,42 16,78 0,15 0,47 0,03

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Variável N Mediana Média Mínimo Máximo Variância

Desvio Padrão (DP) Coeficiente de Variação Precipitação (mm) 282 0 4,43 0,00 142,8 39,6 13,73 3,10

Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo prestador de serviço de abastecimento de água e Inema.

De modo geral, a variação entre os valores mínimos e máximos foi expressiva nos dados das variáveis ambientais, refletindo nos valores do coeficiente de variação das variáveis respostas, Aphanocapsa e Microcystis, e das covariáveis Aldis e precipitação. Nesse sentido como as observações das variáveis respostas,

Aphanocapsa e Microcystis, apresentaram grande variabilidade (i.e., variância

consideravelmente maior que a média), foi escolhida a distribuição Binomial Negativa por ser considerada mais adequada para modelar dados de contagem com superdispersão.

Com o propósito de analisar a natureza da distribuição e a independência entre as observações das variáveis respostas para aplicação dos MLGs realizou-se a análise da distribuição das frequências e da função de autocorrelação das densidades dos gêneros Microcystis e Aphanocapsa nas Figura 21 e Figura 22, respectivamente.

Figura 21 - Distribuição das frequências das densidades do gênero Microcystis à esquerda e, função de autocorrelação das densidades do gênero Microcystis à direita, no reservatório Joanes I no período de out/2011 a out/2017

Nota: A linha tracejada indica o intervalo de confiança para o qual os valores fora dele são autocorrelacionados significativamente ao nível de confiança de 95%.

Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo prestador de serviço de abastecimento de água.

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Observa-se no histograma que a distribuição de frequência dos valores de gênero

Microcystis é assimétrica com cauda mais longa para a direita, apresentando

maiores densidades na faixa de 0 a 50.000 cel mLˉ¹ .

Verifica-se no gráfico de autocorrelação a presença de autocorrelação estatística significativa apenas no primeiro lag (tempo de defasagem) ao nível de confiança de 95%, ao passo que os lags seguintes sugerem que as observações não se autocorrelacionam significativamente. Assim, pode-se afirmar que a variável resposta (densidade de Microcystis sp.) não se apresenta autocorrelacionada a partir do terceiro lag. Assim, dada a não correlação, assumiu-se independência, permitindo a aplicação do MLG.

Figura 22 - Distribuição das frequências das densidades do gênero Aphanocapsa à esquerda e, função de autocorrelação das densidades do gênero Aphanocapsa à direita, no reservatório Joanes I no período de out/2011 a out/2017

Nota: A linha tracejada indica o intervalo de confiança para o qual os valores fora dele são autocorrelacionados significativamente ao nível de confiança de 95%.

Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo prestador de serviço de abastecimento de água.

Em relação a natureza da distribuição das densidades do gênero Aphanocapsa (Figura 22), nota-se que a distribuição de frequência dos seus valores é assimétrica com cauda mais longa para a direita, apresentando maiores densidades na faixa de 0 a 100.000 cel mLˉ¹.

No gráfico de autocorrelação (Figura 22), observa-se que os primeiros dois lags indicam a presença de autocorrelação significativa, ao nível de confiança de 95%, enquanto que os lags seguintes indicam que as observações não se apresentam autocorrelacionadas significativamente. Desse modo, pode-se afirmar que a variável resposta (densidade de Aphanocapsa sp.) não se apresenta autocorrelacionada a

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partir do terceiro lag. Assim, dada a não autocorrelação, assumiu-se independência, permitindo a aplicação do MLG.

Com o propósito de analisar o comportamento temporal das covariáveis a serem utilizadas na modelagem estatística dos gêneros dominantes, foram construídos gráficos das suas séries históricas, apresentados na Figura 23, permitindo obter importantes aspectos na variação das covariáveis e de sua relação com a abundância dos gêneros Microcystis e Aphanocapsa.

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Figura 23 - Relação entre as densidades dos gêneros Microcystis e Aphanocapsa (escala de cinza) e dos parâmetros ambientais, precipitação (mm) (a); cota do nível d´água (m) (b); P total (mg Lˉ¹) (c); Al dissolvido (mg Lˉ¹) (d); sulfato (mg Lˉ¹) (e), medidos na superfície da água do reservatório Joanes I no período de out/2011 a out/2017

Fonte: Próprio autor, baseado em dados disponibilizados pelo Inema e pelo prestador de serviço de abastecimento de água.

É possível observar na Figura 23a a ocorrência de eventos de chuvas com menor intensidade entre maio a dezembro de 2015, acompanhados de prolongado período com acentuada redução dos níveis d´água do reservatório, que contribuiu para o maior tempo de permanência da água de todo o período de investigação, aproximadamente 510 dias (dezembro de 2015 a maio de 2017) (Figura 23b).

É importante notar que o período de ocorrência e dominância do gênero

Aphanocapsa encontra-se compreendido neste prolongado período de residência.

Pode-se inferir ainda que os eventos de precipitação mais intensos que ocorreram ao longo dos meses de 2016 não foram suficientes para elevar os níveis de água e, assim, promover extravasamento pelo vertedouro da barragem. Por outro lado, fatores humanos como retirada de água mais intensa e supressão de vegetação ripária podem ter exacerbado a redução dramática das cotas do nível d´água no

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Apesar da redução das concentrações de P total nas camadas superficiais do reservatório em foco (Figura 23c), observada no período de setembro de 2016 até o final do período de monitoramento, houve um nítido aumento na população de ambos os gêneros dominantes, com destaque para o crescimento extraordinário do gênero Aphanocapsa sobre Microcystis, nos últimos dois anos

Neste contexto, é importante ressaltar que dois remediadores físico-químicos foram aplicados nas proximidades ao ponto de monitoramento do reservatório em estudo nos anos de 2015 a 2017. A aplicação de ambos remediadores teve como finalidade reduzir a população de cianobactérias através da redução dos fluxos de P dos sedimentos ricos em nutrientes para as camadas superiores e, assim, melhorar a qualidade da água bruta afluentes às estações de tratamento do tipo convencional. O primeiro remediador, a base de sulfato de Al, foi aplicado na superfície do reservatório durante os meses de fevereiro a maio de 2015 (Figura 23d). Além disso, na Figura 23e observa-se a ocorrência de pico de sulfato no período de fevereiro a abril de 2015, atingindo a concentração de 24 mg Lˉ¹, embora inferiores ao padrão da legislação ambiental (250 mg Lˉ¹).

É importante notar que, imediatamente após o início da primeira aplicação do remediador, o gênero Microcystis declinou abruptamente temporariamente, formando uma pequena biomassa ao longo dos meses de 2015.

O segundo remediador, a base de argila modificada e enriquecida com lantânio, foi aplicado em três etapas, início, meio e final de cada ano, no período de 2016 a 2017, com o objetivo de adsorver o P solúvel da coluna d´água, precipitando-o e imobilizando-o nos sedimentos do reservatório. Entretanto, foi observado aumento nas densidades de ambos os gêneros durante a aplicação do segundo remediador.

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