Coleta e extra¸c˜ ao da concentra¸c˜ ao de s´ olidos suspensos, fixos

Resolu¸c˜ao espa¸co-temporal da amostragem

A defini¸c˜ao da resolu¸c˜ao espa¸co-temporal da amostragem de s´olidos suspensos deve considerar a distribui¸c˜ao vertical e transversal dessa vari´avel na se¸c˜ao. Primeira- mente, em cada esta¸c˜ao foi avaliada, a partir das caracter´ısticas hidr´aulicas e mor- fol´ogicas da se¸c˜ao, a validade da hip´otese de que a descarga de s´olidos suspensos seria igual `a descarga de lavagem. Nesse caso, a composi¸c˜ao granulom´etrica da des- carga de lavagem ou suspens˜ao seria formada essencialmente por silte e argila, que, em geral, apresenta uma distribui¸c˜ao aproximadamente uniforme na vertical. Esta simplifica¸c˜ao permitiria reduzir o esfor¸co amostral em apenas um ponto na verti- cal. Por isso foi dado preferˆencia `as se¸c˜oes onde o leito n˜ao era fonte de sedimento

em suspens˜ao. Entre as esta¸c˜oes mais estrat´egicas (1, 2, 6 e 9), a esta¸c˜ao 9 era a mais cr´ıtica nesse requisito. Assim, nesta se¸c˜ao, foram realizadas duas perfilagens (margem e meio), com turbid´ımetro. Estas perfilagens foram conduzidas durante a campanha de vaz˜ao do dia 17 de dezembro de 2014, de modo a verificar a distribui¸c˜ao vertical dos sedimentos finos.

A distribui¸c˜ao da concentra¸c˜ao de s´olidos suspensos, atrav´es de uma se¸c˜ao trans- versal tamb´em pode ser vari´avel, especialmente para casos onde exista uma grande diferen¸ca no uso de solo de uma margem para outra. Efeitos de margem podem gerar diferen¸cas em rela¸c˜ao ao meio do canal. Como a maioria das esta¸c˜oes encontrava-se em canais relativamente estreitos e misturados pelas bombas de recalque, turbinas hidroel´etricas e corredeiras foi razo´avel admitir que a diferen¸ca entres margens e o meio. Com essa segunda simplifica¸c˜ao, cada esta¸c˜ao poderia ter sua se¸c˜ao represen- tada por apenas uma amostra superficial, coletada, de preferˆencia, no meio da calha principal. Mesmo assim, entre as esta¸c˜oes mais cr´ıticas para o estudos (1, 2, 6 e 9), foram realizadas coletas superficiais na margem e no meio nas esta¸c˜oes 6 e 9. Coleta de ´agua

Feita essas considera¸c˜oes, em cada esta¸c˜ao foi coletado 1,0 l de ´agua superficial no meio da calha principal, com ajuda de um balde amarrado a uma corda (Figura 4.3). Nos locais onde a amostragem foi feita pela margem, o balde era arremessado a cerca de 3 m da margem. Como n˜ao existe ponte nas esta¸c˜oes 6 e 9, o acesso ao ponto de coleta era feito pela ´agua, com ajuda de nadadeiras e colete salva-vidas (Figura 4.3). Nessas duas esta¸c˜oes eram coletadas duas amostras: uma, a cerca de trˆes metros da margem, e a outra, no meio da calha principal.

Raissa C. Souza _{Raissa C. Souza Raissa C. Souza}

Figura 4.3: Formas de coleta das amostras de ´agua. Coleta no meio do rio com ajuda de nadadeiras e colete salva-vidas (foto a esquerda), rio Guandu - esta¸c˜ao 6. Coleta direta no meio do rio pelas pedras (foto do centro), rio Pira´ı - esta¸c˜ao 2. Coleta no meio do canal com balde e corda pela ponte (foto a direita), tomada do UEL Vig´ario - esta¸c˜ao 3.

Nas esta¸c˜oes mais estrat´egicas (1, 2, 3, 6 e 9) ocorreram campanhas de amostra- gem quase di´arias na esta¸c˜ao chuvosa (novembro-abril), e variadas, na seca (maio-

outubro) entre os anos de 2014 a 2016. Nas demais esta¸c˜oes a amostragem foi quase quinzenal. Nestas mesmas esta¸c˜oes estrat´egicas, tamb´em foram realizadas amostras adicionais de 10 l, para an´alise granulom´etrica.

Amostras adicionais de 5, 10 e 20 l foram feitas, nas esta¸c˜oes 6 e 9, em dias que ocorreram altas concentra¸c˜oes de s´olidos suspensos. Estas amostras foram reservadas para constru¸c˜ao da curva de calibra¸c˜ao dos turbid´ımetros.

Extra¸c˜ao da concentra¸c˜ao de s´olidos suspensos, vol´ateis e fixos

As an´alises das amostras de ´agua foram feitas no Laborat´orio de Dinˆamica de Sedi- mentos Coesivos (LDSC-UFRJ). A metodologia adotada seguiu as regras da ABNT- NBR 10664, com pequenas modifica¸c˜oes (Figura 4.4). As amostras, assim que che- gavam ao laborat´orio eram filtradas em filtros de fibra de vidro, com diˆametro de poro de 0,7 µm, previamente pesados (Figura 4.5).

Em seguida, os filtros com amostra eram submetidos `a estufa a 60-80◦ C para secar por no m´ınimo 48 horas. Depois, eles eram novamente pesados para se obter, pela diferen¸ca, o peso dos s´olidos suspensos (PSS) (Figura 4.4). A mesma amostra retornava `a estufa por mais 24h, e se depois n˜ao houvesse diferen¸ca superior a 0,4 mg, em rela¸c˜ao `a primeira pesagem, a amostra seguia para a mufla a (550±10)◦ C, por no m´ınimo 1 hora, para queimar a mat´eria orgˆanica. Depois da mufla, a amostra era pesada novamente para se obter, pela diferen¸ca, o peso dos s´olidos vol´ateis (PSV) e fixos (PSF) .

Por fim, estes pesos s˜ao multiplicados pelo volume da respectiva amostra original, obtendo como resultado a concentra¸c˜ao de s´olidos suspensos (CSSi), fixos (CSFi) e vol´ateis (CSVi). No caso das amostras coletadas pelos(as) observadores(as) de bacias, o procedimento era encurtado. Depois de filtrados, os filtros seguiam direta- mente para a mufla, onde era extra´ıda, unicamente, a informa¸c˜ao da concentra¸c˜ao de s´olidos fixos.

Turbidez

Al´em de dispor de coletas de ´agua pontuais, pelas campanhas de campo e di´aria, durante a esta¸c˜ao chuvosa, pelos observadores de bacias, os postos hidrossedimen- tom´etricos das esta¸c˜oes 6 e 9 contaram tamb´em com dados de CSS, CSV, CSF, em alta resolu¸c˜ao temporal, atrav´es do monitoramento autom´atico da turbidez por um turbid´ımetro do fabricante Seapoint Sensor Inc., integrado `a sonda RBR Duo.

O turbid´ımetro ´e um instrumento ´optico que mede o retroespalhamento em um volume de ´agua submetido `a incidˆencia de uma fonte de luz de 880 nm. Segundo o fabricante, o sensor tem acur´acia de menos que 2% para valores at´e 1.250 NTU. A leitura ´e feita a 5 cm da fonte. Antes de ir para o campo, uma bateria de testes

Amostra de 0,5 l Filtro de fibra de vidro Pesagem do Filtro (PF) Filtragem Coletou a menos de 24h? Estufa Pesagem Amostra (AS) PSS = AS - PF Mufla Pesagem Amostra (AV) PSF = AV - PF Não Sim PSV = PSS - PSF

Figura 4.4: Metodologia para an´alise das amostras de ´agua. PF: peso do filtro, AS: peso da amostra seco, AV: peso da amostra calcinada. PSS: peso dos s´olidos suspensos, PSF: peso dos s´olidos fixos e PSV: peso dos s´olidos vol´ateis.

(a)

(b)

Figura 4.5: Aparato para filtragem (a) e analisador de part´ıculas Malvern (b) pre- sentes no LDSC-UFRJ.

com amostras com diferentes concentra¸c˜oes, foram conduzidas no laborat´orio, com intuito de avaliar a coerˆencia dos dados de turbidez do sensor da Seapoint em rela¸c˜ao

a um outro turbid´ımetro, no caso, o modelo OBS-3A. No campo, o turbid´ımetro foi configurado para registrar, a cada 15 minutos, a m´edia de 10 medi¸c˜oes instantˆaneas, feitas a cada 3 segundos. Os registros de turbidez, depois foram convertidos em concentra¸c˜ao de s´olidos suspensos, a partir da curva de calibra¸c˜ao.

Experimento para ajuste da curva de calibra¸c˜ao para turbidez - sedimento Amostras adicionais de 5 e 20 litros foram concentradas para 1 litro, ap´os decanta¸c˜ao quase total em 7 dias. As amostras concentradas permitiram construir uma curva de calibra¸c˜ao, que abrangeu valores superiores aos observados durante a campanha no rio Guandu. O experimento consistiu em introduzir o sensor em becker, com 1 l de amostra concentrada (Figura 4.6). A uniformidade e invariˆancia da suspens˜ao, durante a media¸c˜ao, foi garantida pela turbulˆencia gerada por uma pequena bomba de aqu´ario. Finalizada a medi¸c˜ao, uma amostra de 100 ml era direcionado para processo de filtragem e pesagem, para se obter CSS e CSF. Testes com concentra¸c˜oes menores foram produzidos diluindo o concentrado em ´agua destilada. `A medida em que a concentra¸c˜ao no becker dimuinu´ıa os volumes amostrados aumentavam para 200 ml, 300 ml, 500 ml e 1 l (´ultima medi¸c˜ao).

leitura 5 cm Mini-bomba Máx: 200 l/h Becker 1 l So nd a R BR Turbidímetro SeaPoint Amostra Suporte 10,5 cm

Os dados de turbidez foram relacionados com as respectivas CSS, CSV e CSF, amostradas no momento da medi¸c˜ao. Dessa rela¸c˜ao, uma curva de calibra¸c˜ao de turbidez-sedimento foi obtida. Baseada em um modelo de regress˜ao linear, a fun¸c˜ao teve seus parˆametros de ajuste fornecidos pelo m´etodo dos m´ınimos quadrados (MMQ). A incerteza da curva-chave foi calculada pela Equa¸c˜ao 4.1 e expandida pela Equa¸c˜ao 4.2.