1- Planejamento: nessa etapa foi necessário elaborar uma metodologia para a coleta da água de chuva, obtenção das imagens de satélites e como seria a realização das análises dos dados obtidos.
2- Coleta das águas de chuvas: nessa etapa utilizou-se o seguinte procedimento:
a) Realizou-se a limpeza de todo material utilizado no experimento (localizado na estação meteorológica na UFRN), como o sensor do pHgâmetro, o pluviômetro Ville de Paris, a proveta de vidro e os recipientes de vidro para a armazenagem da substância;
b) Na etapa a seguir foi realizada a calibração e aferição do pHgâmetro;
c) Depois que todos os instrumentos estavam prontos, esperou-se o evento chuvoso, e pondo assim a coleta da água de chuva através do pluviômetro Ville de Paris, sendo colhida em uma proveta padronizada e armazenada em recipiente de vidro para sua posterior análise;
d) Fez-se necessário a montagem do equipamento (pHgâmetro e o Becker), em seguida a aferição e calibração do pHgâmetro;
e) Na pré-análise foram obtidos os dados de temperatura da substância, condutividade elétrica e o pH;
f) No final de cada análise, fez-se necessário a limpeza de todo equipamento utilizado no experimento, conforme recomendam a bibliografia.
3- Análise, interpretação e conclusões: nessa etapa os dados foram arquivados sequencialmente dentro do programa Excel, em seguida fez-se uso da estatística descritiva, medidas de tendência central e dispersão, que serviram para, avaliar seu comportamento temporal, interpretação e conclusões. Em seguida os dados foram separados por sistema sinótico e realizado em cada um sua estatística descritiva. Nessa etapa foi feito teste de hipótese (ANOVA) e análise de correlação entre os sistemas sinóticos e o comportamento do pH.
4- Coleta de dados na paisagem da cidade: nessa etapa foi necessária a investigação da influência da acidificação das águas de chuvas na paisagem da cidade de Natal, sendo assim, foram escolhidos três bairros onde há um grande fluxo de veículos (Cidade Alta, Ribeira e
Capim Macio), sendo coletadas fotografias de danos em estátuas e prédios que tiveram como “principal causador” a influência da poluição e da qualidade das águas de chuvas na Cidade. 5- Coleta e interpretação das imagens de satélites: foram colhidas as imagens de satélites (GOES-METEOSAT) do Site do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), nas faixas do visível, infravermelho e vapor d’água, sendo separados em cada evento chuvoso em que foram colhidas as amostras de chuvas para análise. Em seguida foram realizadas suas respectivas análises para saber qual sistema sinótico estava influenciando o evento chuvoso na cidade de Natal.
6- Montagem e elaboração da dissertação: nessa etapa foram reunidos todos os dados colhidos em campo, para em seguida receberem um tratamento qualitativo para a coesão dos dados, e elaboração da parte escrita do trabalho.
5.2 – Coleta de dados
Na observação e coleta da precipitação, foi usado um Pluviômetro Ville de Paris (Fotografia 02), localizado na Estação Climatológica de Geografia da UFRN. Esse pluviômetro é o instrumento padrão da estação, sendo constituído por um coletor semelhante a um funil, capaz de captar a água das chuvas, com área de captação de 400cm², tendo como coordenadas geográficas a latitude 05°55' S e longitude de 35°12' W, com a altitude de 48,62 metros. As amostras foram coletadas desde o dia 14/12/2005 ao dia 29/12/2007, ou seja, foram monitoradas as chuvas na estação chuvosa em Natal em dois anos consecutivos, onde foi definido a partir do critério que aporte todas as influências dos sistemas atuantes na cidade de Natal. Ao término de cada evento chuvoso, foi realizada a medição do pH da amostra utilizando um phgâmetro portátil de marca WTW modelo 330i com resolução (indicação em pH) de ± 0, 003 (Fotografia 03), calibrado anteriormente a cada medição. Fez-se necessário o uso de coleta de dados de satélite meteorológico (GOES-METEOSAT), imagens nos canais infravermelho, visível e vapor da água realizando as respectivas análises. Além disso, para a constatação de efeitos acidificantes na paisagem foram realizadas análises paisagísticas com registro fotográfico.
Fonte: Pesquisa de campo, 2008
Fotografia 02 - Pluviômetro Ville de Paris
Fonte: Pesquisa de campo, 2008
5.3 – Fundamentação metrológica das chuvas ácidas
Uma forma de medir a acidez de um líquido é avaliando a concentração de íons de hidrogênio que ali existe (GOLDEMBERG; VILLANUEVA, 2003) em unidades de pH (potencial hidrogeniônico), onde esta concentração é representada como um logaritmo negativo (de base 10). Varia de 0 a 14, sendo que, o valor 7 representa um valor neutro, tal como pH da água pura. Um pH com característica ácida é aquele que possuir valor menor que 7, sendo que, quanto mais próximo de zero for, mais ácida é a substância. A pesquisa seguiu o método proposto por Goldemberg e Villanueva (2003) que consideram a ocorrência de chuva ácida quando o pH encontrado é inferior a 5,65, pois esse é o ponto onde começa a interferir na biota e corpos aquáticos.
5.4 – Fundamentação Geossistêmica
Esse trabalho utilizou-se como método principal o geossistema, pois é uma concepção de análise integrada da paisagem, por que realiza a identificação, a classificação, e a espacialização, constituindo assim os passos fundamentais de interpretação sistêmica do espaço – de acordo com as concepções de geossistemas de G. Bertrand (1972) e Sotchava (1977); e também os estudos de Tricart (1977) sobre ecodinâmica; juntamente com Monteiro (2000) que tem como objetivo aperfeiçoar o planejamento do território, tanto governamental como privado, buscando entender a dinâmica, a integração e a interação dos elementos da paisagem, com isso buscar analisar a qualidade das chuvas não somente no fator puramente químico, mais sim buscar os principais elementos que ela influencia como, por exemplo, na paisagem.
De acordo com os pressupostos teórico-metodológicos de Victor Sotchava (1977), o geossistema é um Complexo Geográfico, sendo denominado de Geossistema, tendo seu correspondente atrelado aos sistemas abertos e hierarquicamente organizados.
Geossistema é um sistema natural, complexo e integrado onde há circulação de energia e matéria e onde ocorre exploração biológica, inclusive aquela praticada pelo homem (TROPPMAIR, 1995, 2000).
Os Geossistemas subdividem-se em dois tipos: Os relacionados à vida terrestre e aqueles que dizem respeito aos mares e oceanos. Um geossistema não se subdivide
ilimitadamente: as unidades espaciais acham-se na dependência da organização geográfica. (SOTCHAVA, 1977).
Podem-se classificar os geossistemas, em quatro categorias a saber: Geossistema Natural, Sistema Sócio-cultural, Sistema Sócio-cultural Natural e Sistema Antropoecológico. (CAVALCANTI; RODRIGUEZ, 1997, p. 21-26).
a) Geossistema Natural: é um sistema espaço-temporal, uma organização espacial complexa e aberta formada pela interação entre componentes geológicos, do relevo, do clima, dos solos, das águas superficiais, bem como as subterrâneas, da vegetação e fauna que podem em diferentes graus ser transformados ou modificados pelas atividades humanas;
b) Geossistema Sócio-cultural: pode ser definido como o suporte de sistemas de relações, determinado a partir dos elementos do meio-físico e outros procedentes das sociedades humanas que ordenam o espaço em função da densidade da população, da organização social e econômica, do nível das técnicas e de todo o percurso histórico que constitui uma civilização;
c) Geossistema Sócio-cultural Natural: É um sistema complexo composto por todas as modificações físicas e não físicas, ambientais, elaboradas pelos membros de uma cultura, em uma área concreta da superfície terrestre;
d) Geossistema Antropoecológico: defini-se como o conjunto de todas as condições e influências que afetam o comportamento e o desenvolvimento dos seres humanos como indivíduos e como sociedade. As noções de sistemas e sistema antropológico são biocêntricas e antropocêntricas respectivamente, significando dizer que análise do entorno (o meio ou o espaço circundante) se realiza com propósito de entender as características, o estado e o comportamento do centro do sistema (os seres humanos, as plantas e os animais).
Por fim, podemos concluir que ao estudar os Geossistemas, que são sistemas dinâmicos, devemos abordar os elementos abióticos, bióticos e noóticos, não somente os existentes no momento; mas levar em consideração também sua história. Assim ganha importância fundamental o elemento “tempo”, seja este linear, de evolução normal, ou cíclica, alterações no decorrer do ano com a fenologia das estações, refletindo-se na dinâmica da natureza, no agir e no comportamento social e nas atividades econômicas. Sendo assim, estudar a qualidade das águas de chuvas, passa por esse elemento “tempo”, pois é ele que vai dizer se existem certos comportamentos e de certos ciclos.
Acrescentamos um Terceiro Tempo: o Tempo Antrópico ou de Impactos. O Tempo Antrópico ou de Impactos é o tempo que altera de forma mais rápida e drástica o geossistema e sua paisagem, pois ocorre em curtíssimo espaço de tempo, ou seja, em poucos anos, meses ou mesmo em dias ou horas. São queimadas do Brasil Central e da Amazônia, corrosão de estátuas e construções, inundações, movimentos coletivos do solo, desmatamentos ou implantação de monoculturas. (TROPPMAIR, 2007).
5.5 – Fundamentação estatística
a) Estatística Descritiva
A estatística descritiva foi utilizada durante todo o processamento e análise dos dados coletados. Inseridos nesta metodologia, utilizou-se as medidas de tendência central; média e quartis, bem como as medidas de dispersão; amplitude total, variância, desvio padrão e coeficiente de variação, conforme FONSECA (2006). Além disso, fez-se uso da estatística gráfica.
b) Distribuição de Gauss Normalizada
“Denomina-se a distribuição normal ou Gaussiana, uma função que apresenta média zero e variância 1” (FONSECA et al., 2006). A distribuição foi utilizada na avaliação de erros na coleta de pH da chuva na cidade de Natal. A distribuição é expressa pela seguinte equação:
s x x Z Onde: = - x = variável aleatória (pH)
z = variável aleatória normalizada s = desvio padrão da amostra.
c) Monitoramento dos erros nas medições de pH
Presentes em qualquer processo de medição e uma grandeza, os erros caracterizam as incertezas inevitáveis devidas ao caráter aleatório do fenômeno envolvido, imperfeições
2 ²) ( 5 , 0
)
2
(
1
)
(
zz
F
ò
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-û
ù
ê
ë
é
=
e
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instrumentais, procedimentos observacionais, condições ambientais, hipóteses e modelos teóricos.
O valor esperado de uma grandeza representa um conceito hipotético, a partir de uma gama de medidas, cujo valor médio seria o esperado.
Mesmo sendo hipotético, o valor esperado de uma grandeza pode ser estimado a partir de um conjunto finito de medidas dessa grandeza. Esse conjunto constitui uma amostra da totalidade, ou população, dos possíveis valores para essas medidas.
O resultado de um experimento, além da estimativa do valor esperado, deve indicar também a incerteza associada à estimativa. Assim, o resultado da medição de uma grandeza, associado a uma unidade esperada da mesma, é composto de duas parcelas: a estimativa para o valor esperado e o erro associado, ou seja: o resultado da medição de uma grandeza (V) é igual à estimativa do valor esperado (X) mais (+) ou menos (-) o erro associado (e). Assim:
V = X ± e
Conforme os trabalhos de Fisher (1922 apud FONSECA et al., 2006) a melhor estimativa para o valor esperado de uma grandeza x, a partir de uma amostra (Xi) de medidas diretas é a média aritmética.
d) Nível de confiança
A estatística recomenda que a melhor estimativa do valor esperado de uma grandeza x está contida em um intervalo em torno da média, ao qual se pode atribuir uma expectativa ou nível probabilístico de confiança de que o mesmo contenha o valor esperado (PINCENTINI, et al, 1998).
Desse modo, considerar que as medidas de uma grandeza x se distribuem normalmente a caracterizar por s x o erro da média X significa que o nível de confiança (NC) de que o intervalo (X - sx ; X + s x) contenha o valor esperado para a grandeza é de 68,3% ou que esse é um intervalo de confiança de 68,3% (Pincentini, et al, 1998).
A tabela 4 mostra alguns dos intervalos de confiança mais freqüentemente utilizados, associados a uma amostra de medidas de uma grandeza x distribuídas normalmente, e os correspondentes níveis de confiança.
Assim, alternativamente, pode-se expressar o resultado da medição de uma grandeza x, como exposto na tabela a seguir:
Tabela 4 – Intervalos de confiança associados a uma amostra de medidas de uma grandeza x e os correspondentes níveis de confiança.
Intervalo de confiança Nível de confiança (%)
(X - s x , X + sx) 68,3
(X – 1,65sx , X + 1,65s x) 90 (X – 1,96sx , X + 1,96s x) 95
(X - 2s x , X + 2sx) 95,5
(X - 3s x , X + 3sx) 99,7
Fonte: PINCENTINI, et al, (1998).
A margem de erro da vigente pesquisa foi de 4,5%, ou seja, partindo de uma amostra (X1, X2, X3, ..., Xn) de N medidas de pH, o nível de confiança de que o intervalo (X - 2s x ; X + 2s x ) contenha o seu valor esperado é de 95,5%.
e) Intervalo de Confiança
“Se m é um estimador justo de um parâmetro populacional desconhecido M, com variância σ² (m), poderemos construir com um nível de confiança de (1-α) % o intervalo de confiança para M”. FONSECA et al., (2006ª) mostram que a partir da teoria da normalidade e da distribuição t de Student, chega-se a seguinte equação:
÷ ø ö ç è æ - £ £ + = xx t b xx t b P s s a b s s a 2 2
f) Análise de Variância – ANOVA
O método está galgado no comportamento da distribuição de Fisher, também denominada de teste F, para verificar a hipótese de igualdade entre as médias de grupos de um determinado experimento, evento ou fenômeno ambiental.
O fundamento lógico da ANOVA consiste em avaliar a média de dois ou mais grupos de dados pelo comportamento da variância.
Desta forma, a ANOVA é uma regra de decisão para aceitar ou rejeitar uma hipótese estatística com base em dados amostrais.
Designa-se por H0 (hipótese nula) a hipótese estatística a ser testada e por H1 a hipótese alternativa, logo:
Ho => As médias são iguais H1 => As médias são diferentes
A rejeição de H0 implicará na aceitação de H1. A hipótese alternativa geralmente representa a suposição que o queremos provar, sendo H0 formulada com o expresso propósito de ser rejeitada.
· Procedimentos efetuados no teste de significância - análise da estatística descritiva do pH;
- enunciação das hipóteses H0 e H1;
- fixação do limite de erro α e identificação da variável pH;
- determinação das áreas, Região Crítica e Região de Aceitação, na distribuição F em função do nível α;
- avaliação da variável pH pelo teste F;
- a partir dos valores de K-1 e n-K, onde K é a quantidade de sistemas sinóticos avaliados e n é o número de dados da amostra, encontram-se os valores de F tabelado;
- conclusão pela aceitação ou rejeição de H0 pela comparação do valor obtido no teste F calculado e o valor de F tabulado.
Os resultados são reunidos em um Quadro a seguir: Fonte de Variação Soma de Quadrados Graus de Liberdade Quadrados Médios Teste F Entre Tratamentos Qe K-1 Se 2=Qe/(K-1) Fc=Se2/Sr2 Dentro das Amostras (Residual) Qr=Qt-Qe n-K Sr2=(Qt-Qe)/(n-K) Total Qt n-1
Fonte: PINCENTINI, et al, (1998)