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MONITORAMENTO DA QUALIDADE AMBIENTAL NO RESERVATÓRIO DE SALTO GRANDE, AMERICANA-SP

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MONITORAMENTO DA QUALIDADE AMBIENTAL NO

RESERVATÓRIO DE SALTO GRANDE, AMERICANA-SP

Joseane Carina Borges de Carvalho

Doutoranda do Departamento de Geografia/Instituto de Geociências/UNICAMP joseane@ige.unicamp.br

Lindon Fonseca Matias

Prof. Dr. do Departamento de Geografia/Instituto de Geociências/UNICAMP lindon@ige.unicamp.br

Danúbia Caporusso

Mestranda do Departamento de Geografia/Instituto de Geociências/UNICAMP danubia@ige.unicamp.br

Resumo

A área de contribuição direta do reservatório de Salto Grande no município de Americana apresenta elevadas taxas de industrialização e urbanização além de extensas áreas cultivadas com cana-de-açúcar. Tais atividades caracterizam-se por gerarem resíduos que contribuem para a degradação da qualidade da água no reservatório. Neste estudo adotou-se como um indicador da qualidade ambiental a presença de macrófitas aquáticas que são originadas, principalmente, pelo aumento da concentração de nutrientes advindas das atividades desenvolvidas no entorno do reservatório. Dada a importância do reservatório para a região, o presente trabalho buscou identificar e mapear, para fins de monitoramento, a presença dessas macrófitas numa escala temporal, utilizando imagens dos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat, dos anos de 1986, 1996 e 2006. Para tanto, os dados foram processados com o software ArcGis 9.3 visando mapear a área ocupada pelas macrófitas no interior do reservatório e sua evolução ao longo do período estudado. Os resultados indicam, ao longo do período, um aumento da área no reservatório coberta pelas macrófitas, resultante da acelerada ocupação do entorno do reservatório nos últimos anos e dos seus impactos. Assim, acredita-se que o trabalho contribui para compreensão dos processos socioambientais que ocorrem na localidade.

Palavras chave: monitoramento ambiental, reservatório, sensoriamento remoto, macrófitas.

MONITORING OF ENVIRONMENTAL QUALITY IN SALTO GRANDE RESERVOIR, AMERICANA-SP

Abstract

The area of direct contribution of Salto Grande Reservoir in Americana city shows high rates of industrialization and urbanization as well as extensive areas planted with sugar cane. Such activities are characterized by generating residues that contribute to the degradation of water quality in Salto Grande Reservoir. Adopted in this study as an indicator of environmental quality in the presence of aquatic macrophytes which are caused, mainly by increasing the concentration of nutrients derived from developed activities around the reservoir. Given the importance of the reservoir for the region, this work sought to identify and map, for monitoring the presence of macrophytes in a time scale, using images of TM and ETM + sensors of the Landsat satellite, the years 1986, 1996 and 2006. Thus, the data were processed with the software ArgGis 9.3, to map

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the area occupied by macrophytes in the reservoir and its evolution over the studied period. The results indicate, over the period, an increase of the reservoir area covered by macrophytes, resulting from the accelerated occupation around the reservoir in recent years. Thus, it is believed that the work contributes to understanding the socialenvironmental processes that occur in the locality.

Key words:environmental monitoring, reservoir, remote sensing, macrophytes.

1. Introdução

A qualidade ambiental do reservatório Salto Grande e seu entorno, de maneira geral, está relacionada a amplas alterações de cobertura do solo decorrentes de padrões históricos de ocupação da área e dos tipos de atividade antrópica nela estabelecidos. Nesta perspectiva, Carvalho & Matias (2008, p. 89) registram que a referida área:

(...) apresenta altas taxas de urbanização, intensa ocupação das áreas marginais do reservatório por chácaras de lazer e bairros residenciais e, consequente aumento da poluição e assoreamento dos rios, sem contar os resíduos provenientes do complexo industrial e da atividade agrícola que, cada vez mais, contribuem para a contaminação não somente dos corpos hídricos, como também, do solo e do ar, ou seja, uma série de problemas de ordem socioambiental.

Conforme constatado por Fonseca (2008) em estudo realizado sobre o uso da terra no entorno do reservatório de Salto Grande, dentre as culturas agrícolas mapeadas, a da cana-de-açúcar foi tida como elemento espacialmente dominante. Tal atividade rural demanda o uso de fertilizantes, principalmente do fósforo e do potássio, além de pesticidas e herbicidas, todos eles, ao serem carreados, promovem a contaminação de reservatórios (DIAS et. al., 2005).

Diante de fatores como esse, planos para o manejo de reservatórios são efetuados, estes visam, dentre outras questões, controlar os florescimentos de espécies de algas potencialmente tóxicas, como as cianobactérias, que produzem toxinas consideradas um risco à saúde pública. Outro problema relacionado à presença de algas é a eutrofização de lagos e reservatórios, com impactos como a mortandade de peixes e consequentes problemas à indústria pesqueira, ao turismo e ao uso da água para irrigação (LONDE et al., 2005).

No que se refere às práticas de monitoramento de reservatórios, aquelas relacionadas às técnicas de sensoriamento remoto firmam-se enquanto importante

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instrumento de coleta de informações. Estas técnicas promovem o conhecimento de relevantes processos nesses locais sem que haja contato direto com o corpo d’água.

Desse modo, tem-se que os avanços tecnológicos que promovem o aprimoramento das técnicas de processamento digital de imagens criam novas possibilidades de extração de informação de imagens captadas por diferentes sensores orbitais (CAPORUSSO et al., 2009).

Dentre as metodologias que empregam técnicas de sensoriamento remoto para o monitoramento de reservatórios, Dias et. al. (2006) adotaram uma em que dados hiperespectrais coletados com um espectrorradiômetro portátil foram utilizados com intuito de identificar diferenças nos padrões de comportamento espectral de alvos aquáticos da represa de Paraibuna. Este equipamento opera na faixa de 325 e 1.075 nm (visível e infravermelho próximo), o que permitiu obter transectos com alta resolução espectral próximos à superfície da água, portanto com pouca influência atmosférica sobre a reflectância.

De acordo com Pereira et al. (2007), o sensor mais indicado para o monitoramento da clorofila deve ter maior resolução espectral, principalmente no visível, para captar com maior acurácia as variações deste pigmento, presente em todos os grupos de algas de águas continentais.

Uma técnica muito utilizada no estudo de elementos presentes nos corpos d'água é a classificação de imagens. Graciani & Novo (2003) efetuaram a classificação de imagens fusionadas (imagens ópticas do satélite Landsat-5 sensor TM com imagens Radarsat) para o mapeamento da cobertura espacial e temporal de macrófitas e, observaram que tais imagens possibilitam a diferenciação correta das classes de diferentes gêneros de macrófitas. Dias et.al. (2005) utilizaram da classificação de imagens de satélite para o monitoramento do reservatório da represa de Paraibuna. Para tanto, foram classificadas pelo método não-supervisionado duas imagens orbitais do sensor TM do satélite Landsat 5. Estas permitiram a identificação das diferentes classes de turbidez na represa.

Diante de tais aspectos, entende-se que avanços obtidos com as geotecnologias possam contribuir na representação e compreenção sistematizada da dinamicidade e

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complexidade próprias dos sistemas ambientais, cujas práticas sociais têm se mostrado cada vez mais responsáveis por seus desiquilíbrios.

No presente trabalho foi realizado o mapeamento espacio-temporal das macrófitas no reservatório da represa de Salto Grande no município de Americana-SP, a partir de imagens dos anos de 1986, 1996 e 2006 captadas pelos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat. As imagens foram processadas com o aporte do software ArcGis 9.3 para conhecimento da localização, extensão e variação temporal da área ocupada pelas macrófitas no reservatório.

1.1 Área de estudo

Inserida na bacia hidrográfica do rio Atibaia, precisamente entre os municípios de Americana, Nova Odessa e Paulínia, a Represa de Salto Grande localiza-se em um dos pontos de maior concentração populacional e desenvolvimento econômico do Estado, a Região Metropolitana de Campinas (RMC), no Estado de São Paulo. O município que conta com uma maior área de influência do reservatório é o de Americana, cortado pelos rios Jaguari, Atibaia, Piracicaba e Ribeirão Quilombo (Figura 1).

Projeção UTM – SAD 69

Figura 1. Localização da área de estudo. Fonte: CAPORUSSO et al. (2009)

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A área da represa foi alagada em 1949 para a construção da Hidroelétrica de Salto Grande. Esta buscava atender principalmente a demanda crescente por recursos energéticos e hidrológicos na região, decorrente do crescimento urbano e populacional no contexto do processo de industrialização e urbanização do interior do Estado de São Paulo(PUPO, 2002; CAPORUSSO et al., 2009).

Embora nos primórdios de sua constituição Americana tenha se dedicado à atividade agrícola foi a atividade industrial vinculada à área textil que ali se estabeleceu por longas décadas. Atualmente a região vive a retomada da atividade agrícola e, a exemplo do que vem ocorrendo em todo o país, passa por um momento de forte inserção da cultura da cana, principalmente na margem direita do reservatório.

Fonseca (2008) constatou que tal atividade agrícola, na região de Americana, tem ocorrido de forma desordenada, sem um planejamento efetivo, visto que avança para áreas urbanizadas e corpos d'água. Na margem esquerda do reservatório da represa de Salto Grande foram identificadas, a partir de imagens de satélite, áreas principalmente ocupadas por chácaras de lazer e bairros residenciais.

Nesta perspectiva julga-se relevante a elaboração de estudos que considerem a importância do reservatório para a região e o modo como as macrófitas comprometem sua eficiência na geração de energia e também seu uso pela população (atividades náuticas).

2. Material

Primeiramente selecionaram-se as imagens a serem utilizadas. As mesmas são imagens dos sensores TM (Thematic Mapper) de 19/06/86 (órbita/ponto: 219/076); 23/07/96 (órbita/ponto: 220/076) e ETM+ (Enhaced Thematic Mapper Plus) de 19/07/06 (órbita/ponto: 220/76), todas do satélite Landsat, disponibilizadas gratuitamente pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE, 2008). A seguir, na Tabela 1, são apresentadas as principais características das imagens selecionadas para o presente estudo.

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Tabela 01. Características das imagens LANDSAT

Fonte: http://www.dgi.inpe.br/siteDgi/ATUS_LandSat.php

3. Metodologia

A metodologia empregada no presente trabalho é apresentada de forma esquemática na Figura 2. Nela é possível observar a sequência dos passos aplicados para obtenção dos mapas temáticos e gráficos finais.

3.1 Pré-Processamento das imagens de sensoriamento remoto

Satélites/Sensores Resolução Espacial

Bandas/Resolução Espectral Faixa Imageada LANDSAT/TM LANDSAT/ETM+ 30 m 2 – 0,50 – 0,60 µm (verde) 3 – 0,63 – 0,69 µm (vermelho) 4 – 0,76 – 0,90 µm (infra-vermelho próximo) 185 Km

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Graciani & Novo (2003) apontam que o pré-processamento das imagens de sensoriamento remoto inclui todos os processos prévios que devem ser realizados preliminarmente à aplicação da análise principal. Assim, aqueles aplicados para as imagens Landsat foram:

a) Georreferenciamento das imagens: efetuado utilizando-se o software ArcGis 9.3. O sistema de referência geodésico adotado foi o SAD-69 com projeção UTM. Utilizou-se para tal procedimento a base cartográfica digital em escala 1:10.000 fornecida pelo Instituto Geográfico e Cartográfico (IGC, 2002);

b) Composição “falsa-cor”: consistiu na combinação das bandas espectrais 4, 3 e 2 das imagens captadas pelos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat para a formação de uma composição colorida;

c) Criação de sub-cenas/recortes da área de interesse: foram criadas sub-cenas da área de estudo de aproximadamente 8,4 x 11,3 km2 para melhorar a visualização da área de interesse e facilitar o mapeamento das macrófitas do reservatório de Salto Grande.

3.2 Mapeamento das áreas cobertas com macrófitas no reservatório

a) Para esse procedimento foram essenciais as visitas realizadas a campo em que se registrou por meio de câmera digital os principais fenômenos de interesse, por exemplo, tipologias de uso da terra que contribuem para a proliferação das macrófitas;

c) Adotou-se a interpretação visual de imagens e a vetorização em tela para o mapeamento das áreas cobertas por macrófitas no reservatório;

d) Após a delimitação das áreas com macrófitas sobre as imagens, foi realizada a quantificação dos dados de áreas em cada mapa e elaborado os gráficos correspondentes;

e) Os mapas temáticos finais estão sendo apresentados na escala 1:120.000.

4. Resultados e Discussão

Os resultados dos mapeamentos das áreas cobertas pelas macrófitas no reservatório estão representados nas Figuras 3, 4 e 5.

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Figura 3. Imagem Landsat/TM - composição “falsa-cor” (4, 3, 2) e o mapa da área coberta por macrófitas em 1986.

Observa-se que a área mapeada com macrófitas para o ano de 1986 (Figura 3) é pouco representativa se comparada aos demais anos estudados e concentrada na margem esquerda do reservatório. As relações entre a área do reservatório (10,14 km2) e as áreas cobertas por macrófitas foram plotadas no Gráfico 1 em termos percentuais. Assim, a área do reservatório coberta por macrófitas é de 2,94 % (2,97 km2).

Acredita-se que a área mapeada com macrófitas em 1986 apresenta uma extensão menor que os demais anos devido aos processos de eutrofização menos intensos, ou seja, que a carga de nutrientes responsáveis por sua proliferação não tenha sido representativa, diferente do que se observa nos demais anos analisados. De acordo com Novo & Leite (1996), o processo de eutrofização é resultante de altas taxas de nutrientes na água, e em função do nível trófico da água, os diferentes sistemas aquáticos podem ser classificados em oligotróficos, mesotróficos e eutróficos.

Projeção UTM – Fuso 23 Datum Vertical: SAD-69 Datum horizontal: Imbituba, SC

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Na Figura 4 observa-se um aumento pouco representativo da área coberta por macrófitas na represa para o ano de 1996 em relação a 1986. Em termos percentuais o aumento foi menor que 0,3 % (Gráfico 2). Assim, mesmo com o transcurso de dez anos, as formas de uso da terra, uma das principais responsáveis por desencadear processos como o estudado, não foram suficientes para promover um representativo aumento na área coberta pelas macrófitas.

No entanto, a forma de uso da terra pode ter sido responsável por uma mudança na localização das macrófitas no reservatório. Estas, em 1996, acumularam-se em sua margem direita. Nota-se que nesta margem havia talhões de solo exposto, frutos, provavelmente, do período de entre-safra da cultura da cana. Tal cultura é uma das principais fontes de nutrientes que chegam aos corpos hídricos represados. Sendo assim, o mesmo pode ter contribuido para a migração das macrófitas.

97,06% 2,94%

1 2

Área sem Macrófitas

Área com Macrófitas

Gráfico 1. Relação percentual (%) da área da represa x área da represa coberta por macrófitas em 1986.

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Figura 4. Imagem Landsat/TM - composição “falsa-cor” (4, 3, 2) e o mapa da área coberta por macrófitas em 1996.

Projeção UTM – Fuso 23 Datum Vertical: SAD-69 Datum horizontal: Imbituba, SC

Gráfico 2. Relação percentual (%) da área da represa x área da represa coberta por macrófitas em 1996.

96,80% 3,20%

1 2

Área sem Macrófitas

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Dias et al. (2005), que também efetuaram monitoramento de qualidade das águas em represas, afirmam que a crescente ocupação urbana e o desenvolvimento industrial e agropastoril são as formas de uso da terra que mais têm gerado alterações na qualidade dessas águas.

A Figura 5 é resultado do mapeamento da área da represa coberta pelas macrófitas em 2006. Observa-se que as áreas com macrófitas aumentaram consideravelmente (Gráfico 3) e, além disso, não se concentraram apenas nas margens. Tal fato se deve, provavelmente, à intensificação de processos de urbanização e industrialização na região e à influência exercida pelos ventos que promovem o deslocamento das macrófitas. Estas geraram maiores quantidades e variedades de elementos de origem difusa na represa.

Figura 5. Imagem Landsat/TM - composição “falsa-cor” (4, 3, 2) e o mapa da área coberta por macrófitas em 2006.

Projeção UTM – Fuso 23 Datum Vertical: SAD-69 Datum horizontal: Imbituba, SC

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O Gráfico 4 evidencia o aumento da área da represa coberta por macrófitas em 2006 quando comparada aos anos anteriomente avaliados (1986 e 1996). Foram identificados a partir do mapeamento áreas de 2,97 km2, 3,24 km2 e 17,52 km2 no período de 1986, 1996 e 2006, respectivamente.

82,72%

17,28%

1 2

Gráfico 3. Relação percentual (%) da área da represa x área da represa coberta por macrófitas em 2006.

Área sem Macrófitas

Área com Macrófitas

Gráfico 4. Área da represa coberta por macrófitas em m2 no período de 1986, 1996 e 2006.

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Conforme averiguado em trabalho de campo e registrado por meio de câmera digital, nota-se que as macrófitas constituem-se em um tipo de vegetação aquática densa (Figura 6), o que provavelmente faz com que nas imagens de satélite as mesmas tenham alta reflectância. Esse carater é o que também determina a constante manutenção e retirada destas, uma vez que elas podem prejudicar o bom funcionamento da hidrelétrica. Uma das formas adotadas para manutenção no reservatório é o uso de bóias para contenção das macrófitas nas margens (Figura 7), principalmente pelos proprietários de casas à margem com intuito de desobstruir a navegação.

Figura 7. Bóias para contenção das macrófitas nas margens do reservatório.

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Por meio das imagens de satélite (Figuras 3, 4 e 5) e comprovação em campo pode-se observar a predominância das áreas urbanizadas de Americana na margem esquerda do reservatório (Figura 8). Em relatório elaborado pela empresa IRRIGART (2006) há uma importante caracterização das margens do reservatório da represa de Salto Grande. O referido relatório constatou que na margem direita há o predomínio do uso agrícola, cuja cultura da cana-de-açúcar é a que se destaca. Na margem esquerda a ocupação foi predominantemente urbana. Esta ocupação causa sérios problemas ambientais ao reservatório, através da poluição difusa originária destas áreas urbanizadas.

Um importante fator a ser considerado para o período analisado são as datas das imagens utilizadas. As mesmas são de períodos de estiagem na área de estudo, ou seja, época de pouca precipitação. Assim, não seria adequado associar, ao menos não de forma direta, a proliferação das macrófitas como sendo decorrentes principalmente de uma drenagem pluvial urbana. Deve-se lembrar que a drenagem pluvial urbana transporta uma carga muito maior de nutrientes que os diferentes tipos de uso da terra. É importante considerar também a retirada periódica das macrófitas ao longo do reservatório pois, tal medida influencia na quantidade detectada destas nas imagens.

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5. Considerações finais

Para realizar o presente estudo a principal técnica utilizada foi a composição “falsa-cor” do satélite Landsat TM e ETM+ para delimitação das áreas com macrófitas no reservatório de Salto Grande, município de Americana (SP). A composição “falsa-cor” demostrou ser uma técnica adequada para o objetivo proposto, principalmente pelas características da banda 4 (infravermelho próximo), na qual a vegetação verde reflete muita energia, o que facilita o mapeamento desses elementos.

O uso das imagens captadas pelos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat foi satisfatório para objetivos propostos no presente trabalho, visto que elas possuem como características uma boa resolução espacial, espectral e temporal, além de distribuição gratuita, o que torna a relação custo-benefício vantajosa ao usuário. Deve-se ressaltar que o trabalho de campo se torna imprescindível para comprovar e atingir resultados ainda mais satisfatórios em trabalhos que visam o monitoramento de macrófitas em corpos d’água.

Diante das análises promovidas neste trabalho as macrófitas podem ser tidas como bioindicadoras de qualidade ambiental para o reservatório, uma vez que elas revelam as alterações provocadas, principalmente, pelos diferentes tipos de uso da terra no seu entorno. Por isso, acredita-se que o presente trabalho possa contribuir no sentido de, por exemplo, desenvolver modelos para fins de monitoramento do grau de eutrofização das águas do reservatório da represa de Salto Grande, modelo este que poderá ser utilizado pela CPFL em suas atividades rotineiras que visam o pleno funcionamento da hidrelétrica.

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