SIG na avaliação do impacto ambiental por agroquímicos. - Portal Embrapa

C A PIT U L O 13

SIG NA A V A L IA Ç Ã O DO IMPACTO A M B IE N T A L POR A G R O Q U Í M I C O S

M arcos C orrêa N eves Marco Antônio Gom es Alfredo José Barreto Luiz Cláudio Aparecido Spadotto

13.1 Introdução

A agricultura m oderna, voltada para a produtividade, é altam ente tecnificada e dependente em insum os agrícolas. O uso de agroquím icos nestes sistem as de pro­ dução geram um tipo de poluição que se caracteriza pela baixa concentração de contam inantes em extensas áreas. Este tipo de poluição é classificada com o não pontual ou difiisa. N os últim os anos, vem aum entando a preocupação com os im pac­ tos que esta poluição pode causar no am biente e principalm ente nos m ananciais de água superficial e subterrânea. Em razão deste fato, m uitos trabalhos vêm sendo desenvolvidos no sentido de estabelecer a relação entre os sistem as de produção agrícola e a degradação do ambiente.

O s im pactos que os agroquím icos podem causar resultam das interações en­ tre as suas propriedades inerentes de aplicações, as particularidades do local, as con­ dições clim áticas e ainda o sistem a de produção em que são aplicados. A considera­ ção conjunta destas condições altam ente variáveis dificulta a análise e a previsão dos efeitos am bientais.

A quantidade e a natureza das condições, que variam no tem po e espaço, indicam q ue a utilização de Sistemas de Informações G eográficas (SIGs) com o ferra­ m enta básica pode auxiliar na análise dos im pactos am bientais provocados pelos agroquím icos. Neste capítulo, apresentarem os uma proposta de uso do SIG no pro­ cesso de avaliação de im pacto ambiental pelos agroquím icos.

13.2 D e se n v o lv im e n to de um método

im pacto ambiental. Tais procedim entos apresentam diferenças m arcantes quanto aos fatores que consideram em sua análise e tam bém em função de diferentes níveis de com plexidade. A utilidade de cada um depende do objetivo da avaliação, m as todos apresentam potencialidade e limitações. Levitan et al. (1995) apresentaram uma co m ­ p araçã o en tre d ife re n te s m éto d o s p ara a v a lia ç ã o de im p acto s a m b ie n ta is p o r agroquím icos. Tais m étodos buscam em geral um a m aneira de com parar os riscos envolvidos no uso dos produtos, possibilitando a escolha de práticas que ofereçam m enores impactos.

Com o desenvolvim ento dos SlG s, vários trabalhos de integração com m ode­ los am bientais têm sido propostos (H aan et al., 1993; M aidm ent, 1993; Tim & Jolly,

1994; Jankowskí & Haddock, 1996). Aqui apresentam os um a alternativa baseada na utilização de SIG com um m odelo em pírico, baseado na coexistência espacial de fato­ res relevantes. Este m étodo está sendo desenvolvido pela E m b rap a-C N P M A ', com o ferramenta de auxílio na avaliação de impactos ambientais provocados por agroquím icos (Luiz et al., 1996).

A idéia básica deste m étodo é utilizar as inform ações am bientais para deter­ m inar a tendência do com portam ento da água em toda a área estudada. A im portân­ cia atribuída a água se deve ao fato dela ser o principal veículo de transporte dos agroquím icos no am biente. O m étodo usa com o dados de entrada as infonnações de fácil aquisição, para que possa ser aplicado dentro da realidade encontrada no país. A área em estudo é dividida em pequenas células e para cada célula é estabelecido um potencial de infiltração e escoam ento superficial. Estes potenciais são detem iinados a partir de um a m atriz de relacionam ento lógico envolvendo infonnações de solo, com o condutividade hidráulica por exem plo, e declividade do terreno. Para cada célula da área tam bém são verificados os produtos aplicados e a oferta de água.

A Figura 13.1 ilustra o relacionam ento global entre as infonnações que são analisadas no método proposto. O passo inicial é a definição do compartimento ambiental a ser analisado (água superficial, subsuperficial ou solo), já que as relações entre os fatores variam de acordo com o com partim ento a ser analisado. O lado esquerdo do diagram a m ostra o procedim ento para se obter o plano de infonnação de potencial de infiltração e escoam ento superficial.

Para a detenninação qualitativa da condutividade hidráulica são consideradas as variáveis textura, estrutura, estabilidade de agregados e profundidade de solo. Com a com binação destas quatro variáveis sé chegou a três grupos de condutividade hi­ dráulica: alta, m édia e baixa. Esta classificação é apresentada com detalhes por G o­ mes et al. (1996a). A relação entre os principais solos brasileiros e sua classificação quanto à condutividade hidráulica é m ostrada na Tabela 13.1.

As declividades de terreno são agrupadas tam bém em três classes: baixa,

suave e alta, contendo respectivam ente declividades m enores que 3%, de 3 a 8% e de 8 a 20% . As áreas com declividade acim a de 20% são de uso restrito para a agricul­ tu ra m as, para efeito de cálculos no presente trabalho, tam bém são consideradas com o áreas de alta declividade.

O cruzam ento dos dois planos de infom iação, condutividade hidráulica e clas­ ses de declive, dão origem a um terceiro plano denom inado de potencial de infiltração/ escoam ento superficial. A m atriz de relacionam ento em pregada é m ostrada na Tabe­ la 13.2. O potencial de infiltração é definido a partir da relação entre a condutividade e a declividade. O potencial de escoam ento superficial tem com portam ento oposto, isto é, onde o potencial de infiltração é alto o de escoam ento é baixo e vice-versa.

O resultado prático deste cruzam ento de inform ações de declividade do solo e condutividade hidráulica é a definição, para cada célula, da tendência relativa do com ­ portam ento da água, ou escoar superficialm ente ou infiltrar no perfil de solo. Uma vez definida e classificada a área em função dos parâm etros am bientais considera­ dos, o próxim o passo é verificar as características próprías dos produtos e a variação da oferta de água no am biente.

Para avaliar as propriedades dos produtos, faz-se prim eiram ente o levanta­ m ento de quais produtos são utilizados na área e com o são aplicados (época, concen­ tração e cultura). Estes dados são referenciados espacialm ente usando o m apa de uso da terra. Para os produtos analisados são avaliados parâm etros de m obilidade, persistência, concentração e outros mais específicos do objeto da análise, por exem ­ plo, toxicidade humana. N este ponto, pode-se optar em fazer um a hierarquização, levantando som ente os produtos usados sobre as áreas mais expostas do ponto de vista am biental e desconsiderando os produtos que oferecem m enos riscos ao com ­ partim ento analisado.

O regim e pluviométrico é usado para estabelecer a oferta de água na área em estudo, classificando os meses em chuvosos, secos e intermediáríos. Em áreas exten­ sas onde ocorre a variação espacial significativa da chuva e consegue-se estim ar esta variação pelas estações m eteorológicas existentes, poder-se-ia construir mais um pla­ no de infonnação, que representaría esta variação no espaço. O esquem a geral apre­ sentado na Figura 13.1 é para áreas relativam ente pequenas, tais com o m icrobacias, onde a oferta de chuva é considerada constante para todas as células da área.

A análise finai é feita considerando os locais onde ocorrem sim ultaneam ente fatores que agravam o risco, com o m apa final indicando as áreas que m erecem m aior atenção. N este ponto, tem os um visão abrangente da área em estudo, os locais mais vulneráveis do ponto de vista am biental, um a classificação dos produtos usados na área e os lugares onde há maiores chances de estar havendo contam inação do com ­ partim ento analisado. Estes são os produtos ou a contribuição que este método pode dar ao processo geral da avaliação.

N esta análise final está em butida uma matríz de relacionam ento não explicitada no diagram a. Estas relações são definidas em função dos objetivos finais da avaliação

e pode variar em com plexidade dependendo do núm ero de produtos usados na área e as propriedades dos produtos que se deseja considerar.

C la s s e de S o lo T extura D o m in a n te E strutura D o m in a n te E stab ilid ad e de A greg a d o s P rofu n d id ad e C o n d u tlv l- (H o riz. A + B ) dade H id ráu lica L a to s s o lo R oxo A rg ilo sa B lo co s A ngulares a sub-angulares E stáv el P ro fu n d o A lta L atossolo V erm elho E scuro

A rgilosa B locos sub- angulares

Estável Profundo A lta

A rgilo-A renosa G ranular Pouco E stável Profundo M édia A renosa G ranular Pouco Estável Profundo M édia Latossolo

V erm elho A m arelo

A rgilosa B locos sub- angulares

Estável Profundo A lta

A rgilo-A renosa G ranular Pouco Estável Profundo M édia A renosa G ranular Instável Profundo M édia L atossolo

A m arelo

A rgilosa B locos sub- angulares

E stável Profundo M édia*

A rgilo-A renosa B locos sub- angulares

Estável Profundo Média*

A renosa B locos sub- a n g u la re s

Estável Profundo M édia*

Terra Roxa E struturada

A rgilosa B locos A ngulares

Estável Profundo A lta

Podzólico V erm elho Escuro

A rgilosa B locos sub- angulares

E stável Relativamente M édia P rofundo

A rgilosa B locos sub- angulares

Estável Relativamente M édia Profundo

Podzólico Vermelho A m arelo

A rgilosa B locos sub- angulares

Estável Relativamente M édia P rofundo

Podzólico A m arelo

A rgilosa B locos sub- angulares

Estável Relativamente M édia P rofundo

* O L a lo ss o io A m a re lo a p re s e n ta p ro b le m a s d e p c m ie a b ilid a d e r e s trita e in ílltra ç à ü len ta , d e v id o s o b re tu d o ao a d e n s a m e n to q u e e x is te n o h o r iz o n te A B o u B A (O liv e ira e t a i.. 1992, c ita d o s p o r G o m e s e t a l.,1 9 9 6 a ), c o n s titu in d o - s e e m e x c e ç à o n o m é to d o d e c la s s ific a ç ã o a d o ta d o .

13.3 Aplicação do método

M ostrarem os alguns resultados alcançados com este m étodo, que está sendo aplicado na m icrobacia do córrego Espraiado, localizada na região de Ribeirão Preto, estado de São Paulo. N esta região encontra-se o im portante aqüífero Botucatu. O abastecim ento da cidade de Ribeirão Preto é feito quase em sua totalidade utilizando a água deste aqüífero. A região apresenta um agricultura intensiva, com o predom ínio da cultura da cana-de-açúcar. D evido a estas características, a E m brapa-C N P M A prom ove uma série de estudos com o objetivo de desenvolver m étodos para avaliar e m onitorar os im pactos am bientais negativos da agricultura. A m icrobacia possui um a área de 4.463 ha, dentro dela existe um a zona de recarga do aqüífero, localizada em sua parte m ais ao norte (Leite, 1993). Nesta m icrobacia, a cultura de cana-de-açúcar cobre cerca de 67% da área. Ela apresenta ainda algum as áreas irrigadas (7% ), pasto e alguns outros usos agrícolas m enos expressivos em área.

O SIG usado para o processam ento e análise dos dados foi o Idrisi. Este SIG é um sistem a de processam ento de im agem e inform ação geográfica baseado em grade, desen volvido na G raduate School o f G eography da C lark U n iv ersity de M assachusetts, USA (Eastm an, 1992). As principais vantagens do Idrisi em relação a outros sistem as é o seu baixo custo e baixa exigência de hardware. C onsiderando que as funções utilizadas neste SIG estão presentes na m aioria dos sistem as existentes, acreditam os que este método possa ser aplicado independente do sistem a usado.

O plano de inform ação descrevendo a ocorrência de níveis de condutividade hidráulica foi obtido a partir de um m apeam ento dos solos da área, resultado de um detalh am en to efetuado sobre o m apa de solos 1:100.000 (lA C , 1991), u san d o fotografias aéreas, escala 1:25.000 e trabalho de cam po (D onzelli, 1996). E ste detalham ento conferiu m aior precisão espacial aos limites das unidades de solos e s e p a ro u a lg u m a s u n id a d e s . E s ta s in fo rm a ç õ e s fo ra m a p lic a d a s à s c a r ta s planialtim étricas do IGC (1992), e posteriorm ente digitalizadas. A partir do m apa de solos e da classificação apresentada em G om es et al (1996b), chegou-se ao Plano de

In fo n n açã o C ondutividade Hidráulica, apresentado na Figura 13.2.

Figura 13.2 - C lassificação quanto à condutividade hidráulica dos solos.

A s cartas planialtimétricas, escala 1:10.000 (IGC, 1992), foram usadas tam ­ bém com o fonte de inform ação para extração do modelo num érico de terreno, passo interm ediário para o cálculo das declividades para cada célula da m icrobacia. Para se chegar ao plano das classes de declive, realizou-se o seguinte processo: prim eiro foram digitalizadas as inform ações de altim etria. Estas inform ações, de natureza v eto rial, fo ram rasterizad as. P o sterio rm en te u tilizo u -se um a interp o lação para preencher as células sem inform ação de altimetria, gerando um m odelo num érico de terreno para a microbacia. Finalmente foram calculadas as declividades e agrupadas nas três classes pretendidas (Figura 13.3).

O cruzam ento das inform ações dos planos acim a, seguindo a m atriz de relacionam ento apresentada na Tabela 13.1, produziu o m apa de potencial de infiltração apresentado na Figura 13.4. A representatividade das classes alto, m édio e baixo potencial são 19%, 41 % e 40% respectivam ente, em relação ã área total da m icrobacia.

Figura 13.3 - C lassificação quanto à declividade do terreno.

Os produtos utilizados na área foram levantados e suas propriedades de m obilidade, persistência e concentração determ inados. C om o nesta m icrobacia o objetivo é detectar a presença dos produtos no perfil de solo para que possam os validar o m étodo, estas caracteristicas são suficientes. Se o interesse fosse outro, com o por exem plo envolvendo a saúde hum ana, a toxicid ade aguda poderia ser tam bém considerada ou ser usada como uma restrição para a elim inação ou priorização de alguns produtos.

13.4 Conclusão

N a análise dos im pactos am bientais provocados por agroquím icos estão envolvidos diversos fatores que possuem variação espacial e tem poral. O uso de SIG com o um a ferram enta traz um significativo auxilio na representação espacial e no processam ento deste dados. O m étodo apresentado neste capitulo teve o objetivo de estabelecer um procedim ento para ser executado com o um prim eiro passo dentro da avaliação dos im pactos causados pelos agroquím icos, identificando espacialm ente as áreas com m aiores risco de contam inação do ponto de vista am biental e as áreas com um m aior risco considerando os produtos e alguns aspectos da sua aplicação, produzindo, com isto, um a visão espacial da situação da área.

A

Figura 13.4 - Potenciais de infiltração e escoam ento superficial.

13.5 Referências

DON ZELLl, P.L. Relatório fin a l de consultoria. Jaguariuna: Em brapa-CNPM A, 1996. 14p. D ocum ento interno.

EASTM AN, J.R. ID R ISI - Versão 4.0 - U ser's Guide. W orcester; Clark University, 1992.

G OM ES, M.A.F.; N EVES, M .C.; SPADOTTO, C.A.; LUIZ, A.J.B. M apeam ento expedito dos potenciais de infiltração e de escoam ento superficial da água para so lo s da m ic ro b a c ia do C ó rre g o E sp ra ia d o em R ib e irã o P reto - SP. In; C O N G R ESSO LA TIN O -A M ERICA N O DE C IÊN C IA DO SOLO, 10., 1996,

Águas de Lindóia. Anais... (S.I.): SBC S/ESA LQ , 1996.

G OM ES, M.A.F.; SPADOTTO, C.A.; LUIZ, A.J.B.; N EVES, M.C. M étodo de clas­ sificação prelim inar dos potenciais de infiltração e de escoam ento superficial da água do solo: subsídio à avaliação do risco de contam inação por agroquímicos. In: C O N G R ESSO LA TIN O -A M E R IC A N O DE C IÊN C IA DO SOLO, 10., 1996, Águas de Lindóia. Anais... (S.I.): SBC S/ESA LQ , 1996b.

HAAN, C.T.; N O FZIG ER, D.L.; GREGORY, M. An agricultural chemical evaluation and m anagem ent system. Jornal A gricutural Engineering Research, v.56, p.301- 312, 1993.

lA C . P lano cartográfico do E stado de São Paulo: carta ped o ló g ica do Estado de São Paulo - Ribeirão Preto. C am pinas, 1991. Mapa, escala 1:100.000. IGC. Plano cartográfico do Estado de São Paulo. São Paulo, 1992. M apa, escala

1:10.000, folhas 37/87, 35/88, 36/88, 35/89, 36/89 e 37/89.

JA N K O W SK I P.; H A D D O C K G. Integrated nonpoint source pollution m odeling system. In: G O O D C H ILD , M.F.; STEYAERT, L.T.; PARKS, B.O.; JO H N STO N , C .; M A ID M E N T , D .R .; C R A N E , M .; G L E D N N IN G , S. eds. C IS a n d environmental modeling: progress and research issues. Fort Collins, 1996. p.209-

211.

L E ITE , C .B .B . C aracteriza çã o do p o te n c ia l de co n ta m in a çã o das ág u a s s u b ­ terrâneas p o r agroquímicos - hidrologia da microbacia. São Paulo: IPT, 1993.

16p. (Relatório 32.605).

LEVITAN, L.; M ERW IN , I.; KOV ACK, J. A ssessing the relative environm ental im pacts o f agricultural pesticides: the quest for a holistic method. Agriculture, Ecosystem s and Environment, v.55, p. 153-168, 1995.

LU IZ, A .J.B .; N EV E S, M .C.; G O M E S, M.A.F.; SPA DOTTO, C.A.; LU C H IA R I JÚ N 1 0 R , A. R isk a sse ssm e n t o f w a te r co n tam in atio n by ag ro ch em ica l in watershed. In; C O N FER EN C E ON EN V IR O N M ETR IC S IN BRAZIL, 1996, São Paulo. Anais... São Paulo: USP, 1996. p.G13-G14.

M AIDM ENT, D.R. GIS and hydrologic m odeling. In: G O O D C H ILD , M.F.; PARKS, B.O.; STEYAERT, L.T. eds. Environm ental M odeling with GIS. Oxford; O xford University 1993. p .147-167.

TIM , U .S.; JOLLY, R. E v alu atin g ag ricu ltu ral n o n p o in t-so u rce pollution u sin g integrated Geographic Infonnation System and H ydrologic/W ater Q uality M odel. Journal Enviromnental Quality, v.23, p.25-35, 1994.