Proposição de índice de qualidade de água subterrânea (IQAsub) para aplicação em áreas com potencial minerário
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Proposition of groundwater quality index (GWQI) for application in areas with mining potential
Primeiro orientador
Membros da banca
Maria Clara Vieira Martins Starling
Sergio Francisco de Aquino
Sergio Francisco de Aquino
Resumo
Em algumas regiões do mundo, a água subterrânea representa a principal alternativa
de abastecimento. Porém, tal recurso possui um vínculo direto com a geologia local,
e a dissolução de elementos pode torná-lo naturalmente inadequado para os usos
destinados - consumo humano, irrigação e dessedentação animal, por exemplo.
Portanto, fazem-se necessários o controle e o monitoramento dessas águas a fim de
garantir os padrões preconizados pelas legislações vigentes, assim como é
imprescindível o repasse das informações acerca da qualidade da água oferecida à
população para a transparência e a confiabilidade do processo. A maioria das
pesquisas desenvolvidas sobre índices de qualidade de água direcionaram-se para
águas superficiais, enquanto os estudos sobre as águas subterrâneas foram pouco
explorados. Nesse contexto, a atual pesquisa se propôs ao desenvolvimento de um
Índice de Qualidade de Água Subterrânea (IQASUB) para aplicação em áreas com
potencial minerário, a partir de dados da rede de monitoramento das águas
subterrâneas do Instituto Mineiro de Gestão das Águas (IGAM) entre os anos de 2018
e 2022. Em segunda vertente, tenciona-se elaborar a classificação de tais pontos por
meio do índice proposto, assim como a comparação dos resultados obtidos a partir do
IQASUB com os resultados decorrentes da aplicação do índice desenvolvido pelo
Conselho Canadense de Ministros do Meio Ambiente (Canadian Council of Ministers
of the Environment – CCME) (IQACCME), que permite a flexibilidade na seleção dos
parâmetros, das matrizes e das referências de qualidade da água. Adicionalmente,
foram realizadas análise de clusters e análise dos componentes principais (ACP). O
desenvolvimento do IQASUB considerou 10 parâmetros – arsênio, chumbo, mercúrio,
nitrato, urânio, dureza, ferro, manganês e zinco - que podem advir da dissolução de
componentes da geologia local. Para cada um desses parâmetros foram construídas
curvas, atribuídos pesos e os poços foram classificados pelo IQASUB e pelo IQACCME.
Ademais, para a aplicação da análise de clusters e ACP, foi utilizado o software
Rstudio, sendo o método de clusterização escolhido o k-means. Considerando banco
de dados com 795 registros de análises realizadas nas Redes Guarani, Norte de
Minas, PANM e Velhas, observou-se que os resultados obtidos com a aplicação do
IQASUB foram majoritariamente mais conservadores do que os obtidos com a aplicação
do IQACCME, fato associado à ponderação dos parâmetros no IQASUB. A análise de
clusters resultou em três clusters: cluster 1 – qualidade IQASUB péssima, cluster 2 –
qualidade IQASUB regular e cluster 3 – qualidade IQASUB péssima. Por fim, a ACP
considerou cinco componentes principais que foram capazes de explicar 79,9% da
variância total.
Abstract
In some regions of the world, groundwater represents the main alternative supply.
However, this resource has a direct link with local geology, and the dissolution of
elements can make it naturally unsuitable for its intended uses - human consumption,
irrigation and animal watering, for example. Therefore, it is necessary to control and
monitor these waters in order to guarantee the standards recommended by current
legislation, just as it is essential to pass on information about the quality of the water
offered to the population for the transparency and reliability of the process. Most of the
research carried out on water quality indices focused on surface waters, while studies
on groundwater were little explored. In this context, the current research proposed the
development of a Groundwater Quality Index (GWQI) for application in areas with
mining potential, based on data from the groundwater monitoring network of the
“Instituto Mineiro de Gestão das Águas” (IGAM) between the years 2018 and 2022.
Secondly, it is intended to classify such points using the proposed index, as well as
compare the results obtained from the GWQI with the results resulting from the
application of the CCME WQI developed by the Canadian Council of Ministers of the
Environment, which allows flexibility in the selection of parameters, matrices and water
quality references. Additionally, cluster analysis and principal component analysis
(PCA) were performed. The development of GWQI considered 10 parameters –
arsenic, lead, mercury, nitrate, uranium, hardness, iron, manganese and zinc – which
may arise from the dissolution of components of local geology. For each of these
parameters, curves were constructed, weights were assigned and the wells were
classified by GWQI and CCME WQI. Furthermore, to apply cluster analysis and PCA,
the Rstudio software was used, with k-means being the clustering method chosen.
Considering a database with 795 records of analyzes carried out in the Guarani, Norte
de Minas, PANM and Velhas Networks, it was observed that the results obtained with
the application of GWQI were mostly more conservative than those obtained with the
application of CCME WQI, a fact associated with to the weighting of parameters in
GWQI. The cluster analysis resulted in three clusters: cluster 1 – terrible GWQI quality,
cluster 2 – regular GWQI quality and cluster 3 – terrible GWQI quality. Finally, the PCA
considered five main components that were able to explain 79.9% of the total variance.
Assunto
Engenharia sanitária, Saneamento, Aguas subterraneas - Qualidade, Monitoramento ambiental, Indicadores ambientais
Palavras-chave
Qualidade da água subterrânea, Monitoramento, IQAsub, IQAccme, Análise de clusters, Análise de componentes principais