bacia hidrogrÁfica do rio jaibaras

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRCOLA CURSO DE MESTRADO EM AGRONOMIA: IRRIGAO E DRENAGEM

    ENIO GIULIANO GIRO

    ANLISE MULTIVARIADA NA IDENTIFICAO DOS FATORES DETERMINANTES DA QUALIDADE DA GUA NA BACIA HIDROGRFICA DO RIO JAIBARAS -

    CEAR.

    FORTALEZA-CE 2006

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    ENIO GIULIANO GIRO

    ANLISE MULTIVARIADA NA IDENTIFICAO DOS FATORES DETERMINANTES DA QUALIDADE DA GUA NA BACIA HIDROGRFICA DO RIO JAIBARAS -

    CEAR.

    Dissertao submetida Coordenao do Curso de Mestrado em Irrigao e Drenagem da Universidade Federal do Cear, como requisito parcial obteno do grau de Mestre em Agronomia - Irrigao e Drenagem.

    Orientadora: Profa. Eunice Maia de Andrade Ph. D. UFC

    FORTALEZA-CE 2006

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    ENIO GIULIANO GIRO

    ANLISE MULTIVARIADA NA IDENTIFICAO DOS FATORES DETERMINANTES DA QUALIDADE DA GUA NA BACIA HIDROGRFICA DO RIO JAIBARAS -

    CEAR.

    Dissertao submetida Coordenao do Curso de Mestrado em Irrigao e Drenagem, da Universidade Federal do Cear, como requisito parcial obteno do grau de Mestre em Agronomia - Irrigao e Drenagem.

    _________________________________

    Enio Giuliano Giro Aprovada em 27 de maro de 2006.

    BANCA EXAMINADORA:

    _______________________________________________

    Profa. Eunice Maia de Andrade, Ph. D. (Orientadora) Universidade Federal do Cear

    _______________________________________________

    Dra. Morsyleide de Freitas Rosa (Conselheira) EMBRAPA Agroindstria Tropical

    ______________________________________________

    Prof. Adunias dos Santos Teixeira, Ph. D. (Conselheiro) Universidade Federal do Cear

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    Aos meus familiares, Eny e Eugnia (pais), Gina, Gime e Gemille (irmos), Ilmar (amigo-irmo). A minha famlia, Germana (esposa), Letcia e Liana (filhas).

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    AGRADECIMENTOS

    A Deus, Criador do cu e da terra. As minhas orientadoras, Eunice Maia de Andrade e Morsyleide de Freitas Rosa,

    pela orientao e incentivo para vencer este desafio. Aos professores do curso de Mestrado em Agronomia, em especial aos

    professores Paulo Teodoro de Castro e Adunias dos Santos Teixeira, pelo aprendizado e apoio.

    Aos colegas do mestrado, em especial Ney Glauton, Joaquim, Jlio Csar, Damio, Renee, Moacir, Luiz Carlos e Ana Clia, pelo apoio e incentivo recebido.

    Aos meus pais, Jos Eny Giro e Maria Eugnia Giro, pelo ensinamento ao longo dos anos.

    A minha esposa, Germana Giro Gonalves Maia, e as minhas filhas, Letcia Giro Maia e Liana Giro Maia, razo principal desta conquista.

    Ao meu av, Joo de Deus Giro, O Baluarte, in memoriam, pelo ensinamento e exemplo de sabedoria e grandeza.

    A Lcia de Ftima, pelo coleguismo e apoio nas atividades deste trabalho. Ao Mestrado em Irrigao e Drenagem da Universidade Federal do Cear, pelo

    suporte acadmico. Ao SEBRAE, que me ajudou a tomar a deciso para vencer este desafio. A EMBRAPA Agroindstria Tropical e ao PRODETAB, pelo suporte nas

    atividades de pesquisa, atravs do Projeto PRODETAB n 016-01/01 - "Gesto racional de bacias hidrogrficas na regio de Caatinga de modo a manter seu uso sustentvel na

    agricultura irrigada". A Companhia de Gesto dos Recursos Hdricos do Cear (COGERH) e aos

    integrantes do Comit das Bacias do Acara e Corea, pela colaborao durante os trabalhos de campo.

    A todos que participaram no desenvolvimento deste trabalho.

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    graa divina comear bem.

    Graa maior persistir na caminhada certa.

    Mas a graa das graas no desistir nunca.

    Dom Hlder Cmara

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    RESUMO

    Na identificao das possveis fontes e cargas poluidoras das guas superficiais da bacia hidrogrfica do rio Jaibaras, desenvolveu-se um trabalho composto por trs etapas, com o objetivo de se obter um melhor conhecimento da qualidade das guas. Na primeira etapa (Etapa I), identificaram-se as fontes de poluio hdrica da parte alta desta sub-bacia, desde as nascentes do rio Jaibaras e seus tributrios at o aude Ayres de Souza. O levantamento ocorreu no perodo de maio de 2004 a julho de 2005. As principais fontes poluidoras esto ligadas aos esgotos domsticos e resduos slidos despejados no leito e prximo s margens dos mananciais. Poucas fontes de poluio ligadas agricultura foram identificadas. O aude Ayres de Souza sofre intervenes de esgotos domsticos, disposio de resduos slidos, inclusive lixes a cu aberto, carga de produtos oriundos da piscicultura intensiva, ocupao das reas de Preservao Permanente (APPs) por balnerios, residncias e atividades de pecuria e agricultura. No se tm dados conclusivos sobre a contribuio da piscicultura para a poluio do manancial. Na etapa seguinte (Etapa 2), identificou-se a influncia do clima na variabilidade temporal e os fatores determinantes da qualidade das guas no aude Ayres de Souza, pelo emprego da Anlise de Agrupamento Hierrquico (AAH) e Anlise da Componente Principal (ACP). Os parmetros fsicos, qumicos e biolgicos, somando 28 variveis, foram medidos em 4 pontos distintos na bacia hidrulica, no perodo de setembro de 2004 a maio de 2005. Observou-se por meio da AAH que a qualidade da gua sofre maior influncia da sazonalidade climtica, com descontinuidade geogrfica no processo de agrupamentos. A ACP mostrou que 82% da varincia total dos dados foi explicada por um modelo com duas componentes. A primeira componente principal est relacionada ao aporte antropognico na bacia hidrulica, sendo K+, PO-34, Ca2+ e DBO, os elementos de maior peso nesta componente. A segunda componente relaciona-se ao processo de sodificao (Na+ e RAS) das guas pelos solos, provenientes da rea sedimentar montante da bacia hidrulica. Na ltima etapa (Etapa III), identificaram-se os parmetros qumicos mais importantes na variabilidade espacial da qualidade da gua no trecho perenizado do rio Jaibaras, pelo emprego da Anlise da Componente Principal. Foram realizadas 24 campanhas de coletas de gua, no perodo de abril/2002 a junho/2005, em dois pontos ao longo do rio (na sada da galeria do aude Ayres de Souza e na foz). As variveis consideradas foram: pH, condutividade eltrica (CE), clcio (Ca2+), magnsio (Mg2+), sdio (Na+), potssio (K+), bicarbonato (HCO-3), fosfato (PO-34), cloreto (Cl-), amnia (NH+4), nitrato (NO-3), sulfato (SO-4) e Relao de Adsoro de sdio (RAS). Observou-se por meio da ACP que no incio do trecho perenizado, a qualidade da gua relaciona-se com trs fatores, explicando 80% da varincia total. O primeiro fator expressa uma componente mineral. Importncia secundria teve a poluio orgnica, seguida pela presena de detergentes e esgotos domsticos. Na confluncia do rio Jaibaras com o rio Acara, dois fatores explicaram 81% da varincia total dos dados. Neste ponto, a qualidade da gua recebe maior influncia da ao antrpica (dejetos dos balnerios, fertilizantes nitrogenados e esgotos domsticos). A ACP permitiu verificar o efeito dos parmetros qumicos na variao espacial da qualidade das guas superficiais no trecho perenizado do rio Jaibaras.

    Palavras-chave: Degradao hdrica. Estatstica multivariada. Bacia hidrogrfica do rio Jaibaras. Qualidade de gua. Poluio difusa.

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    ABSTRACT

    Aiming to identify the apportionment of pollution sources/factors with a view to get better information about the water quality at Jaibaras watershed, a research composed of three steps was developed. In the first step (Step I), it was identified the water pollution sources at the upland of Jaibaras watershed until Ayres de Souza dam. The survey occurred from May/2004 to Jul/2005. The pollution sources are related about domestical sewages and land disposal, which are poured in the river and close to the repair zones. Few pollution sources can be related to agricultural activity. The Ayres de Souza dam is also under the effect of domestical swage, land disposal as well as other human activities. In the second step (Step II) multivariate statistical techniques (Cluster Analysis/Principal Component Analysis, CA/PCA) were applied to identify weather influence on temporal variability and the factors that determined the water quality in Ayres de Souza dam. It was measured 28 physical, chemical and biological variables in four sampling stations sited in the reservoir, and in four different campaigns from Sept/2004 to May/2005. The CA allowed the identification of the weather variability influency under water quality. Two principal components were extracted, explaining the 82% of the data variance. The first principal component was mainly associated with K+, PO-34, Ca2+ e DBO (anthropogenic factor). The second principal component showed a strong loading on Na+ and SAR. It was basically assigned to sodicity factor. Although, there are an intensive fishing activities in the dam it was not possible to relate this activity as a source of water pollution. In the least step (Step III) PCA was applied to the data set on water quality of the Jaibaras River, from Ayres de Souza dam to the mouth of the river, generated during three years (Apr/2002-Jun/2005), to define pollution factors. It was measured 13 physico-chemical variables (pH, EC, Ca2+, Mg2+, Na+, K+), bicarbonato (HCO-3), fosfato (PO-3

    4), cloreto (Cl-), amnia (NH+4), nitrato (NO-3), sulfato (SO-4) and Relao de Adsoro de Sdio (RAS) in the two sampling stations (Ayres de Souza dam gallery and Jaibaras mouth). At Ayres de Souza aqueduct three factors were extracted which explained 80% of the total variance. The first factor represent weathering processes from rocks (meneralization factor). The second factor can be interpreted as an organic pollution and domestical sewages. At Jaibaras River mouth two factors were extracted, explaing 81% of the total variance in the original data set. The identified factors were related do human action (fert

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