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RESUMO Os perímetros irrigados de Gorutuba/Lagoa Grande e Jaíba localizam-se na porção mineira do Médio São Francisco, totalizando cerca de 31.493 ha. Essa região possui potencial de contaminar os recursos hídricos em decorrência da urbanização, do desmatamento e da utilização de fertilizantes e de agrotóxicos nas atividades agrícolas. O objetivo desta pesquisa foi investigar o impacto da irrigação na qualidade das águas superficiais da região, utilizando fontes de dados secundários de monitoramento. Foram selecionadas nove estações de monitoramento da qualidade da água superficial na região, que representavam diferentes usos e ocupação do solo. A análise de cluster e o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, seguido do teste de comparações múltiplas, foram utilizados para avaliar comparativamente as estações de amostragem, bem como identificar os parâmetros que apresentaram comportamentos diferenciados entre essas estações. Apesar de não ter sido possível observar um padrão de contaminação em função da localização das estações, detectou-se que as estações localizadas ao longo do Rio São Francisco não apresentaram diferenças significativas entre si, ainda que o uso e ocupação do solo fossem diferentes. A tendência temporal dos constituintes foi verificada através da aplicação do teste de hipótese de estacionariedade de Spearman, o qual detectou que a maioria dos dados analisados foram não estacionários, apresentando tendência de elevação ou redução ao longo do período analisado. Após a aplicação desses testes estatísticos, concluiu-se que, de maneira geral, a implantação de perímetros irrigados causou baixo impacto na qualidade das águas na região, no período estudado, considerando os parâmetros analisados neste trabalho.
ABSTRACT The irrigation perimeters of Jaíba and Gorutuba/Lagoa Grande are located in the Minas Gerais portion of the Middle São Francisco river basin, Brazil, occupying an area of approximately 31,493 ha. This region has the potential to contaminate water resources as a result of urbanization, deforestation and the application of fertilizers and pesticides in agricultural activities. The aim of this research was to investigate the impact of irrigation on surface water quality in the region, using secondary monitoring. Nine monitoring stations were selected in the region, which represent the diferente uses and occupation of land. The cluster analysis and the nonparametric Kruskal-Wallis test, followed by multiple comparisons, were used to comparatively evaluate the sampling stations and to identify which parameters showed different behavior among these stations. Although it was not possible to observe a pattern of contamination due to the location of the stations, it was found that the stations located along the São Francisco river showed no significant differences, although the use and occupation of land were different. The temporal trend of the constituents was verified by applying the test of the hypothesis of stationarity Spearmant, which found that most of the data analyzed were not stationary, with a tendency of increase or decrease over the analysis period. After the application of these statistical tests, it was concluded that, in general, the implementation of irrigated perimeters caused low impact in water quality in the region, in the period studied, considering the parameters analyzed in this study.
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RESUMO Este artigo apresenta uma análise da tendência temporal e espacial da qualidade das águas superficiais da sub-bacia do Rio das Velhas, inserida na bacia do Rio São Francisco, em Minas Gerais, Brasil. Foram analisados 16.625 dados coletados no período de 2002 a 2011 pelo programa de monitoramento de qualidade das águas superficiais efetuado pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas (Igam). Testes estatísticos, multivariados e não paramétricos foram utilizados para avaliar 11 variáveis físicas, químicas e microbiológicas de 29 estações de monitoramento. Os resultados das análises de tendência Mann-Kendall/Sazonal de Mann-Kendall sugeriram que a maioria dos cursos d'água da região apresentam valores estáveis das variáveis ao longo do período estudado, com maiores alterações associadas a coliformes termotolerantes, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrato e índice de qualidade das águas (IQA), principalmente nas proximidades dos grandes centros urbanos. A análise de Cluster definiu três grandes grupos de estações de monitoramento, agrupadas segundo a qualidade de suas águas, correspondentes aos níveis de alta poluição, poluição moderada e baixa poluição. No entanto, ao longo de toda a sub-bacia, foi observada a degradação da qualidade da água durante o período estudado, principalmente relacionada ao lançamento de esgotos domésticos. Uma importante constatação foi a alteração da qualidade da água no baixo Rio das Velhas, apontada pela tendência de redução do IQA em estações localizadas nessa região, o que merece atenção dos órgãos governamentais para ações de manejo.
ABSTRACT This article presents a temporal and spatial trend analysis of the surface waters quality of Velhas River, inserted in the São Francisco basin, in Minas Gerais. It was analyzed 16,625 data collected between 2002 and 2011 by the water quality monitoring program carried out by the Instituto Mineiro de Gestão das Águas (Institute of Water Management of Minas Gerais - IGAM). Statistical tests, multivariate and non-parametric tests were used to assess 11 physical, chemical and microbiological variables of 29 monitoring stations. The results of Mann-Kendall/Sazonal Mann-Kendall trend tests indicated that most of the watercourses in the region showed stable values of the parameters over the study period, with changes associated with thermotolerant coliforms, biochemical oxygen demand (BOD), nitrate and water quality index (IQA) mainly near large urban centers. The Cluster analysis identified three major groups of monitoring stations, grouped according to the quality of its waters, corresponding to high levels of pollution, moderate pollution and low pollution. However, throughout all the sub-basin, it was observed the degradation of the water quality, mainly related to the release of wastewater. An important finding was the worsening of water quality in the low stretch of Velhas River, appointed by the downward trend in the IQA at stations located in this region, which deserves attention of government agencies for management actions.
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A partir de 2005 ocorreram sucessivas florações de cianobactérias tóxicas e não tóxicas na água do Rio Doce. Naquela época, foram identificadas as possíveis causas dessas florações e dentre elas se destacou principalmente o extenso período estival na região da bacia hidrográfica. O principal objetivo desse trabalho foi o de associar estatisticamente alguns parâmetros ambientais e de qualidade da água do rio em um período de cinco anos, para encontrar e explicar as possíveis correlações existentes. As cianobactérias estiveram presentes na água do Rio Doce nos 10 pontos de coleta avaliados pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas, no período de 2008 a 2012. Na análise de agrupamentos entre as estações de coleta, o ponto RD44 se destacou isoladamente e apresentou maiores densidades de termotolerantes durante o inverno. Por meio da análise de componentes principais, verificouse que as maiores densidades de cianobactérias estiveram associadas a reduções da temperatura da água, da turbidez, da concentração de fósforo total e condições características do período estival (inverno seco) na água de rios em Minas Gerais. Nesse mesmo período, ocorreram elevações nas concentrações de clorofila a, oxigênio dissolvido, nitratos, da relação estequiométrica N/P e do Índice de Qualidade das Águas. Após 2009 as florações se tornaram sucessivas. Isso reforça a teoria de que o represamento da água do rio exerceu uma influência nas crescentes florações de cianobactérias, pois podem ter contribuído para a redução da turbidez da água do rio, para o aumento da concentração de nitratos e da densidade de termotolerantes.
From 2005 there were successive blooms of toxic and nontoxic cyanobacteria in water from Doce River. At that time, the possible causes of these blooms were studied and the extensive winter period in the watershed area was one of the main causes. The main objective of this study was to statistically associate some quality and environmental parameters of the river water for a period of five years, to meet and explain the possible correlations. Cyanobacteria were present in the water of the Doce River in the 10 sampling points evaluated in the period from 2008 to 2012. In cluster analysis between the collection points, the sample station RD44 stood alone and presented during the dry seasons of the years the highest densities of thermotolerant coliform. By means of principal component analysis, it was found that increased density of cyanobacteria was associated with a reduction in temperature of the water, turbidity and the concentration of phosphorus, which are characteristic conditions of river waters in Minas Gerais during the winter period (dry season). In the same period, there were increases in the concentrations of chlorophyll a, dissolved oxygen, nitrates, the stoichiometric ratio N/P and the Water Quality Index. After 2009, successive cyanobacteria blooms have been registered. This reinforces the theory that the damming of the river has had a growing influence on cyanobacteria blooms. They may have contributed to reduce the turbidity of river water, increase in nitrate concentration and thermotolerant coliform density.
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Dados ambientais frequentemente apresentam valores censurados, perdidos e/ou discrepantes (outliers). Além disto, as amostras devem ser consideradas dependentes por terem componentes espaciais e temporais. Outro fato frequente nestes dados é que dificilmente seguem uma distribuição Normal ou Log-normal. Devido a estas características e outras, técnicas estatísticas convencionais não devem ser utilizadas. O presente trabalho apresenta um estudo de caso do rio das Velhas, Minas Gerais, utilizando métodos estatísticos robustos após o tratamento adequado dos dados. A análise de componentes principais detectou as variáveis que mais contribuem para a degradação da qualidade das águas do rio das Velhas e a visualização espacial dos escores mostrou onde esta contaminação está mais evidente.
Environmental data often presents censored, lost and/or outlier values. In addition, samples should be considered dependent for having spatial and temporal components. Another fact is that, frequently, these data won't follow a Normal or Log-normal distribution. Because of these and other characteristics, conventional statistical techniques should not be used. This article presents a case study of the Das Velhas river, Minas Gerais, using robust statistical methods after appropriate treatment of the data. The analysis of the main components found the variables that contribute the most for the degradation of water quality in the river, and the spatial visualization of the scores showed where this contamination is most evident.