Até pouco tempo se acreditava que o problema dos sedimentos se reduzia ao simples fato do mau aspecto visual das águas de um determinado rio, lago ou represa. A medida que as investigações foram se aprofundando, se demonstrou que as águas carregadas de sedimentos transportavam fertilizantes e inseticidas (contaminação química), argilas e partículas de matéria orgânica, cuja elevada capacidade de absorção lhe permite reter bactérias de qualquer tipo, nocivas a saúde. Por outro lado, os sedimentos, fisicamente, produzem o assoreamento de obras de infra-estruturas, provocam inundações na parte alta e desestabilizam os curso d’água.
Muitos tipos de atividades realizadas pelo homem produzem impactos nas águas superficiais (rios, lagos, estuários, mares ou oceanos). Os efeitos destas atividades podem estar representados por modificações na quantidade e/ou qualidade das águas, produzindo alterações no ecossistema aquático. Dentre os exemplos de projetos que ocasionam impactos relacionados com as águas superficiais podemos destacar: projetos de exploração de minas a céu aberto, que ocasionam mudanças na hidrologia superficial e contaminação difusa; construção de barragens para abastecimento de água ou produção de energia elétrica; e projetos de desmatamentos e desenvolvimento agrícola que dão como resultados uma contaminação difusa por excesso de nutrientes e pesticidas que são carreados para o leito dos rios ou lagos, assim como o forte assoreamento que é produzido por estas práticas quando não se leva em conta o manejo adequado para cada uma destas atividades.
Outro fator muito importante é que os impactos causados pelos projetos em um lugar podem manifestar-se em distintos pontos da bacia hidrográfica. Esta característica se reveste de maior importância quando se verifica que, na maioria dos casos, os efeitos são experimentados águas à jusante.
De acordo com vários estudos realizados na Europa e Estados Unidos, as fontes dos sedimentos que são carreados para os cursos de rios e lagos, apresentam as seguintes proporções: deslizamentos de terras com 25%, desprendimentos das margens, conhecido popularmente como desbarrancamento, com 55% e erosão dos solos com 20%. Nota-se, através destes números, que o problema dos desmatamentos das margens, ou a ausência da mata de galeria ou ciliar, compromete significativamente os cursos d’água.
Todos os processos que desencadeiam, de uma forma ou de outra, o carreamento de sedimentos no curso dos rios, inferem decisivamente na quantidade e qualidade das águas. Embora esta pesquisa tenha como foco a detecção das fontes de sedimentos, mas como estes condicionam outro aspecto muito importante que é a qualidade da água, apresentamos alguns indicadores utilizados pela comunidade internacional.
Existem numerosos índices de qualidade da água que foram desenvolvidos nos últimos anos. Dentre eles está o denominado Índice de Qualidade da Água (WQI), definido pelos Estados Unidos. Para este índice foram levados em consideração 35 variáveis. As variáveis de maior importância foram: oxigênio dissolvido (O2), coliformes fecais, pH, demanda bioquímica de oxigênio aos 5 dias (DBO5), nitratos (NO4), fosfatos (PO4), variação térmica, turbidez e sólidos totais. Observa-se que estas variáveis tem um marcante contexto no marco da saúde pública, pois estão baseadas no uso da água para consumo humano.
Oxigênio dissolvido (OD) é a concentração de oxigênio contido na água, sendo essencial para todas as formas de vida aquática. Os sistemas aquáticos produzem e consomem o oxigênio, o qual é retirado da atmosfera na interface água - ar e também é obtido como resultado de atividades fotossintéticas de algas e plantas. A quantidade de oxigênio presente na água em condições normais, depende da temperatura, da quantidade de sais presentes e da pressão atmosférica.
Lodo, escorrimento superficial da agricultura, dejetos urbanos e esgoto doméstico são amplamente descarregados em corpos de água, particularmente em rios. Os patógenos associados a essa descarga consequentemente ficam distribuídos nesses corpos de água, representando riscos para usuário. A contaminação fecal é medida como indicador da presença de poluentes orgânicos de origem humana.
O pH é um fator importante nos corpos de água uma vez que influencia muitos processos químicos e biológicos, sendo um importante parâmetro ambiental no que se refere ao comportamento de agroquímicos.
Demanda bioquímica de oxigênio, ou DBO, é uma medida empírica da quantidade de oxigênio consumido por microorganismos, na decomposição da matéria orgânica presente na água. Para a avaliação, amostras de água são incubadas no escuro sob temperatura controlada ( normalmente 20oC) por um determinado tempo. O consumo de oxigênio é determinado pela diferença entre as concentrações medidas de OD (mg/L) antes e após o período de incubação.
Os nitratos, normalmente encontrados na água são oriundos de fontes naturais que incluem as rochas ígneas, drenagem da terra e decomposição de plantas e tecidos animais. Os nitratos provenientes do solo chegam mais rapidamente aos corpos de água do que o fósforo ou outros nutrientes. Apesar de serem nutrientes essenciais para as plantas, podem, em excesso, causar problemas significativos na água, isto é, juntamente com o fósforo, podem acelerar a eutrofização dos lagos.
O fósforo é um nutriente indispensável para todas as formas de vida. Está distribuído principalmente como ortofosfatos dissolvidos e fosfatos organicamente ligados. Apesar da principal forma ser a dissolvida, mudanças entre as duas formas ocorrem devido a decomposição e síntese da forma orgânica e da forma inorgânica oxidada. É um nutriente limitante que controla o crescimento de algas indicando que se todo o fósforo for utilizado, o crescimento de plantas cessará, independente da quantidade de nitrogênio presente. Os lagos, represas e reservatórios receptores de vários fluxos de água, servem de “depósito” do material transportado por estes fluxos, sendo assim os corpos de água mais susceptíveis à eutrofização.
Além de todos os parâmetros químicos e bioquímicos citados, os sedimentos, do ponto de vista físico, alteram substancialmente o ecossistema aquático.
A temperatura varia nos diferentes corpos de água em função de flutuações sazonais, sendo influenciada pela latitude, altitude, época do ano, hora do dia, e profundidade. Essas variações acontecem de forma gradual, uma vez que, a água pode absorver ou mesmo perder calor sem alterações significativas. Ela é um fator determinante no direcionamento das reações que afetam os processos químicos, físicos e biológicos.
A avaliação da turbidez da água é resultante da medida da dispersão e absorção da luz incidente no material em suspensão Não é uma medida da concentração dos sólidos suspensos ou o grau de sedimentação dos águas uma vez que mede apenas a quantidade de luz que é dispersa pelas partículas em suspensão. Transparência, por sua vez, é o limite da visibilidade na água.
Sólidos Totais Dissolvidos (TDS ) é a medida da concentração de todos os cátions, ânions e os sais resultantes da combinação de cátions e ânions que se encontram dissolvidos na água e materiais em suspensão.
Altas concentrações de sólidos em suspensão servem como carreadores de substâncias tóxicas adsorvidas. Agrotóxicos, fertilizantes e metais são facilmente adsorvidos nas partículas de solo e na maioria das vezes não são detectados em pontos de coleta próximos ao local de sua aplicação, podendo ser encontrados em locais muito distantes, em sedimentos de lagos e rios.
Processos de assoreamento e bloqueio total de rios ou lagos devido ao alto conteúdo de material em suspensão são responsáveis pelo desequilíbrio entre espécies e desaparecimento completo de algumas formas de vida do ambiente aquático. As atividades fotossintéticas das plantas aquáticas, podem por sua vez, serem inibidas pela interferência da passagem de luz.
Medidas de sólidos totais são importantes e devem ser realizadas onde ocorrem áreas de descarga de esgotos, descargas industriais, áreas de irrigação intensiva e particularmente em rios de regiões áridas onde a água é escassa e a evaporação é alta havendo tendência de acúmulo de sólidos.
O monitoramento regular de sólidos totais é uma ferramenta útil que pode ser usada para detectar tendências de aumento de erosão em bacias hidrográficas.
As medidas de sólidos totais dissolvidos podem ser extraídas empiricamente a partir da determinação da condutividade elétrica da água.
Medidas feitas em laboratório são as mais indicadas. As amostras devem ser analisadas em um período máximo de sete dias após a coleta. A unidade de medida dos sólidos totais é miligrama por litro ( mg/L).
Estudos desta natureza utilizando-se a ferramenta do sensoriamento remoto orbital associados a uma campanha de trabalhos de campo e apoiada por um tratamento laboratorial, permite avaliar sobre vários dos processos assinalados, uma vez que o comportamento espectral dos cursos d’água sofrem alterações passíveis de detecçãovia satélite.
Estudos científicos constataram que a superfície aquática absorve ou transmite a maior parte da radiação eletromagnética visível que recebe, sendo maior sua absorvidade quanto maior seja o comprimento da onda da radiação eletromagnética que recebe. A curva do comportamento espectral da água é similar a do solo, ainda que em sentido contrário, ou seja, a maior reflectância da água clara se produz na região do espectro eletromagnético denominada de azul, reduzindo-se paulatinamente na direção do infra vermelho próximo e médio, onde já é praticamente nula. Por essa razão, a fronteira terra-água é muito nítida nesta faixa espectral.
A variabilidade da água é mais facilmente detectada em comprimentos de onda mais curtos (azul e verde), e se relaciona com sua profundidade, conteúdo de materiais em suspensão (clorofila, argilas, y nutrientes), e rugosidade da superfície. A turbidez da água, relacionada com seu conteúdo de sedimentos, implica aumento da reflectância em todas as bandas do espectro visível, para distintos diâmetros de partículas.
A profundidade da água influi diretamente no aporte de reflectância derivada dos materiais do fundo do leito. Em águas pouco profundas a reflectância aumenta, já que se mescla no fluxo recebido a reflectância do fundo. Em conseqüência a absorvidade será tanto maior quanto mais profunda seja a camada de água. A partir desta relação pode-se abordar alguns estudos de batimetria em zonas costeiras. Para as imagens do satélite americano Landsat-7/TM se estima que a profundidade da água máxima que se pode determinar alcança 6,4 m na banda azul, 3 na verde e 2,1 m na vermelha.
Com relação à sua composição, diversos estudos tem demonstrado a possibilidade de empregar sensores espaciais para cartografar o conteúdo de clorofila na água. Se a água apresenta importantes concentrações de clorofila, a reflectância no azul tende a decrescer, aumentando na região do verde. Isto permite estabelecer uma clara correlação, de sinal negativo, entre reflectância da água na banda azul e o conteúdo de clorofila, o que facilita localizar concentrações de algas, ou estudar processos de eutrofização em barragens.
O restante dos materiais em suspensão contribui também para aumentar a refletividade, além de apresentar uma maior turbidez. Por último, a rugosidade da superfície favorece a reflexão difusa, e em conseqüência uma maior refletividade. No caso de águas muito tranqüilas , a superfície se comporta de modo especular, com valores de reflectância muito variados em função da geometria de visada do sistema sensor. No caso de medidas tomadas com sensores orbitais, os valores tendem a ser extremamente baixos.
A qualidade natural da água é entendida como um conjunto de características físicas, químicas e bacteriológicas que apresenta a água em seu estado natural nos rios, lagos, mananciais, no subsolo ou no mar.
A qualidade da água não é um termo absoluto, é algo que diz respeito ao seu uso ou a atividade que se destina: qualidade para beber, qualidade para irrigação, etc. Por conseguinte, uma água que pode ser classificada como contaminada para um certo uso pode ser perfeitamente aplicada a outro, daí a necessidade de se fixar critérios de qualidade da água segundo seus usos.
Desse modo, as características ou parâmetros da água devem enfocar os seguintes aspectos:
- Utilização fora do lugar de onde se encontra (água potável, usos domésticos, urbanos e industriais, e agropecuários);
- Utilização do curso ou massa de água (geração de energia, pesca, navegação, esportes, banho, etc.);
- Como meio aquático, que acolhe espécies animais e vegetais;
- Como receptor de efluentes residuais de origem doméstico e industrial.
Os contaminantes da água são todos aqueles compostos, normalmente emanados da ação do homem, que modificam sua composição ou estado, diminuindo sua aptidão para alguma de suas possíveis utilizações:
1 – Sólidos em suspensão (solos, minerais, subprodutos industriais...);
2 – Elementos que modificam a cor (água quente, colorantes...);
3 – Compostos inorgânicos (sal, ácidos, sais metálicos...);
4 – Nutrientes (compostos de nitrogênio, fósforo, potássio...);
5 – Resíduos que demandam nitrogênio (matérias orgânicas putrescíveis reduzidas por bactérias aeróbias, que requerem oxigênio dissolvido).
6 – Compostos orgânicos tóxicos (detergentes, praguicidas...);
7 – Contaminantes biológicos (bactérias e vírus).
A maneira mais simples e prática de estimar a qualidade da água consiste na definição de índices ou taxas das medidas de certos parâmetros físicos, químicos ou biológicos na situação operacional, com referência à outra situação que se considera admissível ou desejável e que vem definida por certos padrões ou critérios.
Com relação aos usos que se faz da água, os parâmetros mais típicos são:
- Uso doméstico: turbidez, dureza, sólidos dissolvidos, tóxicos e coliformes.
- Industria: sólidos dissolvidos, e em suspensão.
- Irrigação: sólidos dissolvidos, condutividade elétrica, conteúdo em sódio, cálcio e magnésio.
- Recreação: turbidez, tóxicos, coliformes.
- Vida aquática: oxigênio dissolvido, compostos organoclorados.
A pesquisa propõe o estudo da dinâmica da região da bacia do Rio São Francisco, nas área mais adjacentes ao leito principal, através do tempo, num horizonte dos últimos 10 anos, comparando-se as condições apresentadas nas imagens da época seca com outra oposta, chuvosa ou de crescida.
A escolha deste período, para os últimos 10 anos, deve-se ao fato de que se verificou uma alteração no comportamento do reservatório de Sobradinho e de suas águas à jusante, com relação à dispersão de sedimentos em suspensão e sua concentração na subsuperfície da água. Ou seja, a cada ano vem se observando um maior tempo com águas turvas ou barrentas.
Como material básico para o desenvolvimento deste estudo, serão utilizados os dados orbitais do Sistema da série Landsat5-7 e/ou CBERS, que é um satélite de observação da terra do consórcio Brasil-China, que tem como principais características serem multiespectrais, de alta repetitividade e visão sinóptica. Parte-se do princípio que os diferentes comportamentos espectrais observados nos cursos d’água, através das imagens orbitais, indiquem concentrações de sedimentos e por conseguinte a perfeita localização de suas principais fontes.
Na elaboração deste estudo, serão utilizadas conjuntamente técnicas de sensoriamento remoto, através de imagens de satélite já mencionadas, sistema de informação geográfica para análise, interpretação e apresentação gráfica dos resultados e verificação em campo, tudo isso com apoio de equipamentos modernos de posicionamento no terreno (GPS).
Espera-se que, com a execução deste trabalho de investigação, se possa identificar os principais focos que originam da sedimentação no rio São Francisco, tanto do seu leito principal como dos principais alimentadores do mesmo. A perfeita identificação e localização das fontes de sedimentos possibilitará a tomada de ações de reparação do meio ambiente de maneira mais rápida e eficaz. Deste modo, além da implementação das ações corretivas, será possível diferenciar os níveis de intervenção nos locais assinalados como problema, haja visto que ocorre uma grande variabilidade do ponto de vista do ambiente físico como também do socioeconômico.
