Aluno: Guilherme FerreiraOrientador: Júlio César Wasserman

A geração de cenários de contaminação em modelo

SisBahia® a partir de dados de experimentos in vitro para determinação da taxa de

decaimento bacteriano em plumas do emissário oceânico

Palavras-chave: poluição orgânica, emissário, coliformes, modelagem, experimento in vitro

Seleção doutorado 2014 do Programa de Geoquímica Ambiental – UFF

Linha de pesquisa: Contaminação, recuperação e degradação ambiental

Problemática atualZona costeiraEutrofização

Indicadores para avaliação da qualidade do corpo hídrico como subsídio à gestão:◦DBO205

◦Coliformes totais e termotolerantes (E. coli) –indicadores de qualidade

RELEVÂNCIA DO PROJETOImpactos decorrente dos emissários submarinos;

Decaimento e dispersão da população de E. coli da pluma de contaminante sob as condições ambientais específicas na coluna d’agua;

Estimativa do T90 (%) entre diversas intervalos de tempo

Modelo numérico SisBahia – variáveis hidrodinâmicas e de qualidade da água na projeção de cenários

Experimentos em sistema fechado (in vitro) e controlado

OBJETIVOS GERAIS

Determinar em condições experimentais a cinética de decaimento bacteriano (T90) sob diferentes condições de solubilidade e de níveis de irradiância ao longo do ano e em intervalos sazonais através de contagem regular de E coli in vitro;

Simular cenários de comportamento da pluma de contaminante oriundo de emissários através do modelo SISBAHIA®

PROCEDIMENTOS Sistema Ambiental de Bacia Hidrográfica (COPPE/UFRJ)

A partir de métodos de discretização espacial de diferenças finitas na coluna dagua sem estratificação acentuada, escala reduzida e lançamento contínuo » emissários

• Modelagem hidrodinâmica com divisões de campo próximo (zona de mistura do efluente) - NRFIELD

Componentes determinísticos – profundidade, frequência e

vazão

aleatórios- turbulência (campo de velocidade

e campo de difusão)

Definição do perfil do formato, densidade e espalhamento lateral da pluma

Fonte: ROSMAN, 2013. Relatório Técnico do SisBahia ®

PROCEDIMENTOS Sistema Ambiental de Bacia Hidrográfica (COPPE/UFRJ)

• campo afastado – FIST3D em malha 2D no campo de velocidade vertical;

Modelo Langangreano – transporte advectivo-difusivo com cinética de decaimento (MTLARD) – modelagem turbulência com vórtices de difusão.

Dispersão de partículas com escoamento barométrico e pouca relevância da aceleração advectiva de correntes no campo afastado

Definição da concentração do contaminante no perfil da pluma de acordo com a sua espessura e elevação máxima relativa à radiação incidente.

Fonte: ROSMAN, 2013. Relatório Técnico do SisBahia ®

Outras especificações do modelo hidrodinâmico

Equação de continuidade do volume e de movimento em escoamento não uniforme integrado na vertical em malha 2D;

Inclusão da aceleração de Coriolis;

Tensão de atrito do vento de superfície. Sem tensão de atrito do fundo e de radiação;

Tensões turbulentas na vertical dissipativas para o escoamento 2DH;

Sem a inclusão de parâmetros de evaporação, infiltração e precipitação na equação de continuidade.

Fonte: ROSMAN, 2013. Relatório Técnico do SisBahia ®

Modelo de decaimento bacteriano marinho

MTAD integrado na vertical Modelagem com as variáveis físico-químicas/bioquímicas da pluma na saída do

emissário Ação conjunta de fatores influentes na queda da população bacteriana (T90) baseados

em formulações empíricas de autores – taxa decaimento de 1ª ordem

Dados de entrada – intensidade luminosa(temperatura)

Acoplamento ao mod. hidro salinidade/condutividade

clorofila;amônia e nitrato fósforo total;DBO e O2 dissolvido;colimetria;

Sem variações na densidade específica do meio;Reações cinéticas dos processos biológicos de consumo/produção;Sem atividade predatória

Modelo de decaimento bacteriano marinhoDe acordo com considerações de ROSMAN (2013) Modelo de MANCINI (1978)-

radiação solar, temperatura e salinidade

Modelo GUILLAUD et al. (1997)- em dias claros radiação solar, sólidos em suspensão (atenuação) e

espessura da pluma

Análise do graus de dispersão entre os valores observados e os registrados entre regimes diários e semanais;

Influência da intensidade da radiação luminosa no decaimento entre os períodos no local em estudo;

Comparação das estimativas de T90 entre os diferentes autores .

Modelo do cálculo de radiação solar MARTIN & McCUTCHEON (1989)

Cálculo de intensidade de radiação de acordo com o posicionamento geográfico, meteorologia e sazonalidade;

Medições em condições experimentais fornecidas na cultura de coliformes em dias claros/nublados;

Validação do modelo a partir de dados da localidade

Acoplamento dos modelos em campo afastado

Baseados em ROSMAN (2007)

Características do experimento

Utilização de esgoto bruto a diferentes diluições

RESULTADOS ESPERADOSSimulação da eficiência da diluição em campo

afastado na taxa real de decaimento bacteriano obtidos a partir dos resultados in vitro;

Validação do modelo sob as diferentes condições metereológicas e oceanográficas da zona costeira do Estado Rio;

Melhor previsão das condições de balneabilidade em tempo real a partir do modelo utilizado