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João Pedro dos Santos

Graduando em Geografia na UFMG, joaopedrosgeo@gmail.com

Helder Lages Jardim

Professor Adjunto do Departamento de Geografia da UFMG, hljardim@gmail.com

ESTUDO DA ALTERAÇÃO DO USO E COBERTURA DO SOLO APÓS O

ROMPIMENTO DA BARRAGEM DE FUNDÃO ATRAVÉS DA TÉCNICA DE

COMPOSIÇÃO COLORIDA MULTITEMPORAL – MARIANA/MG

INTRODUÇÃO

A mineração é uma atividade que causa grandes impactos ao meio ambiente. Ela

pode interferir no relevo, hidrografia, fauna e flora. Seja pela grande movimentação de

terra e caminhões ou pelas explosões, rebaixamento de lençóis freáticos, emissão de

poeira, retirada da vegetação, afugentamento da fauna, dentre outras formas.

Dentre os aspectos socioeconômicos afetados pela atividade mineraria, podemos

observar a dependência econômica dos municípios causada pela movimentação

comercial vinda diretamente das empresas mineradoras ou de atividades adjacentes

expandindo, portanto as fronteiras políticas e econômicas de regiões. (SOUZA FILHO

et al., 2006). É dever dos estabelecimentos o pagamento da Compensação Financeira

pela Exploração de Recursos Minerais (CEFEM) ao Distrito Federal, Estados ou

Municípios (BRASIL, 1989). Entretanto, o montante recebido não corresponde, em

muitos casos, em investimentos nos locais diretamente afetados pela mineração.

O Brasil possui grande potencial minerador. O segmento apresenta 4% do

Produto Interno Bruto (PIB). Só a produção de minério de ferro é responsável por 82%

das exportações (PORTAL DO BRASIL, 2014).

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Uma das formas de se obter máximo aproveitamento de minérios extraídos é

através do beneficiamento. Uma das estruturas utilizadas neste processo são as

barragens de contenção de rejeitos. Elas são utilizadas para reter os resíduos produzidos

no processo. Os rejeitos não possuem vantagens lucrativas, mas são altamente danosos

ao meio ambiente e por isso são armazenados.

Em 2015 a barragem de contenção de rejeitos de Fundão pertencente à

mineradora Samarco S/A se rompeu causando o maior desastre ambiental de Minas

Gerais. A barragem de Fundão está inserida na Bacia Hidrográfica do Rio Gualaxo do

Norte, afluente da Bacia Hidrográfica do Rio Doce. O rompimento ocasionou o despejo

de lama sobre os cursos d’água seguindo em direção leste passando por mais de

quarenta municípios até o estado do Espírito Santo onde atingiu o Oceano Atlântico

(IBAMA, 2015).

Tecnologias que permitem o auxílio no monitoramento de barragens

remotamente possuem ampla utilidade e importância na detecção, avaliação e prevenção

de desastres ambientais. O sensoriamento remoto, por exemplo, teve grande avanço nos

últimos anos. Os últimos satélites lançados apresentam em seus sensores de

imageamento diversas características inovadoras como melhores resoluções permitindo

mais precisão para diversos estudos (SAUSEN & LACRUZ, 2015).

Uma técnica mais simplificada para análise de alterações da cobertura do solo é

a Composição Colorida Multitemporal (CCM). Esse método é muito utilizado em

imagens provenientes de radares sendo a única forma de relacionar cores a tais imagens,

pois elas só são em preto e branco (KRAVTSOVA & BALDINA, 2006). Para sua

realização são utilizadas imagens com datas de imageamento diferentes. Para cada data

é conferida uma falsa cor da composição colorida RGB: Red (Vermelho), Green (Verde)

ou Blue (Azul). As alterações temporais serão aparentes em consequência da

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combinação executada. A interpretação da CCM dependerá de quais bandas são

associadas à RGB.

Kravtsova & Baldina (2006) sugerem diversos métodos de elaboração e

aplicação da CCM. Em um dos estudos apresentados pelos autores é mostrada a

alteração da cobertura sazonal do solo de uma determinada área na porção central da

Rússia. Cada cor da composição colorida RGB foi associada a uma estação do ano.

Como resultado ficaram evidentes as características da cobertura do solo para as três

estações do ano, principalmente quanto à disposição hídrica da vegetação.

(KRAVTSOVA & BALDINA, 2006).

Para identificação da expansão urbana da porção sul da Região Metropolitana de

Belo Horizonte (RMBH) Santana & Jardim (1998) utilizaram o método de CCM

utilizando imagens dos anos de 1989 e 1996 do satélite Landsat 5 sensor TM. Foram

selecionadas as bandas 3 das duas imagens. A composição colorida se deu com a

sobreposição das cores azul e verde para a imagem de 1989 e a vermelha para a de

1996. Como resultado as alterações ocorridas foram destacadas pela coloração em

vermelho sendo associada a atividades mineradoras e áreas urbanizadas.

Dessa forma, o objetivo deste trabalho é analisar por meio da técnica de

composição colorida multitemporal (CCM), as alterações de uso e cobertura do solo na

Bacia do Rio Gualaxo do Norte atingida pelo rompimento do sistema de contenção de

barragem de rejeitos de Fundão. Serão utilizados para o estudo ferramentas disponíveis

gratuitamente como imagens provenientes do satélite Landsat 8, sensor OLI, uma antes

e outra após o evento para serem processadas no software de SIG Spring®.

CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDOS

O recorte espacial para este estudo se dá pela bacia hidrográfica onde houve o

rompimento da barragem de Fundão, a Bacia do Rio Gualaxo do Norte. A escolha por

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bacia se dá pela visão sistêmica e integrada do ambiente implicado às bacias

hidrográficas (BOTELHO; SILVA, 2004).

Com 17.562,49 km² de área a bacia está inserida em três municípios mineiros:

Ouro Preto (montante da bacia na porção nordeste do município), Mariana (compreende

a maior parte da bacia na porção norte do município) e Barra Longa (jusante da bacia na

porção noroeste do município). O rompimento da barragem de Fundão ocorreu no

Córrego Santarém, um dos afluentes da Bacia que por sua vez é afluente do Rio do

Carmo um dos principais contribuintes da Bacia Hidrográfica do Rio Doce. A Figura 1

mostra a localização da área de estudo e o encarte da figura os municípios nela

inseridos. Os pontos escolhidos para análise também são mostrados na figura.

Figura 1: Localização da Bacia Hidrográfica do Rio Gualaxo do Norte - MG.

A porção a montante da Bacia é cortada pela rodovia MG - 129 e a rodovia MG

- 326 à jusante. Ambas permitem escoamento das produções da região no sentido sul em

direção ao estado de São Paulo e oeste em direção ao litoral.

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A ocupação de Mariana teve seu início no século XVII, sobretudo devido à

atividade de exploração de pedras e minerais preciosos encontrados na época. As

demais atividades econômicas da região perpassam por agricultura de subsistência,

pecuária, silvicultura, dentre outras. Devido às construções do período barroco e por

magníficas paisagens cênicas o turismo é outra atividade de grande impacto econômico

para o local (SUPRAM ZM, 2014).

A cobertura litológica é constituída na maior parte da Bacia por xistos. Nas áreas

a montante são encontradas feições quartizíticas, assim como dolomitos, itabiritos e

filitos representantes da unidade de topo do Supergurpo Minas e da Formação Santo

Antônio do Grupo Itacolomi (CPRM, 2015). O relevo se apresenta mais dissecado,

principalmente a montante da bacia. Nas regiões mais baixas são encontradas formações

como opdalito, norito, enderbito e metagrauvaca (CPRM, 2015).

A maior parte da Bacia possui Latossolo Vermelho-Amarelo como cobertura

pedológica. Dessa forma, encontramos na região Mata Atlântica principalmente pela

fitofisionomia da Mata Semidecidual Estacional de Montana como cobertura vegetal.

Algumas áreas ainda possuem forte presença de silvicultura. A montante da Bacia é

onde se encontra a maior parte das atividades de extrativismo mineral. Nela é

identificada a presença de Cambissolos e Afloramentos Rochosos. Nesta porção, ainda,

encontramos como vegetação predominante os campos rupestres ou campos de altitude.

Correlacionado principalmente à altimetria e sua localização latitudinal a divisão

climática de Köppen desta área é a Cwa que corresponde ao clima temperado úmido

com invernos secos e verões quentes.

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Após definido o tema e os objetivos os dados foram adquiridos e as ferramentas

a serem utilizadas foram selecionadas. Todas estas etapas e as que virão foram e serão

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acompanhadas por revisões bibliográficas contendo experiências práticas e empíricas

relacionadas à temática.

Como parte do objetivo é trabalhar com ferramentas disponíveis as imagens

utilizadas são provenientes do satélite Landstat 81 e dispostas no acervo digital de

imagens do INPE. Ele possui resolução espacial de 30m nas bandas multiespectrais e de

15m na pancromática. Sua resolução radiométrica é de 16 bits2 e seu período de revisita

é de 16 dias. O tamanho aproximado de sua cena é de 170 km ao norte-sul por 183 km a

leste-oeste. A plataforma Landsat 8 opera com dois instrumentos imageadores:

Operacional LandImager (OLI) – com as bandas 1 a 7 e 9 multiespectrais e a banda 8

pancromática – e Thermal Infrared Sensor (TIRS).

A primeira imagem escolhida apresenta tempo aproximado de um mês antes ao

rompimento da barragem e a outra de uma semana depois. Foram filtradas as imagens

que apresentassem menor incidência de nuvens. Dessa forma, as datas das imagens

correspondem a 11 de outubro de 2015 e 12 de novembro de 2015. As imagens

pertencem à Órbita-Ponto 217-74. Para este trabalho as bandas utilizadas serão: banda 4

(visível-vermelho 0,630µ – 0,680µ, útil para identificação da vegetação) e a banda 8

(pancromática 0,500µ – 0,680µ que possui 15m de resolução espacial), que será

utilizada para fusão das composições.

Com o objetivo de melhorar a resolução espacial ou espectral de imagens de

satélite para que sejam facilitadas as identificações dos diferentes alvos dispostos nas

cenas foi utilizada a técnica de fusão de imagens. Ela consiste na geração de novas

imagens a partir de múltiplas outras – fotografias aéreas, radar, multiespectrais e

1 O programa Landsat surgiu em 1972, como parte do Programa de Levantamento de Recursos Terrestres

da NASA, em conjunto com outras agências federais dos EUA. O Landsat8 é o mais recente satélite da

série, lançado em 2013. Este satélite apresenta em seus sensores alterações nos intervalos espectrais

apresentando melhorias na resolução espectral. 2 16 bits equivale a uma imagem com 65.536 níveis de cinza.

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pancromáticas – extraindo informações espaciais e/ou espectrais. O método de fusão

executado transformou uma composição colorida (RGB) de imagens multiespectrais em

componentes IHS – sendo Intensidade (I), matiz (H) e Saturação (S). Posteriormente o

componente I é eliminado sendo substituído por uma imagem pancromática com melhor

resolução espacial. Esse novo esquema (Banda pancromática+H+S) gera três outras

imagens com resolução espacial melhor, porém forçada (GONZÁLES & WOODS,

2000).

Baseado no trabalho elaborado por Santana & Jardim (1998) a banda 4 referente

ao mês de outubro foi associada às cores azul e verde da composição RGB e banda 4

referente ao mês de novembro foi associada à cor vermelha da mesma composição.

Dessa forma, as alterações serão destacadas em vermelho. As imagens tiveram seus

contrastes ampliados através da manipulação do histograma no programa SPRING

versão 4.1 disponibilizado pelo INPE. O projeto possui coordenadas UTM e Datum

WGS84 com delimitação do retângulo envolvente abrangendo a área de estudo.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

A Composição Colorida Multitemporal (CCM) feita a partir das bandas 4 das

imagens de outubro e novembro de 2016 com as cores azul e verde associadas à

primeira data e vermelha à segunda permitiu a verificação de alterações na cobertura do

solo da Bacia do Rio Gualaxo do Norte.

As principais alterações ocorreram no Córrego Santárem e no Rio Gualaxo do

Norte ou em suas áreas mais próximas. Isso se deve ao fato de que o rompimento da

barragem de Fundão ter ocorrido no Córrego Santárem afluente do Rio Gualaxo do

Norte. As alterações são visualmente reconhecidas pela coloração em vermelho. A

Figura 2 o resultado da composição colorida multitemporal nas duas áreas escolhidas

para análise.

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Figura 2. A área A apresenta alterações ocorridas no Córrego Santárem. A área B apresenta

alterações no Rio Gualaxo do Norte.

A área (A) apresenta alterações ocorridas no Córrego Santárem a alguns metros

do rompimento da barragem de Fundão. A força que impulsionou a lama criou refluxos

para além da calha e da superfície de alagamento. Essa área está próximo ao subdistrito

de Mariana, Bento Rodrigues, que foi inteiramente destruído pela lama. A cor vermelha

mais intensa apresenta, possivelmente, altos valores de densidade da lama em relação a

outras partes dos cursos de água.

Já a área (B) apresenta alterações ocorridas no Rio Gualaxo do Norte a

aproximadamente 15 km do rompimeto da barragem. Essa porção da bacia da bacia está

localizada entre as regiões à montante e jusante. As características apresentadas na

imagem são semelhantes à que vemos no Córrego Santárem sendo substituição da água

do rio pela mistura de água e lama.

Para ambas as situações e por todo Rio Gualaxo do Norte vemos supressão da

vegetação ciliar ou de outros usos que havia. As tonalidades de vermelho mais claras

mostram até onde a lama atingiu na planície de inundação dos cursos de água ou para

além deles. A expansão da área dos rios revela novas formas que eles terão após o

A) B)

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rompimento, assim como ausência de vegetação ciliar que pode acarretar em diversas

consequências como o aumento de susceptibilidade à erosão podendo aumentar o

processo de assoreamento dos rios.

Segundo Schaefer et al. (2016) o material depositado é uma mistura de areia,

silte e argila sendo pobre em nutrientes e com forte desagregação (SCHAEFER et al.,

2016). Toda a bacia do Rio Doce possui histórico de ocupações nas áreas muito

próximas aos cursos de água não respeitando onde seriam áreas de preservação. Com o

rompimento áreas de cultura, comunidades tradicionais e áreas urbanas foram

diretamente afetadas pela lama.

Nas regiões de cabeceiras da bacia não foram percebidas alterações devido ao

recorte espacial escolhido que privilegiou as alterações pelo rompimento da barragem.

Ao longo de todo Rio Gualaxo do Norte foi perceptível notar forte presença de lama.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A técnica de CCM se mostrou eficiente para identificação de alterações

temporais da cobertura do solo sem o uso de processamentos mais complexos de

imagens. Entretanto, devido a resolução espacial das imagens Landsat 8 o estudo se

mostrou ineficaz no reconhecimento de alguns alvos importantes como tipos de

cobertura específicos próximos à calha dos cursos de água como diferenciação entre

cultura ou outros usos. Mesmo realizando a técnica de fusão e obtendo imagens com

resolução espacial de 15m recomenda-se para a continuação dos estudos com análise

multitemporal a utilização de imagens de satélite com melhor resolução espacial.

Este trabalho é o primeiro de um projeto que pretende avaliar as áreas de

abrangência das 20 maiores barragens de rejeitos em Minas Gerais em caso de

rompimento. As próximas etapas consistirão na qualificação e quantificação das

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alterações da cobertura do solo ocorridas na Bacia do Rio Gualaxo do Norte após o

rompimento da barragem de Fundão.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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