MONITORAMENTO DA QUALIDADE AMBIENTAL NO RESERVATÓRIO DE SALTO GRANDE, AMERICANA-SP

Joseane Carina Borges de Carvalho

Doutoranda do Departamento de Geografia/Instituto de Geociências/UNICAMP joseane@ige.unicamp.br

Lindon Fonseca Matias

Prof. Dr. do Departamento de Geografia/Instituto de Geociências/UNICAMP lindon@ige.unicamp.br

Danúbia Caporusso

Mestranda do Departamento de Geografia/Instituto de Geociências/UNICAMP danubia@ige.unicamp.br

Resumo A área de contribuição direta do reservatório de Salto Grande no município de Americana apresenta elevadas taxas de industrialização e urbanização além de extensas áreas cultivadas com cana-de-açúcar. Tais atividades caracterizam-se por gerarem resíduos que contribuem para a degradação da qualidade da água no reservatório. Neste estudo adotou-se como um indicador da qualidade ambiental a presença de macrófitas aquáticas que são originadas, principalmente, pelo aumento da concentração de nutrientes advindas das atividades desenvolvidas no entorno do reservatório. Dada a importância do reservatório para a região, o presente trabalho buscou identificar e mapear, para fins de monitoramento, a presença dessas macrófitas numa escala temporal, utilizando imagens dos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat, dos anos de 1986, 1996 e 2006. Para tanto, os dados foram processados com o software ArcGis 9.3 visando mapear a área ocupada pelas macrófitas no interior do reservatório e sua evolução ao longo do período estudado. Os resultados indicam, ao longo do período, um aumento da área no reservatório coberta pelas macrófitas, resultante da acelerada ocupação do entorno do reservatório nos últimos anos e dos seus impactos. Assim, acredita-se que o trabalho contribui para compreensão dos processos socioambientais que ocorrem na localidade. Palavras chave: monitoramento ambiental, reservatório, sensoriamento remoto, macrófitas.

MONITORING OF ENVIRONMENTAL QUALITY IN SALTO GRANDE RESERVOIR, AMERICANA-SP

Abstract The area of direct contribution of Salto Grande Reservoir in Americana city shows high rates of industrialization and urbanization as well as extensive areas planted with sugar cane. Such activities are characterized by generating residues that contribute to the degradation of water quality in Salto Grande Reservoir. Adopted in this study as an indicator of environmental quality in the presence of aquatic macrophytes which are caused, mainly by increasing the concentration of nutrients derived from developed activities around the reservoir. Given the importance of the reservoir for the region, this work sought to identify and map, for monitoring the presence of macrophytes in a time scale, using images of TM and ETM + sensors of the Landsat satellite, the years 1986, 1996 and 2006. Thus, the data were processed with the software ArgGis 9.3, to map

the area occupied by macrophytes in the reservoir and its evolution over the studied period. The results indicate, over the period, an increase of the reservoir area covered by macrophytes, resulting from the accelerated occupation around the reservoir in recent years. Thus, it is believed that the work contributes to understanding the socialenvironmental processes that occur in the locality. Key words: environmental monitoring, reservoir, remote sensing, macrophytes. 1. Introdução A qualidade ambiental do reservatório Salto Grande e seu entorno, de maneira

geral, está relacionada a amplas alterações de cobertura do solo decorrentes de padrões

históricos de ocupação da área e dos tipos de atividade antrópica nela estabelecidos.

Nesta perspectiva, Carvalho & Matias (2008, p. 89) registram que a referida área:

(...) apresenta altas taxas de urbanização, intensa ocupação das áreas marginais do reservatório por chácaras de lazer e bairros residenciais e, consequente aumento da poluição e assoreamento dos rios, sem contar os resíduos provenientes do complexo industrial e da atividade agrícola que, cada vez mais, contribuem para a contaminação não somente dos corpos hídricos, como também, do solo e do ar, ou seja, uma série de problemas de ordem socioambiental.

Conforme constatado por Fonseca (2008) em estudo realizado sobre o uso da terra

no entorno do reservatório de Salto Grande, dentre as culturas agrícolas mapeadas, a da

cana-de-açúcar foi tida como elemento espacialmente dominante. Tal atividade rural

demanda o uso de fertilizantes, principalmente do fósforo e do potássio, além de

pesticidas e herbicidas, todos eles, ao serem carreados, promovem a contaminação de

reservatórios (DIAS et. al., 2005).

Diante de fatores como esse, planos para o manejo de reservatórios são efetuados,

estes visam, dentre outras questões, controlar os florescimentos de espécies de algas

potencialmente tóxicas, como as cianobactérias, que produzem toxinas consideradas um

risco à saúde pública. Outro problema relacionado à presença de algas é a eutrofização de

lagos e reservatórios, com impactos como a mortandade de peixes e consequentes

problemas à indústria pesqueira, ao turismo e ao uso da água para irrigação (LONDE et

al., 2005).

No que se refere às práticas de monitoramento de reservatórios, aquelas

relacionadas às técnicas de sensoriamento remoto firmam-se enquanto importante

instrumento de coleta de informações. Estas técnicas promovem o conhecimento de

relevantes processos nesses locais sem que haja contato direto com o corpo d’água.

Desse modo, tem-se que os avanços tecnológicos que promovem o

aprimoramento das técnicas de processamento digital de imagens criam novas

possibilidades de extração de informação de imagens captadas por diferentes sensores

orbitais (CAPORUSSO et al., 2009).

Dentre as metodologias que empregam técnicas de sensoriamento remoto para o

monitoramento de reservatórios, Dias et. al. (2006) adotaram uma em que dados

hiperespectrais coletados com um espectrorradiômetro portátil foram utilizados com

intuito de identificar diferenças nos padrões de comportamento espectral de alvos

aquáticos da represa de Paraibuna. Este equipamento opera na faixa de 325 e 1.075 nm

(visível e infravermelho próximo), o que permitiu obter transectos com alta resolução

espectral próximos à superfície da água, portanto com pouca influência atmosférica sobre

a reflectância.

De acordo com Pereira et al. (2007), o sensor mais indicado para o monitoramento

da clorofila deve ter maior resolução espectral, principalmente no visível, para captar

com maior acurácia as variações deste pigmento, presente em todos os grupos de algas de

águas continentais.

Uma técnica muito utilizada no estudo de elementos presentes nos corpos d'água é

a classificação de imagens. Graciani & Novo (2003) efetuaram a classificação de

imagens fusionadas (imagens ópticas do satélite Landsat-5 sensor TM com imagens

Radarsat) para o mapeamento da cobertura espacial e temporal de macrófitas e,

observaram que tais imagens possibilitam a diferenciação correta das classes de

diferentes gêneros de macrófitas. Dias et.al. (2005) utilizaram da classificação de

imagens de satélite para o monitoramento do reservatório da represa de Paraibuna. Para

tanto, foram classificadas pelo método não-supervisionado duas imagens orbitais do

sensor TM do satélite Landsat 5. Estas permitiram a identificação das diferentes classes

de turbidez na represa.

Diante de tais aspectos, entende-se que avanços obtidos com as geotecnologias

possam contribuir na representação e compreenção sistematizada da dinamicidade e

complexidade próprias dos sistemas ambientais, cujas práticas sociais têm se mostrado

cada vez mais responsáveis por seus desiquilíbrios.

No presente trabalho foi realizado o mapeamento espacio-temporal das macrófitas

no reservatório da represa de Salto Grande no município de Americana-SP, a partir de

imagens dos anos de 1986, 1996 e 2006 captadas pelos sensores TM e ETM+ do satélite

Landsat. As imagens foram processadas com o aporte do software ArcGis 9.3 para

conhecimento da localização, extensão e variação temporal da área ocupada pelas

macrófitas no reservatório.

1.1 Área de estudo

Inserida na bacia hidrográfica do rio Atibaia, precisamente entre os municípios de

Americana, Nova Odessa e Paulínia, a Represa de Salto Grande localiza-se em um dos

pontos de maior concentração populacional e desenvolvimento econômico do Estado, a

Região Metropolitana de Campinas (RMC), no Estado de São Paulo. O município que

conta com uma maior área de influência do reservatório é o de Americana, cortado pelos

rios Jaguari, Atibaia, Piracicaba e Ribeirão Quilombo (Figura 1).

Projeção UTM – SAD 69

Figura 1. Localização da área de estudo. Fonte: CAPORUSSO et al. (2009)

A área da represa foi alagada em 1949 para a construção da Hidroelétrica de Salto

Grande. Esta buscava atender principalmente a demanda crescente por recursos

energéticos e hidrológicos na região, decorrente do crescimento urbano e populacional no

contexto do processo de industrialização e urbanização do interior do Estado de São

Paulo (PUPO, 2002; CAPORUSSO et al., 2009).

Embora nos primórdios de sua constituição Americana tenha se dedicado à

atividade agrícola foi a atividade industrial vinculada à área textil que ali se estabeleceu

por longas décadas. Atualmente a região vive a retomada da atividade agrícola e, a

exemplo do que vem ocorrendo em todo o país, passa por um momento de forte inserção

da cultura da cana, principalmente na margem direita do reservatório.

Fonseca (2008) constatou que tal atividade agrícola, na região de Americana, tem

ocorrido de forma desordenada, sem um planejamento efetivo, visto que avança para

áreas urbanizadas e corpos d'água. Na margem esquerda do reservatório da represa de

Salto Grande foram identificadas, a partir de imagens de satélite, áreas principalmente

ocupadas por chácaras de lazer e bairros residenciais.

Nesta perspectiva julga-se relevante a elaboração de estudos que considerem a

importância do reservatório para a região e o modo como as macrófitas comprometem

sua eficiência na geração de energia e também seu uso pela população (atividades

náuticas).

2. Material

Primeiramente selecionaram-se as imagens a serem utilizadas. As mesmas são

imagens dos sensores TM (Thematic Mapper) de 19/06/86 (órbita/ponto: 219/076);

23/07/96 (órbita/ponto: 220/076) e ETM+ (Enhaced Thematic Mapper Plus) de 19/07/06

(órbita/ponto: 220/76), todas do satélite Landsat, disponibilizadas gratuitamente pelo

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE, 2008). A seguir, na Tabela 1, são

apresentadas as principais características das imagens selecionadas para o presente

estudo.

Tabela 01. Características das imagens LANDSAT

Fonte: http://www.dgi.inpe.br/siteDgi/ATUS_LandSat.php

3. Metodologia

A metodologia empregada no presente trabalho é apresentada de forma

esquemática na Figura 2. Nela é possível observar a sequência dos passos aplicados para

obtenção dos mapas temáticos e gráficos finais.

3.1 Pré-Processamento das imagens de sensoriamento remoto

Satélites/Sensores Resolução

Espacial

Bandas/Resolução Espectral Faixa

Imageada LANDSAT/TM

LANDSAT/ETM+

30 m

2 – 0,50 – 0,60 µm (verde)

3 – 0,63 – 0,69 µm (vermelho)

4 – 0,76 – 0,90 µm (infra-vermelho próximo)

185 Km

Figura 2. Esquema metodológico

Graciani & Novo (2003) apontam que o pré-processamento das imagens de

sensoriamento remoto inclui todos os processos prévios que devem ser realizados

preliminarmente à aplicação da análise principal. Assim, aqueles aplicados para as

imagens Landsat foram:

a) Georreferenciamento das imagens: efetuado utilizando-se o software ArcGis

9.3. O sistema de referência geodésico adotado foi o SAD-69 com projeção UTM.

Utilizou-se para tal procedimento a base cartográfica digital em escala 1:10.000 fornecida

pelo Instituto Geográfico e Cartográfico (IGC, 2002);

b) Composição “falsa-cor”: consistiu na combinação das bandas espectrais 4, 3 e

2 das imagens captadas pelos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat para a formação

de uma composição colorida;

c) Criação de sub-cenas/recortes da área de interesse: foram criadas sub-cenas da

área de estudo de aproximadamente 8,4 x 11,3 km2 para melhorar a visualização da área

de interesse e facilitar o mapeamento das macrófitas do reservatório de Salto Grande.

3.2 Mapeamento das áreas cobertas com macrófitas no reservatório

a) Para esse procedimento foram essenciais as visitas realizadas a campo em que

se registrou por meio de câmera digital os principais fenômenos de interesse, por

exemplo, tipologias de uso da terra que contribuem para a proliferação das macrófitas;

c) Adotou-se a interpretação visual de imagens e a vetorização em tela para o

mapeamento das áreas cobertas por macrófitas no reservatório;

d) Após a delimitação das áreas com macrófitas sobre as imagens, foi realizada a

quantificação dos dados de áreas em cada mapa e elaborado os gráficos correspondentes;

e) Os mapas temáticos finais estão sendo apresentados na escala 1:120.000.

4. Resultados e Discussão

Os resultados dos mapeamentos das áreas cobertas pelas macrófitas no

reservatório estão representados nas Figuras 3, 4 e 5.

Figura 3. Imagem Landsat/TM - composição “falsa-cor” (4, 3, 2) e o mapa da área coberta por macrófitas em 1986.

Observa-se que a área mapeada com macrófitas para o ano de 1986 (Figura 3) é

pouco representativa se comparada aos demais anos estudados e concentrada na margem

esquerda do reservatório. As relações entre a área do reservatório (10,14 km2) e as áreas

cobertas por macrófitas foram plotadas no Gráfico 1 em termos percentuais. Assim, a

área do reservatório coberta por macrófitas é de 2,94 % (2,97 km2).

Acredita-se que a área mapeada com macrófitas em 1986 apresenta uma extensão

menor que os demais anos devido aos processos de eutrofização menos intensos, ou seja,

que a carga de nutrientes responsáveis por sua proliferação não tenha sido representativa,

diferente do que se observa nos demais anos analisados. De acordo com Novo & Leite

(1996), o processo de eutrofização é resultante de altas taxas de nutrientes na água, e em

função do nível trófico da água, os diferentes sistemas aquáticos podem ser classificados

em oligotróficos, mesotróficos e eutróficos.

Projeção UTM – Fuso 23 Datum Vertical: SAD-69

Datum horizontal: Imbituba, SC

Na Figura 4 observa-se um aumento pouco representativo da área coberta por

macrófitas na represa para o ano de 1996 em relação a 1986. Em termos percentuais o

aumento foi menor que 0,3 % (Gráfico 2). Assim, mesmo com o transcurso de dez anos,

as formas de uso da terra, uma das principais responsáveis por desencadear processos

como o estudado, não foram suficientes para promover um representativo aumento na

área coberta pelas macrófitas.

No entanto, a forma de uso da terra pode ter sido responsável por uma mudança

na localização das macrófitas no reservatório. Estas, em 1996, acumularam-se em sua

margem direita. Nota-se que nesta margem havia talhões de solo exposto, frutos,

provavelmente, do período de entre-safra da cultura da cana. Tal cultura é uma das

principais fontes de nutrientes que chegam aos corpos hídricos represados. Sendo assim,

o mesmo pode ter contribuido para a migração das macrófitas.

97,06%

2,94%

1

2

Área sem Macrófitas

Área com Macrófitas

Gráfico 1. Relação percentual (%) da área da represa x área da represa coberta por macrófitas em 1986.

Figura 4. Imagem Landsat/TM - composição “falsa-cor” (4, 3, 2) e o mapa da área coberta por macrófitas em 1996.

Projeção UTM – Fuso 23 Datum Vertical: SAD-69

Datum horizontal: Imbituba, SC

Gráfico 2. Relação percentual (%) da área da represa x área da represa coberta por macrófitas em 1996.

96,80%

3,20%

1

2

Área sem Macrófitas

Área com Macrófitas

Dias et al. (2005), que também efetuaram monitoramento de qualidade das águas

em represas, afirmam que a crescente ocupação urbana e o desenvolvimento industrial e

agropastoril são as formas de uso da terra que mais têm gerado alterações na qualidade

dessas águas.

A Figura 5 é resultado do mapeamento da área da represa coberta pelas macrófitas

em 2006. Observa-se que as áreas com macrófitas aumentaram consideravelmente

(Gráfico 3) e, além disso, não se concentraram apenas nas margens. Tal fato se deve,

provavelmente, à intensificação de processos de urbanização e industrialização na região

e à influência exercida pelos ventos que promovem o deslocamento das macrófitas. Estas

geraram maiores quantidades e variedades de elementos de origem difusa na represa.

Figura 5. Imagem Landsat/TM - composição “falsa-cor” (4, 3, 2) e o mapa da área coberta por macrófitas em 2006.

Projeção UTM – Fuso 23 Datum Vertical: SAD-69

Datum horizontal: Imbituba, SC

O Gráfico 4 evidencia o aumento da área da represa coberta por macrófitas em

2006 quando comparada aos anos anteriomente avaliados (1986 e 1996). Foram

identificados a partir do mapeamento áreas de 2,97 km2, 3,24 km2 e 17,52 km2 no período

de 1986, 1996 e 2006, respectivamente.

82,72%

17,28%

1

2

Gráfico 3. Relação percentual (%) da área da represa x área da represa coberta por macrófitas em 2006.

Área sem Macrófitas

Área com Macrófitas

Gráfico 4. Área da represa coberta por macrófitas em m2 no período de 1986, 1996 e 2006.

Conforme averiguado em trabalho de campo e registrado por meio de câmera

digital, nota-se que as macrófitas constituem-se em um tipo de vegetação aquática densa

(Figura 6), o que provavelmente faz com que nas imagens de satélite as mesmas tenham

alta reflectância. Esse carater é o que também determina a constante manutenção e

retirada destas, uma vez que elas podem prejudicar o bom funcionamento da hidrelétrica.

Uma das formas adotadas para manutenção no reservatório é o uso de bóias para

contenção das macrófitas nas margens (Figura 7), principalmente pelos proprietários de

casas à margem com intuito de desobstruir a navegação.

Figura 7. Bóias para contenção das macrófitas nas margens do reservatório.

Figura 6. Macrófitas no reservatório da represa do Salto Grande.

Por meio das imagens de satélite (Figuras 3, 4 e 5) e comprovação em campo

pode-se observar a predominância das áreas urbanizadas de Americana na margem

esquerda do reservatório (Figura 8). Em relatório elaborado pela empresa IRRIGART

(2006) há uma importante caracterização das margens do reservatório da represa de Salto

Grande. O referido relatório constatou que na margem direita há o predomínio do uso

agrícola, cuja cultura da cana-de-açúcar é a que se destaca. Na margem esquerda a

ocupação foi predominantemente urbana. Esta ocupação causa sérios problemas

ambientais ao reservatório, através da poluição difusa originária destas áreas urbanizadas.

Um importante fator a ser considerado para o período analisado são as datas das

imagens utilizadas. As mesmas são de períodos de estiagem na área de estudo, ou seja,

época de pouca precipitação. Assim, não seria adequado associar, ao menos não de forma

direta, a proliferação das macrófitas como sendo decorrentes principalmente de uma

drenagem pluvial urbana. Deve-se lembrar que a drenagem pluvial urbana transporta uma

carga muito maior de nutrientes que os diferentes tipos de uso da terra. É importante

considerar também a retirada periódica das macrófitas ao longo do reservatório pois, tal

medida influencia na quantidade detectada destas nas imagens.

Figura 8. Ocupação urbana nas margens da represa.

5. Considerações finais

Para realizar o presente estudo a principal técnica utilizada foi a composição

“falsa-cor” do satélite Landsat TM e ETM+ para delimitação das áreas com macrófitas no

reservatório de Salto Grande, município de Americana (SP). A composição “falsa-cor”

demostrou ser uma técnica adequada para o objetivo proposto, principalmente pelas

características da banda 4 (infravermelho próximo), na qual a vegetação verde reflete

muita energia, o que facilita o mapeamento desses elementos.

O uso das imagens captadas pelos sensores TM e ETM+ do satélite Landsat foi

satisfatório para objetivos propostos no presente trabalho, visto que elas possuem como

características uma boa resolução espacial, espectral e temporal, além de distribuição

gratuita, o que torna a relação custo-benefício vantajosa ao usuário. Deve-se ressaltar que

o trabalho de campo se torna imprescindível para comprovar e atingir resultados ainda

mais satisfatórios em trabalhos que visam o monitoramento de macrófitas em corpos

d’água.

Diante das análises promovidas neste trabalho as macrófitas podem ser tidas como

bioindicadoras de qualidade ambiental para o reservatório, uma vez que elas revelam as

alterações provocadas, principalmente, pelos diferentes tipos de uso da terra no seu

entorno. Por isso, acredita-se que o presente trabalho possa contribuir no sentido de, por

exemplo, desenvolver modelos para fins de monitoramento do grau de eutrofização das

águas do reservatório da represa de Salto Grande, modelo este que poderá ser utilizado

pela CPFL em suas atividades rotineiras que visam o pleno funcionamento da

hidrelétrica.

6. Referências Bibliográficas

CAPORUSSO, D. ; MATIAS, L.F ; CRUZ, J. R. ; CARVALHO, J. C. B. Avaliação de

imagens sintéticas so satélite CBERS-B (CCD/HRC) para mapeamento do uso da

terra: estudo de caso do entorno da Represa de Salto Grande no município de

Americana (SP). In: XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2009, Natal.

Anais do XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2009, p. 1959-1966.

CARVALHO, J. C. B. ; MATIAS, L. F. Concepções teóricas e metodológicas do

Modelo Digital do Ambiente aplicadas ao Zoneamento Ambiental. In: Simpósio de

Pós-Graduação em Geografia do Estado de São Paulo - SIMPGEO-SP, 2008, Rio Claro-

SP. Simpósio de Pós-Graduação em Geografia do Estado de São Paulo - SIMPGEO-SP,

2008.

DIAS, N. W. ; BATISTA, G. ; TARGA, M. S. Análise da carga de sedimentos da

represa de Paraibuna com base em dados multiespectrais. In: XVI Simpósio

Brasileiro de Recursos Hídricos, 2005, João Pessoa, PB. Anais do XVI Simpósio

Brasileiro de Recursos Hídricos. Rio de Janeiro : ABRH, p. 1-16, 2005.

DIAS, N. W.; BATISTA, G. T ; BARBOSA, C. Sensoriamento Sensoriamento Remoto

para a Caracterização do Aporte de Sedimentos e Compostos Orgânicos da Represa

de Paraibuna, São Paulo. 2006. Relatório Técnico.

DIAS, N. W.; MORAES, E. C. & NOVO, E. M. L. M. Caracterização das Águas da

Represa de Paraibuna com o Uso de Dados Hiperespectrais. In: XIII Simpósio

Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2007, Florianópolis. Anais do XII Simpósio

Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2009, p. 3335-3342.

FONSECA, M. F. Geotecnologias aplicadas ao diagnóstico do uso da terra no

entorno do Reservatório de Salto Grande, município de Americana (SP), como

subsídio ao planejamento territorial . Dissertação (Mestrado em Geografia),

Universidade Estadual de Campinas, Campinas 2008.

GRACIANI, S. D. ; NOVO, E. M. L. M. . Determinação da cobertura de macrófitas

aquáticas em reservatórios tropicais. In: XI SBSR, 2003, Belo Horizonte. Anais XI

SBSR. São Jósé dos Campos : INPE, 2003. p. 2509-2516.

INPE. Catálogo de Imagens LANDSAT. Disponível em: <

http://www.dgi.inpe.br/CDSR/>.

IRRIGART – Engenharia e Consultoria em Recursos Hídricos e Meio Ambiente Ltda.

Plano de gerenciamento integrado para remediação e proteção dos recursos hídricos

da sub-bacia do Atibaia com ênfase no reservatório de Salto Grande – Americana –

SP. Relatório final. 2006, 175 p.

NOVO, E. M. L. M.; LEITE, F. O Sistema de Informações Geográficas do

Reservatório da UHE Barra Bonita. In: VIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento

Remoto, 1996, Salvador. Anais do VIII SBSR, 1996, p. 227-232

PEREIRA, R.; SCHÄFER, A.; WURDIG, N.L. Aplicabilidade de métodos de

sensoriamento remoto na avaliação e monitoramento do estado trófico de lagoas

costeiras do Rio Grande do Sul. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto,

2007, Florianópolis. Anais do XIII Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 2007,

p. 3513-3520.

PUPO, F. V. Município de Americana. In: Cano, W.; Brandão, C. A. - Coords. A Região

Metropolitana de Campinas: urbanização, economia, finanças e meio ambiente. v. 1

Unicamp, Campinas. 2002.