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Revista Brasileira de Geociências Cássia de Ávila Ribeiro Junqueira et al. 39(3): 507-518, setembro de 2009 Arquivo digital disponível on-line no site www.sbgeo.org.br 507 Identificação do potencial de contaminação de aquíferos livres por vinhaça na bacia do Ribeirão do Pântano, Descalvado (SP), Brasil Cássia de Ávila Ribeiro Junqueira 1 , Vitor Eduardo Molina Junior 1 , Luiz Fernando Lossardo 1 , Bruna da Cunha Felicio 1 , Orlando Moreira Junior 1 , Regina Célia Foschini 1 , Rodolfo Moreda Mendes 2 & Reinaldo Lorandi 3 Resumo Este trabalho tem o objetivo de identificar o potencial de contaminação de aquíferos livres na região da Bacia Hidrográfica do Ribeirão do Pântano (BHRP), no município de Descalvado/SP, causado pela utilização da vinhaça aplicada diretamente no solo através da técnica de fertirrigação na cultura de cana-de-açúcar. A vi- nhaça, apesar de possuir muitos atributos positivos para o solo, é um elemento com alto poder poluente, estimado em cerca de cem vezes maior que o do esgoto doméstico. Neste sentido, o artigo visa a aplicar um procedimento metodológico para elaboração de uma carta de potencial de contaminação dos aquíferos livres por vinhaça, rea- lizado em função da análise dos componentes e atributos do meio físico da região estudada, organizado em um ambiente de Sistema de Informações Geográficas (SIG). Os resultados obtidos neste trabalho apontaram que a maioria das áreas onde ocorre o cultivo de cana-de-açúcar, e em que supostamente acontece aplicação da vinha- ça no solo, localiza-se em regiões com altos potenciais de contaminação dos aquíferos livres. Palavras-chave: contaminação por vinhaça, aquíferos livres, bacia do Ribeirão do Pântano, Sistemas de Infor- mações Geográficas (SIG). Abstract Identification of the contamination potential of free aquifers by vinasse in the Ribeirão do Pântano drainage basin in Descalvado (SP), Brazil. The work reported here involved the identification of the contamination potential of free aquifers in the region of the Ribeirão do Pântano Drainage Basin (RPDB) in the municipality of Descalvado, state of São Paulo, Brazil, resulting from the direct application of vinasse on soil through the fertirrigation technique used in sugarcane cultivation. Although it offers many positive attributes for the soil, vinasse is a highly polluting element, with a pollutant effect estimated to be 100-fold higher than that of domestic sewage. This paper, therefore, reports on the application of a methodological procedure for mapping the potential contamination of free aquifers by vinasse, based on the analysis of the components and attributes of the physical environment of the region under study, and organized in a geographic information system (GIS) environ- ment. The results obtained in this study indicate that most of the areas that are under sugarcane cultivation, and where vinasse is presumably applied to the soil, are areas with high potential for contamination of free aquifers. keywords: contamination by vinasse, free aquifers, Ribeirão do Pântano drainage basin, Geographic Informa- tion Systems (GIS). 1 - UFSCAR, Universidade Federal de São Carlo, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana – PPGEU, São Carlos (SP), Brasil. E-mails: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] 2 - Instituto Geológico, São Paulo (SP), Brasil. E-mail: [email protected] 3 - UFSCAR, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos (SP), Brasil. E-mail: [email protected] grande vantagem no emprego da vinhaça no solo, por meio de fertirrigação, é que ela pode substituir em gran- de parte os nutrientes da adubação mineral, sendo que vários trabalhos mostram aumento de produtividade da cana-de-açúcar devido à sua aplicação. O benefício imediato decorrente do uso racio- nal desse resíduo nas lavouras canavieiras se dá pelo aumento da produtividade, que ocorre com mais inten- sidade em solos mais pobres e em regiões mais secas, e inclui-se aqui a economia de fertilizantes. Entretan- to, mesmo com os efeitos benéficos da vinhaça no solo sabe-se que, quando aplicada em altas taxas, conduz a efeitos indesejáveis, como o comprometimento da qua- lidade da cana para produção de açúcar, poluição do INTRODUÇÃO O crescimento populacional do nos- so planeta e a necessidade por energia para a indústria e o comércio têm aumentado gradativamente, e as reservas de petróleo, principal fonte de energia do modelo de desen- volvimento atual, estão chegando ao fim. Aliado a estes fatores o aquecimento global, provocado pela emissão de gases do efeito estufa, é ainda um agravante à procura de soluções. Assim, várias instituições de pesquisa e ensino estão trabalhando em busca de outras fontes de energia, de preferência, renováveis. Uma das alternativas de uso de energia limpa que é sucesso no Brasil é o álcool, um biocombustível produzido a partir da cana-de-açúcar. No processo de fabricação do álcool extrai-se um subproduto muito rico em nutrientes: a vinhaça. A

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  • Revista Brasileira de Geocincias Cssia de vila Ribeiro Junqueira et al. 39(3): 507-518, setembro de 2009

    Arquivo digital disponvel on-line no site www.sbgeo.org.br 507

    Identificao do potencial de contaminao de aquferos livres por vinhaa na bacia do Ribeiro do Pntano, Descalvado (SP), Brasil

    Cssia de vila Ribeiro Junqueira1, Vitor Eduardo Molina Junior1, Luiz Fernando Lossardo1, Bruna da Cunha Felicio1, Orlando Moreira Junior1, Regina Clia Foschini1,

    Rodolfo Moreda Mendes2 & Reinaldo Lorandi3

    Resumo Este trabalho tem o objetivo de identificar o potencial de contaminao de aquferos livres na regio da Bacia Hidrogrfica do Ribeiro do Pntano (BHRP), no municpio de Descalvado/SP, causado pela utilizao da vinhaa aplicada diretamente no solo atravs da tcnica de fertirrigao na cultura de cana-de-acar. A vi-nhaa, apesar de possuir muitos atributos positivos para o solo, um elemento com alto poder poluente, estimado em cerca de cem vezes maior que o do esgoto domstico. Neste sentido, o artigo visa a aplicar um procedimento metodolgico para elaborao de uma carta de potencial de contaminao dos aquferos livres por vinhaa, rea-lizado em funo da anlise dos componentes e atributos do meio fsico da regio estudada, organizado em um ambiente de Sistema de Informaes Geogrficas (SIG). Os resultados obtidos neste trabalho apontaram que a maioria das reas onde ocorre o cultivo de cana-de-acar, e em que supostamente acontece aplicao da vinha-a no solo, localiza-se em regies com altos potenciais de contaminao dos aquferos livres.

    Palavras-chave: contaminao por vinhaa, aquferos livres, bacia do Ribeiro do Pntano, Sistemas de Infor-maes Geogrficas (SIG).

    Abstract Identification of the contamination potential of free aquifers by vinasse in the Ribeiro do Pntano drainage basin in Descalvado (SP), Brazil. The work reported here involved the identification of the contamination potential of free aquifers in the region of the Ribeiro do Pntano Drainage Basin (RPDB) in the municipality of Descalvado, state of So Paulo, Brazil, resulting from the direct application of vinasse on soil through the fertirrigation technique used in sugarcane cultivation. Although it offers many positive attributes for the soil, vinasse is a highly polluting element, with a pollutant effect estimated to be 100-fold higher than that of domestic sewage. This paper, therefore, reports on the application of a methodological procedure for mapping the potential contamination of free aquifers by vinasse, based on the analysis of the components and attributes of the physical environment of the region under study, and organized in a geographic information system (GIS) environ-ment. The results obtained in this study indicate that most of the areas that are under sugarcane cultivation, and where vinasse is presumably applied to the soil, are areas with high potential for contamination of free aquifers.

    keywords: contamination by vinasse, free aquifers, Ribeiro do Pntano drainage basin, Geographic Informa-tion Systems (GIS).

    1 - UFSCAR, Universidade Federal de So Carlo, Programa de Ps-graduao em Engenharia Urbana PPGEU, So Carlos (SP), Brasil. E-mails: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] - Instituto Geolgico, So Paulo (SP), Brasil. E-mail: [email protected] - UFSCAR, Universidade Federal de So Carlos, So Carlos (SP), Brasil. E-mail: [email protected]

    grande vantagem no emprego da vinhaa no solo, por meio de fertirrigao, que ela pode substituir em gran-de parte os nutrientes da adubao mineral, sendo que vrios trabalhos mostram aumento de produtividade da cana-de-acar devido sua aplicao.

    O benefcio imediato decorrente do uso racio-nal desse resduo nas lavouras canavieiras se d pelo aumento da produtividade, que ocorre com mais inten-sidade em solos mais pobres e em regies mais secas, e inclui-se aqui a economia de fertilizantes. Entretan-to, mesmo com os efeitos benficos da vinhaa no solo sabe-se que, quando aplicada em altas taxas, conduz a efeitos indesejveis, como o comprometimento da qua-lidade da cana para produo de acar, poluio do

    INTRODUO O crescimento populacional do nos-so planeta e a necessidade por energia para a indstria e o comrcio tm aumentado gradativamente, e as reservas de petrleo, principal fonte de energia do modelo de desen-volvimento atual, esto chegando ao fim. Aliado a estes fatores o aquecimento global, provocado pela emisso de gases do efeito estufa, ainda um agravante procura de solues. Assim, vrias instituies de pesquisa e ensino esto trabalhando em busca de outras fontes de energia, de preferncia, renovveis. Uma das alternativas de uso de energia limpa que sucesso no Brasil o lcool, um biocombustvel produzido a partir da cana-de-acar.

    No processo de fabricao do lcool extrai-se um subproduto muito rico em nutrientes: a vinhaa. A

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    lenol fretico e at para a salinizao do solo.Pode-se considerar tambm que, de maneira ge-

    ral, a cada safra o valor de rea de fertirrigao das usi-nas aumenta, mostrando a preocupao das usinas com o uso racional da vinhaa, buscando maior rendimen-to agrcola e reduo no uso de fertilizantes qumicos, bem como uma adequao de dose de vinhaa que no cause prejuzo ao meio ambiente.

    Entretanto, a expanso das reas de plantao de cana-deacar, devido demanda do uso do lcool na matriz energtica brasileira e a utilizao da vinhaa para a fertirrigao podem acarretar grandes impactos ambientais se no forem realizados em reas planejadas.

    A possibilidade de expanso das reas de cul-tivo de cana-de-acar em reas que antes eram desti-nadas a outras atividades leva a necessidade de estudos da adequabilidade dessas novas reas em relao ao potencial de contaminao da vinhaa (subproduto da fabricao do lcool) nos aquferos livres.

    Este artigo visa, a partir do estudo das caracters-ticas do meio fsico da regio da Bacia Hidrogrfica do Ribeiro do Pntano (BHRP) localizada no municpio de Descalvado/SP, a identificar os potenciais de contamina-o dos aquferos livres, causados pela aplicao de vinha-a nas reas de cultivo de cana-de-acar e solo exposto.

    O geoprocessamento uma ferramenta ampla-mente utilizada nos estudos de impactos no meio fsico. Neste trabalho foi utilizado o software SPRING, verso 5.0.1, como Sistema de Informaes Geogrficas SIG, para a implantao e manipulao de banco de dados geogrficos, e no qual foram comparados dois mtodos diferentes para o cruzamento dos dados: o Booleano e o Processo Analtico Hierrquico (AHP).

    Caracterizao da rea de estudo A BHRP uma sub-bacia do rio Mogi-Guau, que engloba parte dos municpios de Analndia, Descalvado e So Carlos (SP) e localiza-se entre as coordenadas UTM 7552000mS / 7596000mS e 212000mW / 232000mWGr, no datum SAD 69 e fuso 23, perfazendo uma rea total com cerca de 393Km.

    A rede de drenagem que constitui a BHRP forma vales mais profundos na regio de cabeceira e tende a formar plancies de inundao medida que se aproxima do rio Mogi-Guau. As altimetrias variam entre 540 e 1040m compondo um desnvel de 500m e apresentando variadas formas de relevo como plancies, colinas, mor-rotes e cuesta, alm de reas cnicas como a cachoeira do Pntano. Segundo Mendona & Danni-Oliveira (2007), na regio da BHRP predomina o subtipo Clima Tropical mido-Seco com um a trs meses de seca.

    De acordo com Ross e Moroz (1997), a BHRP encontra-se localizada na Bacia Sedimentar do Paran (morfoestrutura), englobada pelas seguintes unidades morfoesculturais: Planalto Ocidental Paulista (Planalto Residual de So Carlos e Patamares Estruturais de Ri-beiro Preto) e Depresso Perifrica Paulista (Depres-so Mogi-Guau). Os tipos de solos predominantes na BHRP so: latossolo roxo, latossolo vermelho escuro, latossolo vermelho amarelo, podzlico vermelho ama-relo, terra roxa estruturada, areias quartzozas profun-

    das, solos litlicos e solos hidromrficos (BRASIL-EMBRAPA, 1999).

    Geologicamente, as unidades litoestratifigrficas aflorantes na BHRP ocorrem nas seguintes caractersti-cas: Quaternrio, Formao Santa Rita do Passa Quatro, Formao Itaqueri, Formao Serra Geral e Intrusivas Bsicas, Formao Botucatu e Formao Pirambia.

    Em relao explorao dos recursos hdricos subterrneos, nota-se que na bacia essa explorao tem ocorrido de modo intenso, sendo que tanto o abaste-cimento das reas urbanas quanto o das propriedades rurais tm-se utilizado da perfurao de poos semiar-tesianos, sem que haja um acompanhamento das condi-es de utilizao e explorao desses recursos (Bertu-ga-Cerqueira 1999 apud Moreira 2002).

    Quanto ao uso do solo, as principais formaes vegetais que compem a regio estudada correspondem ao cerrado, mata mesfila (mata estacional semidec-dua) e mata ciliar, restando apenas alguns remanes-centes que se encontram dispersos em manchas relativa-mente isoladas na regio central da matriz de ocupao agropecuria (Fig. 1). A figura 2 mostra a distribuio espacial dos temas cana-de-acar e solo exposto nos limites da bacia, destacando apenas as reas de cultivo de cana-de-acar (8222,00 ha, 20,9%) e das parcelas de solo exposto (1489,75 ha, 3,8%), no qual devido s suas localizaes prximas a canaviais, estima-se que esto sendo preparadas para o cultivo de cana-de-acar.

    Caractersticas da vinhaa A vinhaa, principal efluente das destilarias de lcool, tambm conhecida por restilo, vinhoto ou vinhote, conforme encontrado na literatura clssica, resulta na proporo entre 10 a 18 litros por litro de lcool produzido e sua composio varia em funo da natureza da matria-prima e da ope-rao dos aparelhos de destilao. Pela grande quan-tidade gerada de vinhaa para a produo do lcool, e aumento da produo deste (Brasil 2007) a disposio final desse lquido residual se constitui, entre outros, em um problema ambiental.

    A vinhaa possui valor fertilizante, sendo rico em potssio, clcio, magnsio, enxofre e micronu-trientes (Guagnoni et al. 2003). Ela possui, porm, um alto poder poluente, cerca de cem vezes maior que o do esgoto domstico (Silva et al. 2007), decorrente do elevado teor de matria orgnica, baixo pH, elevada corrosividade, altos ndices de demanda bioqumica de oxignio (DBO), em torno de 20.000 a 35.000 mg/l e elevada temperatura na sada dos destiladores, entre 85 e 90 C (Rossetto 1987). considerada altamente no-civa fauna, flora, microfauna e microflora das guas doces, alm de afugentar a fauna martima que procura a costa para desova. Possui ainda problemas de insalu-bridade, como mau cheiro devido formao de gases decorrentes da decomposio anaerbia, alm de agra-var o problema da malria, por eliminao de peixes larvfagos e aumento na quantidade de pernilongos, e tambm contribui para o aparecimento de endemias, como a amebase e a esquistossomose (Cruz 1991).

    At a dcada de 1970, segundo Cruz (op. cit.)

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    Cssia de vila Ribeiro Junqueira et al.

    & Casarini (2008), o principal destino da vinhaa era o lanamento in natura em corpos dgua, causando a mortandade de peixes e outros organismos aquticos. Este fato se agravou com a criao do Pr-lcool em 1975, havendo um aumento na produo do lcool e conseqentemente da vinhaa, agravando ainda mais a poluio dos recursos hdricos.

    Em razo desse impacto mais visvel, essa for-ma de disposio do resduo foi proibida pelas portarias n 323, de 29 de novembro de 1978, e n 158, de 03 de novembro de 1980, do extinto Ministrio do Interior, obri-gando as indstrias a optarem por outras formas de des-

    carte.A partir dessa proibio, a disposio da vinha-

    a passou a ser geralmente efetuada no solo, na maio-ria das vezes por fertirrigao, atravs de caminhes-tanque e sistemas de irrigao por asperso e sulcos de infiltrao (Vieira 1986). Assim, aps o surgimento do Pr-lcool a aplicao da vinhaa diretamente no solo se intensificou, pois o lcool passou a ser produzido em grande escala, gerando maiores quantidades do resduo (Brito & Rolin 2005).

    Em muitos casos essa forma de disposio da vinhaa ocorreu sem critrios definidos, causando im-

    Figura 1 - Mapa do Uso do Solo da BHRP.

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    pactos na qualidade do solo e das guas subterrneas. Estudos sobre a poluio gerada por esse resduo s fo-ram desenvolvidos a partir da dcada de 80, pois at ento apenas os benefcios da vinhaa na fertirrigao eram comentados.

    A respeito dessa prtica de destinao da vinha-a, o estado de So Paulo, por meio da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB), edi-tou, em dezembro de 2006, a Norma Tcnica P4.231 (So Paulo 2006) que tem por objetivo estabelecer os critrios e procedimentos para o armazenamento, trans-porte e aplicao da vinhaa em solo agrcola.

    Esta norma prev que seja feito anualmente um Plano de Aplicao da Vinhaa, onde so exigidas a ca-racterizao dos dados fsicos e a quantificao das ta-xas indicativas de dosagem a serem aplicadas. Entretan-to, nesta norma no foi previsto um estudo do potencial de contaminao de aquferos, este estudo facilitaria os locais de implantao de poos para o monitoramento da percolao do fluido referido, identificando prefe-rencialmente nos locais onde h maior probabilidade de alterao da qualidade.

    Vrios autores, entre eles Cunha et al. (1981), salientam a conduo de vrios estudos sobre a disposi-

    Figura 2 - Mapa das reas com atividades de cultivo de cana-de-acar e solos ex-postos.

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    Cssia de vila Ribeiro Junqueira et al.

    o da vinhaa no solo. Esses estudos enfocam princi-palmente os efeitos no pH do solo, propriedades fsico-qumicas e seus efeitos na cultura da cana-de-acar, mas poucos avaliaram o real potencial poluidor da vi-nhaa sobre o solo e o lenol fretico.

    Lyra et al. (2003) aludem que a aplicao de vinhaa na fertirrigao de canaviais minimiza o poten-cial poluidor do resduo, porm, nas condies de seus estudos, essa minimizao no garantiu o atendimento a todos os parmetros de qualidade exigidos pelo Con-selho Nacional do Meio Ambiente (Brasil 2005), afe-tando a qualidade da gua do lenol fretico.

    A aplicao de altas taxas de vinhaa no solo conduz a efeitos indesejveis, como o comprometi-mento da qualidade da cana para produo de acar, poluio do lenol fretico e salinizao do solo. Nes-se cenrio, alguns estudos, entre eles o de Ribas et al. (2008), buscam melhores formas de disposio do res-duo em solo agrcola, atravs de seu tratamento prvio.

    Embora ainda haja limitao na bibliografia so-bre os efeitos da vinhaa no solo e nas guas subterr-neas, os autores Silva et al. (2007) afirmam que poss-vel verificar que os resultados so bastante variveis em razo da grande diversidade de solos e composio das vinhaas. Os autores verificaram tambm que as chances de contaminao de guas subterrneas pela vinhaa de-vem estar relacionadas ao tipo e condies do solo local, alm da profundidade do lenol fretico, proximidade de nascentes e intensidade da atividade vegetal na rea.

    Assim, seguindo o procedimento metodolgico deste trabalho, a avaliao do potencial contaminao

    do aqufero livre por vinhaa dever ser realizada em funo dos componentes ambientais, material inconsoli-dado, substrato rochoso, gua e relevo da rea estudada.

    MATERIAIS E MTODOS A metodologia utilizada para a elaborao da carta de contaminao dos aqufe-ros livres por vinhaa foi adaptada de Zuquette & Gan-dolfi (2004), os quais propuseram uma metodologia para a elaborao da carta de potencial de risco contami-nao das guas subterrneas por fertilizantes. Fazendo uma analogia entre fertilizantes e vinhaa foi possvel o ordenamento das reas, categorizando sua potencialida-de como pertencente s classes de potencial: baixo, in-termedirio e alto; gerando informaes sobre quais as reas entre os dois municpios apresentam maior risco de sofrerem contaminao das guas subterrneas.

    Para a realizao deste trabalho foram utiliza-dos os bancos de dados cartogrficos temticos elabo-rado por Moreira (2002) e Moraes & Lorandi (2009), na escala 1:50.000, organizado em ambiente de Sistema de Informaes Geogrficas SIG, utilizando-se o sof-tware SPRING, verso 5.0.1 e dois mtodos diferentes para o cruzamento dos dados: o Booleano e o Processo Analtico Hierrquico (AHP).

    Os componentes e atributos do meio fsico con-siderados, bem como os valores delimitadores das clas-ses de susceptibilidade, esto demonstrados na tabela 1.

    Anlise booleana A anlise booleana considera para cada varivel um nvel de evidncia, cujas combina-es desses nveis elaboram uma hiptese. As opera-

    Componentes AtributosClasses

    Baixo Intermedirio Alto

    MateriaisInconsolidados

    TexturaArgilosa

    (%argila > 35)Mdia/Argilosa

    (15

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    es booleanas ocorrem por meio de comparao ou lgica, sendo que neste caso, foram aplicados operado-res lgicos (AND), a partir de imagens binrias, para o cruzamento dos mapas fazendo uma interseco dos atributos no qual os cruzamentos foram realizados par a par (Tab. 2).

    Segundo Leite (2005), o mtodo booleano de processamento rpido, simplificado e de fcil execu-o, porm limita o processo decisrio comparao de apenas dois critrios.

    O mapa de uso do solo reclassificado foi uti-lizado como uma mscara para a seleo do potencial de contaminao de aqufero pela vinhaa, apenas nas reas onde h cultivo de cana-de-acar ou solo expos-to, visto que no se tem uma classificao mais apurada deste ltimo tema em funo da sazonalidade do plan-tio de cana-de-acar.

    Tcnica de processo analtico hierrquico (AHP) Quando se tm diferentes fatores que con-tribuem para uma deciso e deseja-se verificar qual a contribuio relativa de cada um desses fatores, Saaty, citado por Cmara et al. (1996), props uma tcnica de escolha baseada em comparao pareada, estabelecendo critrios de importncias relativas ao relacionamento en-tre os fatores, em funo de uma escala pr-estabelecida.

    Em AHP decompem-se hierarquicamente os atributos envolvidos em nveis sucessivos (Ehrlich s.d.) e estes so comparados aos pares, destacando que os julgamentos das comparaes paritrias so baseados em experincia, intuio e tambm em dados fsicos (PUC-Rio s.d.).

    Para Saaty (1990 e 2003), a teoria reflete o m-todo natural de funcionamento da mente humana, isto , diante de um grande nmero de elementos (controlveis

    ou no), a mente os agrega em grupos segundo proprie-dades comuns. O crebro repete esse processo e agrupa novamente os elementos em outro nvel mais elevado, em funo de propriedades comuns existentes nos gru-pos de nvel imediatamente abaixo. A repetio dessa sistemtica atinge o nvel mximo quando este represen-ta o objetivo do nosso processo decisrio. E, assim, formada a hierarquia, por nveis estratificados.

    Segundo Samizava et al. (2008), o processo de ponderao pelo mtodo AHP oferece a possibilidade de compensao de uma varivel com a outra, por grau de importncia relativa, o que torna possvel a gerao de novos cenrios para um mesmo objetivo com a re-viso e alterao da matriz de comparao pareada. Ainda, o mesmo autor comenta que a anlise multicri-terial utilizando AHP reduz a subjetividade, uma vez que esta est ligada ao conhecimento emprico do usu-rio ao atribuir valores de importncia relativa entre as variveis na matriz de comparao pareada.

    Assim, para este trabalho, foi proposta a hierar-quizao e atribuio de critrios de comparao entre atributos apresentados na tabela 3.

    Para a obteno do produto cartogrfico, que considera a influncia relativa de cada atributo no re-sultado final, utilizou-se o software para AHP Expert Choice, verso Trial, para obteno dos pesos relativos, visto que o SPRING possui uma limitao ao operar apenas cinco atributos por vez. Ainda, com a pondera-o de pesos acima descrita, obteve-se razo de con-sistncia igual a 0.05, valor abaixo de 0.10, limite con-siderado na literatura para aceitao da matriz (Saaty apud Corseuil; Campos 2007).

    Aps a obteno dos pesos relativos de cada atributo, foi realizada operao de lgebra de mapa uti-lizando a programao LEGAL do SPRING, na qual foi obtida a carta de potencial de contaminao do ma-nancial subterrneo por vinhaa aplicando AHP.

    Lgica fuzzy A lgica fuzzy pode ser vista como uma generalizao da lgica booleana convencional. A grande diferena entre as duas est no fato de a lgica fuzzy permitir certo grau de incerteza, isto , ela aceita a noo de parcialmente verdadeiro ou parcialmente fal-so (Zimmermann 1987).

    As operaes de classificao contnua utili-zam tcnicas fundamentadas em noes de conjuntos nebulosos (fuzzy) para efetuar anlises sobre os dados espaciais considerando suas variaes transicionais, e elaborar documentos cartogrficos com dados repre-sentados em formato numrico (Silva 2005).

    Sui (1992) ressalta que a utilizao da lgica fu-zzy permite acrescentar detalhes de transio gradual, re-duzindo assim a perda de informaes relacionadas com as atividades de cada parcela analisada, possibilitando uma identificao mais analtica destas unidades.

    De forma mais objetiva e preliminar, a lgica fuzzy pode ser definida como sendo uma ferramenta ca-paz de capturar informaes vagas, em geral descritas em linguagem natural e convert-las para um formato numrico, de fcil manipulao pelos computadores de

    Tabela 2 - Cruzamentos com operador booleano l-gico interseco.

    Cruzamento Resultado

    Alto com Alto Alto

    Alto com Intermedirio Alto

    Alto com Baixo Intermedirio

    Intermedirio com Alto Alto

    Intermedirio com Intermedirio Intermedirio

    Intermedirio com Baixo Baixo

    Baixo com Alto Intermedirio

    Baixo com Intermedirio Baixo

    Baixo com Baixo Baixo

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    Cssia de vila Ribeiro Junqueira et al.

    hoje em dia (Zadeh & Jamshidi, 1997). Em outras pa-lavras, estes correspondem a documentos em formato numrico, nos quais os atributos, fenmenos ou proces-so retratados apresentam distribuio contnua, o que permite caracterizar situaes de gradao entre esses.

    O conjunto fuzzy uma generalizao do con-junto ordinrio. definido a partir de um domnio con-tnuo, com graus de pertinncia variando de 0 a 1 ou 0 a 255, aps a normalizao. O processo de normaliza-o , na sua essncia, idntico ao processo introduzido pela lgica fuzzy, segundo a qual um conjunto de valo-res expressos numa dada escala convertido em outro comparvel, expresso em uma escala normalizada. Se-gundo Zadeh (1965), a teoria do conjunto fuzzy , em suma, o passo seguinte de aproximao entre a preciso da matemtica clssica e a impreciso do mundo real.

    Para a normalizao dos critrios, vrias funes podem ser utilizadas e dentre as funes de pertinncia ao conjunto fuzzy esto Sigmoidal, J-Shaped, Linear e User-Defined (Zadeh 1965, Eastman 1997, Ramos & Mendes 2001). Em alguns sistemas de informaes ge-ogrficas essa lgica j est implementada em rotinas computacionais denominadas mdulos fuzzy.

    Neste artigo a normalizao em fuzzy foi re-alizada no software Idrisi 3.2 e as funes utilizadas foram linear para declividade e escoamento superficial e sigmoidal para os demais atributos. O uso destas fun-es baseou-se em Calijuri et al. (2002). Aps esta nor-

    malizao foi aplicada a tcnica AHP com os mesmos pesos estipulados anteriormente.

    RESULTADOS E DISCUSSES Todas as tcnicas utilizadas resultaram em uma carta de potencial de con-taminao do aqufero livre por vinhaa, utilizando-se como atributos fsicos a textura, a permeabilidade, a mineralogia de argilominerais, a espessura, a litologia, a profundidade do substrato, a profundidade do nvel dgua, a infiltrao e a declividade.

    Para a anlise booleana foi produzida a carta apresentada na figura 3 e a distribuio espacial de clas-ses observada na figura 5.

    Da tcnica AHP foram obtidos os seguintes valores de pesos para os atributos: 0,274 para perme-abilidade, 0,234 para textura, 0,189 para espessura, 0,105 para profundidade do nvel dgua, 0,072 para infiltrao, 0,049 para litologia, 0,034 para profun-didade do substrato rochoso, 0,024 para declividade e 0,018 para mineralogia. Os produtos obtidos pela aplicao da tcnica AHP podem ser observados na figura 4 e na figura 6, que representa a distribuio de reas de acordo com as classes de potencial de contaminao.

    Para a lgica fuzzy foi produzida a carta apresentada na figura 7 e a distribuio espacial de classes observada na figura 8. Nesta carta foi aplicada a normalizao e posteriormente aplicada

    Tabela 3 - Comparao pareada entre os atributos.

    Perm Text Espes ProfNA Infilt Litol ProfSR Decliv Miner

    Perm 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    Text 1 2 3 4 5 6 7 8

    Espes 1 2 3 4 5 6 7

    ProfNA 1 2 3 4 5 6

    Infilt 1 2 3 4 5

    Litol 1 2 3 4

    ProfSub 1 2 3

    Decliv 1 2

    Miner 1/2 1

    Perm = Permeabilidade;Text = Textura;Espes = Espessura;ProfNA = Profundidade do Nvel dgua;

    Infilt = Infiltrao;Litol = Litologia;ProfSR = Profundidade do substrato rochoso;Decliv = Declividade;Miner = Mineralogia.

    Parmetros para Comparao Pareada - Importncia

    1 3 5 7 9

    Igual Moderada Essencial Demonstrada Extrema

    2, 4, 6 e 8: valores intermedirios entre julgamento

  • Identificao do potencial de contaminao de aquferos livres por vinhaa na bacia do Ribeiro do Pntano, Descalvado (SP), Brasil

    514 Revista Brasileira de Geocincias, volume 39 (3), 2009

    a tcnica AHP com os mesmo valores de pesos da etapa anterior.

    Em funo dos resultados obtidos pela apli-cao das tcnicas acima citadas observa-se que o resultado da tcnica fuzzy a mais restritiva, seguida da AHP e anlise Booleana, visto que a porcentagem do tema alto maior (75%>72% > 35%) e no tema baixo menor as outras tcnicas (7% < 13% < 22%). Ainda da observao da figura 4 verifica-se que a maioria das reas atualmente usadas para o cultivo de cana-de-acar ou solo exposto, sujeitas utiliza-

    o de vinhaa para fertirrigao, situa-se em regies de alto risco de contaminao do aqufero livre.

    CONCLUSES O trabalho, embora focado nas reas de cana-de-acar e solo exposto, possibilita um melhor ordenamento territorial para as demais reas da bacia visando precauo de contaminao do aqufero li-vre em reas de mudana de cultura, visto que a anlise deste trabalho contemplou toda a rea da BHRP. Ainda, fornece subsdios para uma pr-anlise de um plano de ordenamento do territrio rural para estabelecimento da

    Figura 3 - Resultado da anlise Booleana.

  • Revista Brasileira de Geocincias, volume 39 (3), 2009 515

    Cssia de vila Ribeiro Junqueira et al.

    cultura de cana-de-acar e uso da fertirrigao com vi-nhaa.

    No aspecto do mtodo AHP, o grau de incon-sistncia encontrado indica a consistncia da matriz, no necessariamente a aderncia realidade. Porm, importante um conhecimento emprico do usurio de forma que subsidie a atribuio dos pesos relativos en-tre as variveis, o que determina a aderncia do mtodo mais prximo possvel realidade.

    Figura 4 - Resultado da anlise Booleana em porcen-tagem.

    Figura 5 - Resultado da AHP.

  • Identificao do potencial de contaminao de aquferos livres por vinhaa na bacia do Ribeiro do Pntano, Descalvado (SP), Brasil

    516 Revista Brasileira de Geocincias, volume 39 (3), 2009

    Figura 7 - Resultado da Fuzzy - AHP.

    Figura 6 - Resultado da AHP em porcentagem. Figura 8 - Resultado da Fuzzy - AHP em porcentagem.

  • Revista Brasileira de Geocincias, volume 39 (3), 2009 517

    Cssia de vila Ribeiro Junqueira et al.

    Ao comparar esta tcnica com a anlise Booleana, foi observado que a tcnica AHP se mostrou mais conser-vadora, entretanto este parecer est intrinsecamente ligado ao grau de conhecimento dos especialistas do meio fsico.

    H, porm, uma crtica quanto a estas duas tcni-cas, pois elas consideram a regio de fronteira como um limite rgido.

    J a lgica fuzzy permitiu a obteno de resul-tados que representam de forma mais adequada o com-portamento de distribuio espacial destes atributos e aspectos. Pois nela clara que a regio de fronteira nebulosa da mesma forma que os atributos analisados se comportam na natureza.

    No que se refere representao espacial de uni-

    dades constituintes de um compartimento do meio, veri-ficou-se que a tcnica fuzzy permite caracterizar e repre-sentar diferentes relaes de transio que uma unidade possa apresentar com as adjacentes. Este aspecto possi-bilita no apenas informar sobre a distribuio espacial de atributo, mas no contexto do processo de obteno de informaes derivada e/ou interpretativas informa que as regies de transio, em funo da intensidade e peso de influncia de cada atributo, podem caracterizar reas que possam vir a merecer anlise mais cuidadosa, pois po-dem caracterizar regies com aspectos de potencialida-des diferentes do restante da unidade, como nos casos de unidades com contatos complexos, ou de unidades com pesos de influncia diferenciados.

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    Manuscrito ID 13487Submetido em 19 de fevereiro de 2009

    Aceito em 18 de agosto de 2009