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Aplicação da análise estatística multivariada no estudo da qualidade da água subterrânea

Resumo

A explotação racional e sustentável dos recursos hídricos se torna atualmente cada vez mais importante, tendo em vista que a sociedade convive com diversos e grandes desafios, principalmente aqueles referentes a crescente demanda de água em quantidade e qualidade como consequência do aumento da taxa de crescimento populacional, implantação de indústrias, acréscimo da pegada hídrica, produção de alimentos e, enfim, desenvolvimento, especialmente em áreas de escassez, como em regiões áridas e semiáridas, como no caso específico da área de estudo. Como a utilização das águas subterrâneas para fins diversos também está condicionada a qualidade, neste trabalho desenvolveu-se uma metodologia utilizando a técnica da análise fatorial, associada a análise de agrupamento multivariada, objetivando dar suporte à gestão hidroqualitativa. Foram identificadas similaridades entre atributos físico-químicos capazes de explicar possíveis processos responsáveis pela qualidade das águas, tomando como estudo de caso o município de Fortaleza, Ceará. A análise fatorial aplicada a atributos físico-químicos identificou três componentes responsáveis por aproximadamente 86% da variância total. O primeiro como indicador de salinidade e poluição (K+ , Ca+2, Mg2+, N-NO3 – , dureza, condutividade elétrica (CE) e sólidos totais dissolvidos (STD)); o segundo, como indicador de alcalinidade (pH, bicarbonato e alcalinidade); e o terceiro, como indicador de salinidade (Cl- , Na+, CE e STD). A análise de agrupamento multivariada por componente, apresentou três grupos identificados por amostras com diferentes faixas de concentrações.

Introdução

A crescente demanda de água como consequência do aumento da taxa de crescimento populacional, da necessidade de produção de mais alimentos e crescimento do setor industrial, além da deterioração qualitativa dos recursos hídricos superficiais, torna a água subterrânea um patrimônio de valor imensurável, capaz de funcionar como reserva estratégica e influenciar decisivamente no desenvolvimento político-socioeconômico de qualquer comunidade (CAVALCANTE, 1998).

O estudo qualitativo das águas subterrâneas tem uma importância considerável, principalmente nas regiões semiáridas do Nordeste brasileiro, onde é necessário resolver o problema da localização e aproveitamento da água em condições de ser utilizada pela população (POHLING et al., 1981). Deve ser considerado que parte da água utilizada para uso doméstico na área de estudo é subterrânea, principalmente aquelas oriundas de chafarizes e que abastecem, principalmente, a população carente de Fortaleza, que recorre a eles por ser uma opção mais econômica que a rede de abastecimento público do estado, porém com alguns poços se encontrando com instalações sanitárias precárias, podendo ocasionar a contaminação da água subterrânea.

Segundo Santos (2008), a qualidade da água subterrânea é avaliada por sua composição e pelo conhecimento dos efeitos que podem causar os seus constituintes.

A análise estatística multivariada é uma ferramenta importante na manipulação e interpretação de dados com muitas variáveis. Através do uso dessa ferramenta é possível agrupar variáveis similares, investigar a dependência entre variáveis agrupadas, relacionar variáveis observadas objetivando predizer uma ou mais variável, além de construir testes de hipóteses (FERREIRA, 1996).

Segundo Hair et al. (2005), este tipo de análise permite reduzir a informação contida em um número de variáveis originais em um conjunto menor de variáveis estatísticas (fatores) com perda mínima de informação. Possibilita, ainda, identificar as variáveis que são responsáveis pela dispersão das observações e evidenciar possíveis agrupamentos, de acordo com seu grau de similaridade ou dissimilaridade (ANDRADE et al., 2003; ANDRADE, 2010; FERNANDES, 2010; SALGADO et al., 2011). Por meio das componentes principais, é possível selecionar aquelas características de maior participação em cada componente e definir as características físico-químicas da água que deverão ser monitoradas reduzindo-se, assim, os custos com análises de características de menor importância na qualidade das águas.

Pelos resultados obtidos em diversas pesquisas, a mesma se apresenta como uma eficiente ferramenta em estudos na qualidade da água subterrânea (VIDAL e KIANG, 2002; BRITO et al., 2006; CLOUTIER et al.; 2008, MACHADO et al., 2008; FERNANDES, 2010; ALMEIDA et al., 2015). Neste sentido, esse trabalho objetiva identificar a similaridade das variáveis determinantes da qualidade das águas subterrâneas no município de Fortaleza identificando possíveis processos hidrogeoquímicos, utilizando a técnica da análise fatorial associada a análise de agrupamento multivariada.

Autores: Maria da Conceição Rabelo Gomes e Itabaraci Nazareno Cavalcante.

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