Mudanças na cor da água relacionadas a mineração em rios da Amazônia sul ocidental observadas por satélite

Abstract

Diante da relevância dos recursos hídricos, é fundamental o seu monitoramento. Considerando as dimensões das bacias brasileiras, principalmente as amazônicas, torna-se viável o uso de ferramentas de sensoriamento remoto, que permitem o acompanhamento de qualidade das águas superficiais, particularmente características de cor e sólidos totais. Os componentes presentes na água alteram a sua reflectância, de acordo com suas características, permitindo um estudo e rastreio das qualidades. O trabalho teve objetivo principal identificar alterações na cor da água em rios da Amazônia Sul Ocidental, nas sub-bacias dos Rio Ji-Paraná, Canumã e Amaná, mapeando as evidências das interações e os impactos da mineração e garimpo. Por meio dos ângulos de refletância e comprimento de onda dominante, para duas sub-bacias do Rio Madeira, Rio Ji-Paraná e Canumã (controle), e sub-bacia do Trombetas Rio Amaná, e seus afluentes com mais de 30 metros de largura. Compreendendo a formação da cor das águas da bacia e a influência de atividades mineiras, e antrópicas. Como metodologia, foram utilizadas as ferramentas de sensoriamento remoto Qgis e Google Earth Engine - GEE, associadas à dados de satélite Landsat 5, 7 e 8. Códigos e rotinas foram elaborados no GEE e RStudio para obtenção das bandas RGB, ângulos e coordenadas cromáticas (hue angle), os dados após tratados no Qgis, foram elaborados cartogramas com os principais resultados de cor em escala Forel-Ule (FU). Os dados fornecidos pelo MapBiomas foram utilizados para compreender o cenário atual da mineração na região. Foram obtidas condições de solo exposto para os anos entre 1994 e 2020, por meio da equação BSI onde as áreas de solo nu podem ser distintas das áreas de floresta. Foi realizada uma análise estatística dos valores médios dos comprimentos de onda dominantes, e nos dados de material em suspensão fornecidos pela ANA, para verificar se as variações são significativas entre 1994 e 2021. Como resultados foram observadas alterações de comprimentos de onda médios (cor), para maior nas bacias do Ji-paraná, e Amaná, as séries históricas elaboradas mostraram as tendencias dos valores médios observadas para as sub- bacias, apresentando crescimento na bacia do Ji-Paraná e Amaná. A espacialização das atividades mineradoras demonstrou presença na sub-bacia do Ji-Paraná, presença substancial na bacia do Amaná, e pouco significativa na sub-bacia do Canumã. Os resultados das equações de solo exposto, demostraram um BSI considerável na bacia do Ji-Paraná que passou por um processo de consolidação da antropização no período analisado entre 1994 e 2021. Para a área do Canumã e Amaná a antropização ainda é pequena, porém presente na bacia. Por meio das análises estatísticas, ficaram demonstradas alterações significativas para maiores comprimentos médios de onda dominante na maioria dos trechos da bacia do Ji-Paraná e Amaná, enquanto que para o Rio Canumã as alterações foram para menores comprimentos e sua maioria. A metodologia e ferramentas empregadas mostraram-se adequadas para atingir o objetivo, foram observadas as alterações ocorridas nas bacias, uso e ocupação, atividades econômicas existentes, e as relações possíveis destas com as alterações das qualidades dos recursos hídricos, principalmente dos volumes de sedimentos inorgânicos presentes nos corpos d’água.

Given the relevance of water resources, their monitoring is fundamental. Considering the dimensions of Brazilian basins, especially the Amazonian ones, the use of remote sensing tools becomes viable, allowing for the monitoring of surface water quality, particularly color and total solids characteristics. The components present in water alter its reflectance according to their characteristics, enabling a study and tracking of qualities. The main objective of the work was to identify changes in water color in rivers of the Southwest Amazon, in the sub-basins of the Ji-Paraná, Canumã, and Amaná Rivers, mapping evidence of interactions and impacts of mining. Through reflectance angles and dominant wavelength, for two sub-basins of the Madeira River, Ji-Paraná and Canumã (control), and the Trombetas River Amaná sub-basin, and its tributaries with widths exceeding 30 meters. Understanding the formation of water color in the basin and the influence of mining and anthropogenic activities. As methodology, the remote sensing tools QGIS and Google Earth Engine (GEE) were used, associated with Landsat 5, 7, and 8 satellite data. Codes and routines were developed in GEE and RStudio to obtain RGB bands, angles, and chromatic coordinates (hue angle). After processing in QGIS, cartograms were developed with the main color results in Forel-Ule (FU) scale. Data provided by MapBiomas were used to understand the current mining scenario in the region. Conditions of exposed soil were obtained for the years between 1994 and 2020, through the BSI equation where bare soil areas can be distinguished from forest areas. A statistical analysis of the mean values of dominant wavelengths and suspended material data provided by ANA was performed to verify if the variations are significant between 1994 and 2021. As results, changes in average wavelengths (color) were observed, mostly increasing in the Ji-Paraná and Amaná basins. Historical series showed trends in average values observed for the sub-basins, presenting growth in the Ji-Paraná and Amaná basins. The spatialization of mining activities demonstrated presence in the Ji-Paraná sub-basin, substantial presence in the Amaná basin, and little significance in the Canumã sub-basin. The results of exposed soil equations showed a considerable BSI in the Ji-Paraná basin, which underwent a process of anthropization consolidation in the analyzed period between 1994 and 2021. For the Canumã and Amaná areas, anthropization is still small but present in the basin. Through statistical analyses, significant changes were demonstrated for higher mean dominant wavelengths in most stretches of the Ji- Paraná and Amaná basins, while for the Canumã River, the changes were mostly towards smaller wavelengths. The methodology and tools employed proved adequate to achieve the objective, observing changes in the basins, land use and occupation, existing economic activities, and their possible relationships with changes in water resource qualities, especially inorganic sediment volumes present in water bodies.