Análise espacial e temporal de dados fisicos e químicos de águas superficiais, das sub-bacias do rio Turvo Sujo e do ribeirão São Bartolomeu, por quimiometria

Abstract

Este trabalho teve como objetivo analisar a variação espacial e temporal de dados físicos e químicos de águas superficiais coletadas em 23 pontos, sendo 15 pontos ao longo da sub-bacia do Rio Turvo Sujo e 8 pontos ao longo da sub-bacia do Ribeirão São Bartolomeu, da zona da mata mineira durante nove meses de amostragem. Os dados físico-químicos foram obtidos: pela quantificação de alguns metais pesados em forma de traço por espectrometria de absorção e emissão atômica; pela determinação da capacidade de complexação e constante de estabilidade condicional do complexo da matéria orgânica dissolvida frente ao cobre por voltametria de redissolução anódica com pulso diferencial e obtenção de parâmetros relevantes à qualidade das águas superficiais. A análise exploratória dos resultados obtidos foi realizada aplicando métodos quimiométricos como: a análise de componentes principais (PCA), que objetiva-se reduzir a dimensão do conjunto de dados original mantendo o máximo de informação possível; a análise por agrupamento hierárquico (HCA) tem por finalidade organizar as amostras em grupos baseando-se na similaridade entre as amostras de mesmo grupo e na dissimilaridade entre amostras de grupos diferentes, calculando as distâncias euclidianas entre cada amostra e a aplicação de rede de Kohonen - mapas auto organizáveis(SOM) tem como principal característica a formação de um mapa topográfico, em um espaço bidimensional, dos padrões de entrada no qual as localizações espaciais das amostras na grade são indicativas das características estatísticas intrínsecas contidas nos padrões de entrada. Podendo, assim, estabelecer modelos de comportamentos sazonais e locais desta bacia hidrográfica.

This study aims to analyze the spatial and temporal variation of physical and chemical data of surface water collected at 23 local points where 15 of them along the sub-basin of the Turvo Sujo river and 8 along the sub-basin of the São Bartolomeu stream. The sampling was collected during nine months in the region known as Zona da Mata Mineira at the Minas Gerais state, Brasil. The physical-chemical data were analyzed for: the quantification of heavy metals in trace form by absorption spectrometry and atomic emission; determination of the capacity of complexation of the organic by the conditional constant stability in the presence of copper using stripping analysis of anodic voltammetry with differential pulse, and to obtain relevant parameters concerning the quality of surface waters. The exploratory analysis of the chemical data was performed applying chemometric methods as Principal Component Analysis (PCA), which aims reduction of the size of the original data set keeping as much information as possible; the Hierarchical Cluster Analysis (HCA) which has the purpose of organizing the samples into groups based on similarities between samples of the same group and dissimilarities between samples from different groups. The Euclidean distances are calculated between each sample and the application of the Kohonen network Self Organizing Maps (SOM) has the main characteristic of forming a two-dimensional topographic map of the standard input pattern in which samples of spatial locations in the grid are indicative of the intrinsic statistical characteristics from the standard input pattern. In this way models of seasonal and local behavior of this watershed basin can thus be establised.