Categoria: Dissertações

MAPEAMENTO DA COBERTURA DA TERRA COM APRENDIZADO DE MÁQUINA E APLICAÇÕES NO MONITORAMENTO DE LAGOS ARTIFICIAIS

O mapeamento do uso e cobertura da terra possui diversas aplicações e uma grande importância para questões ambientais e hidrológicas. No Estado de Mato Grosso, foram construídas usinas hidrelétricas ao longo do rio Teles Pires que acarretaram modificações expressivas no uso e cobertura do solo, em busca de um mapeamento acurado neste tipo de área, este trabalho avaliou diferentes modelos de classificação de imagens de satélite. Foram utilizadas imagens multiespectrais dos satélites Landsat-8 e Sentinel-2, e classificadores de Aprendizado de Máquina como o SVM, RF, KNN e LDA. O pré-processamento das imagens foi feito por meio do Google Earth Engine. As amostras foram criadas utilizando o software QGIS, as classificações
foram executadas no software R. A avaliação de desempenho considerou a acurácia balanceada e o índice F-Score para cada modelo. O melhor modelo para classificar imagens do Sentinel-2 foi o SVM e para o Landsat-8 foi o RF. Além de prover informações para classificação de uso do solo em áreas semelhantes e servirem de arcabouço para estudos futuros na região, os resultados mostraram um cenário preocupante na área da UHE Colíder por conta da expansão de área alagada e perda de vegetação, e um cenário mais positivo na UHE Sinop, com recuperação de vegetação nas margens do reservatório.

Palavras-chaves: aprendizado de máquina; uso e cobertura do solo; classificação supervisionada; mudanças de cobertura do solo.

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PEGADA HÍDRICA DA PRODUÇÃO DE GRÃOS EM POLOS DE IRRIGAÇÃO DO CERRADO E DA TRANSIÇÃO CERRADO – AMAZÔNIA DE MATO GROSSO, BRASIL

O setor agrícola brasileiro é um segmento muito expressivo quanto à utilização dos recursos hídricos, principalmente no Estado de Mato Grosso, que abriga um dos maiores polos de irrigação do país, em regiões caracterizadas pelos biomas Cerrado e Amazônia. Visto que os recursos hídricos são finitos e sua utilização é intensiva, a quantificação do uso da água pela agricultura pode contribuir para a adoção de políticas públicas de gestão de recursos hídricos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estimar a Pegada Hídrica da soja sequeiro, milho safrinha e feijão de inverno no bioma Cerrado e na transição Cerrado – Amazônia do Estado de Mato Grosso. As Pegadas Hídricas verde e azul foram obtidas utilizando a evapotranspiração
da cultura para calcular a demanda hídrica, enquanto a Pegada Hídrica cinza foi calculada com parâmetros de taxa de aplicação de fertilizante nitrogenado nas culturas e sua lixiviação no solo. Na área de Cerrado a média da Pegada Hídrica para as culturas de soja, milho e feijão foram
de, respectivamente, 1.486 m3/ton., 1.016 m3/ton. e 2.084 m3/ton. Na transição Cerrado – Amazônia, a média da soja correspondeu a 1.476 m3/ton., o milho foi de 1.052 m3/ton. e o feijão 1.898 m3/ton. O indicador de Pegada Hídrica contribui com informações sobre como ocorre a apropriação da água destinada para o cultivo de grãos resultando em um valor que serve para analisar a sustentabilidade dos usos da água.

Palavras-chaves: gestão de recursos hídricos; evapotranspiração; produtividade.

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DIAGNÓSTICO AMBIENTAL DE UMA MICROBACIA URBANA COMO INSTRUMENTO DE EDUCAÇÃO AMBIENTAL

Impactos ambientais resultantes do desmatamento, falhas no planejamento e no saneamento, construções irregulares e excesso de impermeabilização são recorrentes em muitas cidades no mundo e no Brasil, em particular, a exemplo da área metropolitana de Cuiabá. Em busca de soluções conjuntas para esses problemas ambientais e sociais, a partir de 1970 iniciaram-se os diálogos entre os países em busca de opções para resolver as adversidades. Considerando esta problemática, vislumbra-se na Educação Ambiental (EA) um importante caminho para buscar soluções para essas questões ambientais. Neste sentido, o presente estudo objetivou propiciar aos alunos do 9o ano do ensino fundamental, da Escola Estadual Porfiria Paula de Campos em Várzea Grande (MT), localizado nessa área metropolitana, um conhecimento integrado dos aspectos sociais e ambientais de uma microbacia urbana, possibilitando uma reflexão sobre as causas e consequências dos problemas, que fazem parte da realidade dos alunos e, apontando alternativas de solução. Esse estudo foi desenvolvido com o método VERAH (Vegetação – V, Erosão – E, Resíduos – R, Água – A e Habitação – H), de pesquisa-ação e interdisciplinar, que é uma ferramenta para a realização de um diagnóstico ambiental, no caso realizado microbacia do córrego Água Limpa, contribuinte do rio Cuiabá e situado na área urbana de Várzea Grande. Foram realizadas vivências de campo na microbacia, em maio e setembro/22. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas: Etapa 1: Aplicação de um questionário, preparação para as atividades em campo e aulas teóricas; Etapa 2: Vivência em campo: levantamento dos cinco temas do VERAH na microbacia. Os resultados alcançados indicam que o método adotado permitiu a investigação do grau de degradação do córrego, suas causas e consequências e, serviu como caminho para educação ambiental, permitindo a vinculação com os conteúdos escolares e com a realidade dos alunos.

Palavras–chave: Educação ambiental; qualidade da água; poluição urbana; resíduos sólidos; ensino fundamental.

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Avaliação de risco ecológico de pesticidas para organismos aquáticos em três microbacias da bacia hidrográfica do rio São Lourenço-MT

Mato Grosso é um dos principais consumidores de pesticida e maior potência em produção agrícola no Brasil, tendo como as principais culturas plantadas a soja, o milho e o algodão. O uso intensivo dessas substâncias, nas lavouras, pode ocasionar a presença de resíduos que, eventualmente, podem atingir níveis tóxicos para os organismos vivos. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi avaliar o risco ao ambiente aquático em águas superficiais de três microbacias, na Bacia do Rio São Lourenço, localizadas nos Bmunicípios de Campo Verde, Jaciara e Rondonópolis, com base em dados secundários obtidos de um monitoramento. A avaliação de risco foi baseada em dados de pré-registro (testes de ecotoxicidade) e de pós-registro (concentrações ambientais). As concentrações e frequências de detecção dos pesticidas foram utilizadas para determinar a exposição dos organismos aquáticos, seguida de comparação com parâmetros ecotoxicológicos para três níveis tróficos: algas, invertebrados aquáticos e peixes, a partir dos quais foi calculado o Quociente de Risco, conforme recomenda a Comissão Europeia. Os dados do monitoramento foram obtidos usando as técnicas de amostragem pontual e passiva. A amostragem pontual permitiu detecção de 18 pesticidas enquanto a passiva apresentou maior número de pesticidas detectados (24), porém em concentrações menores. Os pesticidas mais detectados foram atrazina, metolacloro, carbofurano, malationa, carbendazim e ciproconazol. Os pesticidas detectados em concentrações maiores foram carbendazim (6,0 μg L-1), malationa (0,59 μg L-1), carbofurano (0,56 μg L-1) e atrazina(1,3 μg L-1). Na avaliação de risco ecológico, verificou-se RQ >1 para sete pesticidas, quando consideradas as concentrações extremas com baixa frequência, devido a eventos pontuais não persistentes, portanto não havendo indicação de efeitos de longo prazo. Analisando as propriedades físicas e ecotoxicológicas dos pesticidas não foi possível afirmar a existência de risco para 5 pesticidas (carbendazim, clorimurom etílico, carbofurano, piraclostrobina e teflubenzuron) que apresentaram RQ >1, entretanto observou-se que clorpirifós e malationa apresentaram risco potencial para os organismos aquáticos nas três regiões de estudo, ainda que também com baixa frequência.

Palavras-chave: rio São Lourenço; quociente de risco; ecotoxicologia; águas superficiais.

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Síntese de Hidrocarvão a partir da Casca do Fruto de Bocaiuva e sua Aplicação na Remoção de Diuron de Água Contaminada.

O controle químico por meio de herbicidas potencializa o manejo integrado de plantas daninhas/espontâneas, de maneira a reduzir os custos de produção e aumentar a produtividade por área. Dentre os herbicidas utilizados, por sua eficiência no controle de plantas daninhas em grandes culturas, está o diuron. Do ponto de vista ambiental o diuron é altamente persistente. Tendo em vista o fato de os contaminantes emergentes serem altamente prejudiciais, novas tecnologias eficientes, sustentáveis e de baixo custo para a remoção desse contaminante do ambiente são necessárias. Neste estudo, hidrocarvão foi sintetizado a partir da casca do fruto da bocaiuva, caracterizado e aplicado na remoção de diuron de água contaminada por meio do processo de adsorção para verificar sua eficiência. A influência do pH inicial da solução foi avalidado e observou-se que houve maior adsorção em pH 4. Concentração do hidrocarvão em 4,0 g L-1 proporcionou uma remoção de 67,8%, durante o tempo de contato foi observado que nos primeiros 20 minutos houve uma rápida adsorção do herbicida e foi gradualmente desacelerando até o t = 150 min. A temperatura no processo de adsorção foi avaliada, sendo que a melhor condição estudada foi em 30°C, nesta temperatura a capacidade máxima de adsorção foi estimada em 10,06 mg g-1 , e pH 4,0. O modelo cinético de pseudossegunda ordem e o modelo de isoterma de Langmuir forneceram os melhores ajustes aos dados de adsorção. A energia de ativação calculada pelo modelo de isoterma de Dubinin-Radushkevich foi de 7,805 kJ mol-1 , indicando que um processo físico é responsável pela adsorção do diuron no hidrocarvão. Os parâmetros termodinâmicos (ΔH < 0 e ΔG > 0) sugeriram que o processo de adsorção é exotérmico e não espontâneo. Os resultados obtidos neste trabalho indicaram que o hidrocarvão derivado da casca do fruto da bocaiuva pode ser um adsorvente alternativo para a remoção do herbicida diuron da água.

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REMOÇÃO DE FÁRMACOS DE ÁGUAS RESÍDUÁRIAS POR BIOCARVÃO E CARVÃO ATIVADO

Contaminantes emergentes são compostos orgânicos de origem natural ou sintética, detectáveis em diversas matrizes aquáticas. Ocorrem geralmente em concentrações traços e devido a efeitos adversos que podem causar aos seres vivos representa motivo de preocupação. As principais fontes de contaminação são os efluentes domésticos e industriais in natura ou tratados. As estações de tratamento de águas e efluentes não são eficientes na remoção desses contaminantes. Tendo em vista esse cenário, nesse estudo foram utilizados biochar de capulho de algodão (BCA) e carvão ativado pulverizado de coco babaçu (CAP) para remoção de cafeína e ibuprofeno respectivamente, por meio da adsorção. Esta dissertação foi estruturada em dois capítulos, composta inicialmente por uma revisão bibliográfica geral do tema, seguida pelo capítulo I que descreve a adsorção de cafeína por biochar de capulho de algodão. O capítulo II discorre a remoção de ibuprofeno por carvão ativado pulverizado de coco babaçu. Em ambos os capítulos foram avaliados a influência do pH inicial da solução, concentração dos materiais adsorventes, tempo de contato e temperatura no processo de adsorção; os materiais adsorventes foram caracterizados por meio das técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier e microscopia de varredura eletrônica. O pH não influenciou na adsorção da cafeína e do ibuprofeno. O modelo de pseudosegunda ordem e o modelo de isoterma de Langmuir apresentaram os melhores ajustes aos dados de adsorção testados com biochar e carvão ativado. Os parâmetros termodinâmicos apontaram que a adsorção de cafeína pelo biochar é exotérmica, espontânea e favorável, por outro lado, os parâmetros termodinâmicos da adsorção de ibuprofeno, pelo carvão ativado, indicaram que este processo é endotérmico e não espontâneo. Estes dados demonstram que ambos os materiais adsorventes são alternativos na remoção de cafeína e ibuprofeno e possíveis outros fármacos.

Palavras-chave: Adsorção; biocarvão; carvão ativado; fármacos.

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Gestão e Gerenciamento de Recursos Hídricos no Estado de Mato Grosso

A água é recurso essencial para vida, no entanto, é limitada, e em diversas regiões do planeta já são observados conflitos devido a sua escassez. O presente trabalho objetiva apresentar um cenário geral da gestão e gerenciamento dos recursos hídricos no Brasil, sobretudo no Estado de Mato Grosso. São apresentadas as principais características dos recursos hídricos do Estado e os aspectos legais relacionados ao assunto, abordando as mudanças institucionais ocorridas pela implementação da nova Política Estadual de Recursos Hídricos, instituída pela Lei no 11.088/2020. Apresenta-se um arranjo hierarquizado para o Sistema Estadual de Recursos Hídricos, baseado na sua estrutura, competências e articulação e exibe uma proposta de arranjo de entidades para a execução dos instrumentos da Política Estadual de Recursos Hídricos de Mato Grosso. Conclui-se que houve avanço na atualização da Política Estadual de Recursos Hídricos, com a inclusão e fortalecimento de entes e instrumentos, no entanto, percebe-se que Mato Grosso ainda necessita evoluir e consolidar os mesmos para que haja sua implementação.

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Metodologia de avaliação de cenários de usos de recursos hídricos frente a áreas prioritárias de conservação

Visto o crescente número de conflitos pelos usos múltiplos da água, temos que as simulações de cenários possibilitam uma melhor formulação estratégica para gestão deste recurso por meio de indicadores de desempenho, relacionando-os com as percepções de causa e efeito. O presente trabalho tem o objetivo de propor uma metodologia para identificar e definir áreas passiveis de intervenção em relação aos usos dos recursos hídricos. Como metodologia será efetuado a sobreposição de mapas em ambiente SIG, dos usos consuntivos, não consuntivos dos recursos hídricos, com áreas de especial atenção socio-econômico-ambiental, dentre elas: Unidades de Conservação, Terras Indígenas, Áreas Prioritárias para Conservação da Biodiversidade. Este trabalho aplicado a unidades de planejamento possibilita os setores estratégicos e órgãos de meio ambiente executar uma gestão e gerenciamento mais coerente, atendendo o maior número de instrumentos ambientais, de recursos hídricos e socioeconômicos. Assim, será aplicada a metodologia para um cenário de arquétipos, possibilitando a análise para a tomada de decisão por meio dos órgãos gestores, como uma ferramenta de planejamento dos usos múltiplos dos recursos hídricos e naturais de forma racional.

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Análise de Pontos de Captação de Água Superficial para Supressão de Incêndios Florestais em Nova Ubiratã/MT

Incêndios florestais são considerados uma das maiores ameaças para as florestas da Amazônia, sendo importante entender como e onde ocorrem com maior frequência e quais os principais métodos de supressão. Conhecer a localização de pontos para a captação de água, auxilia na ação de supressão de incêndios florestais, tendo impacto direto no intervalo de tempo de transporte e no custo da operação. Este estudo fornece uma avaliação abrangente da dinâmica temporal dos focos de calor e do impacto da mudança de uso e cobertura do solo (LULC), associados as condições de infraestrutura de transporte e a vazão dos cursos d ́água, para determinar pontos de captação de água superficial para a supressão de incêndios florestais no município de Nova Ubiratã/MT. A expansão agrícola do município cresceu 492% de 1998 a 2020. Encontramos forte correlação entre o número anual de focos de calor e a redução anual da área de floresta, indicando que em 80% das vezes, quanto maior for a redução de área de floresta, maior o número de focos de calor registrado, sendo possível relacionar o desmatamento a ações antrópicas. Os focos de calor ocorreram principalmente no mês de setembro, coincidindo com o período proibitivo de queimadas e com as menores vazões registradas durante o período de estiagem. A análise de oferta e demanda de água dos cursos hídricos, foi realizada utilizando a vazão de referência, que corresponde a vazão disponível em 95% do tempo (Q95), além dos dados de captação de água superficial para irrigação, aquicultura e dessedentação animal. Em nosso estudo, identificamos quarenta pontos de captação de água superficial, com vazão e acesso satisfatório para o abastecimento de caminhões pipas. Esta abordagem pode ser aplicada em outras escalas espaciais oferecendo ferramentas para as autoridades locais nas ações de planejamento, tomada de decisão e alocação de recursos no combate a incêndios florestais e na gestão de recursos hídricos.

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Influência das Barragens nas Seções Fluviais a Jusante de Reservatórios em Rios Tropicais da Zona de Transição Cerrado Brasileiro-Amazônia

As usinas hidrelétricas são hoje a principal fonte de geração de energia elétrica no Brazil. A construção de uma barragem e formação de um reservatório sempre perturba as condições naturais de um curso d’água. Reservatórios retém os sedimentos afluente devido à redução de velocidade da corrente. De acordo com a teoria de “rios famintos”, para compensar a perda em sedimentos, rios podem começar a escavar os próprios canais a jusante do reservatório. Estudamos 6 casos de barragens/reservatórios da zona de transição Cerrado- Amazônia a fim de verificar se a instalação da barragem modifica a morfologia dos canais a jusante do barramento em razão da erosão ocasionada por modificação da dinâmica de escoamento no canal. Para tanto foram levantando em campo a batimetria, a velocidade e os sedimentos em suspensão em seções de canal de rio a jusante e montante de duas barragens. Dados secundários dos mesmos parâmetros em 4 outras barragens desta zona foram também obtidas. Não se observou redução consistentes de sedimentos em suspensão ou de velocidade da água nas seções a jusante de barragens após a construção destas. No entanto a maioria dos cursos d’água das UHEs avaliadas apresentou erosão das seções de canais de jusante do barramento. Estes resultados sugerem que a construção de hidrelétricas nem sempre causaram erosões a jusante das barragens em estudo e que este fenômeno não foi claramente associado a redução de carga em suspensão ou alteração da velocidade da água a jusante do barramento.

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