Análise espacial e temporal de dados físicos e químicos de águas superficiais, por mapas auto organizáveis (SOM)/ Spatial and temporal analysis of physical and chemical data of superficial waters, by self-organizing maps (SOM)

Rita Aparecida Dutra, Efraim Lázaro Reis, César Reis, Paulo Henrique Fidêncio, Clausius Duque Gonçalves Reis, Odilaine Inácio de Carvalho Damasceno

Abstract


O presente trabalho teve como objetivo analisar a variação espacial e temporal de dados físicos e químicos de águas superficiais coletadas em vinte e três locais de amostragem, sendo quinze locais ao longo da sub-bacia do Rio Turvo Sujo e oito locais ao longo da sub-bacia do Ribeirão São Bartolomeu, da Zona da Mata Mineira, durante nove meses de amostragem. Os dados analisados foram níveis de concentração de alguns metais determinados por espectrometria de absorção e emissão atômicas, a capacidade de complexação e a constante de estabilidade condicional do complexo da matéria orgânica dissolvida frente ao cobre(II) por voltametria de redissolução anódica com pulso diferencial e outros parâmetros relevantes à qualidade das águas superficiais. A análise exploratória dos dados obtidos foi realizada aplicando-se os Mapas Auto Organizáveis de Kohonen, cuja principal característica é a formação de um mapa topográfico em um espaço bidimensional dos padrões de entrada em que as localizações espaciais e temporais das amostras no mapa topográfico são indicativas das características estatísticas intrínsecas contidas nos padrões de entrada. Podendo-se, assim, estabelecer modelos de comportamentos sazonais e espaciais dessas bacias hidrográficas.


Keywords


Águas superficiais, Mapas Auto Organizáveis, Análises Espacial e sazonal, Dados Físicos e Químicos.

References


BAIRD, C., Química Ambiental, Porto Alegre, 2a.ed., Bookman, 2002.

BRUNS, R. e FAIGLE, J. F. G. Quimiometria. Química Nova, v. 8, n. 2, p. 84-99, 1985. http://dx.doi.org/10.21577/0100-4042.20170645

BRYAN, S. E.; TIPPING, T.; HAMILTON-TAYLOR, J. Comparison of measured and modelled copper binding by natural organic matter in freshwaters. Comparative Biochemistry and Physiology Part C, 133, 37–49, 2002. https://doi.org/10.1016/S1532-0456(02)00083-2

CLESCERL, L. S.; GREENBERG, A. E.; EATON, A. D.; Standard Methods for the Examination of water and waste water, 20a. Ed., APHA, AWWA, WEF: Washington, 1998.

CORREIA, P. R. M.; FERREIRA, M. M. C. Reconhecimento de padrões por métodos não supervisionados: explorando procedimentos quimiométricos para tratamento de dados analíticos. Química Nova, 30, 481-487, 2007. https://doi.org/10.1590/S0100-40422007000200042

DIAS, G. M. F.; BEVILACQUA, P. D.; BASTOS, R. K. X.; OLIVEIRA, A. A.; CAMPOS, G. M. M. Giardia spp. e Cryptosporidium spp. em água de manancial superficial de abastecimento contaminada por dejetos humano e animal. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, v.60, n.6, 1291-1300, 2008. https://doi.org/10.1590/S0102-09352008000600001

FIDÊNCIO, P. H.; RUISANCHEZ, I.; POPPI, R. J. Application of artificial neural network for the classification of soils from São Paulo state using near infrared spectroscopy. Analyst, 126, 12, 2194-2200, 2001. https://doi.org/10.1039/b107533k

GARNIER, C., MOUNIER, S., BENAÏM, J. Y. Influence of dissolved organic carbon content on modeling natural organic matter acid–base properties. Water Research, 38, 3685–3692, 2004. https://doi.org/10.1016/j.watres.2004.05.019

GUIBAUD, G.; TIXIER, N.; BOUJU, A.; BAUDU, M. Use of a polarographic method to determine copper, nickel and zinc constants of complexation by extracellular polymers extracted from activated sludge. Process Biochemistry, 39, 833–839, 2004. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(03)00190-0

KOHONEN, T. Essentials of the self-organizing map. Neural Networks, 37, 52-65, 2013. https://doi.org/10.1016/j.neunet.2012.09.018

LABORATORY OF COMPUTER AND INFORMATION SCIENCE. SOM Toolbox 2.0. Disponível em: http://www.cis.hut.fi/somtoolbox/. Acesso em: 10 abril de 2021.

LUBAL, P., SIROKY, D., FETSCH, D. e HAVEL, J., The acidobasic and complexation properties of humic acids study of complexation of Czech humic acids with metal ions, Talanta, 47, 401-412, 1998. https://doi.org/10.1016/S0039-9140(98)00143-X

MATH WORKS, Matlab, MathWorks, Natick, MA, 1993.

MENDONÇA, E. S.; SILVA, A. C.; FONTES, M. P. F.; REIS, E. L. Fractal dimension of humic acids as influenced by complex formation. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 35, 2745-2755, 2004. https://doi.org/10.1081/CSS-200036433

MICROCAL, Origin 9.0, Microcal, Northampton, MA, 2013.

NUNES, D. G.; SILVA, D. D.; MATOS, A. T. Índice de qualidade da água em trechos do Rio Turvo Sujo, Viçosa – MG. Revista de Engenharia na agricultura, v.19, p.459-468, 2011. https://doi.org/10.13083/reveng.v19i5.334

PESAVENTO M., ALBERTI, G. Determination of the complexing properties of drinking waters toward copper (II) and aluminium (III) by ligand titration. Wat. Res., 34, 4482-4492, 2000. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00218-9

PORTES, R. C.; BEZERRA, N.R.; SILVA, C. H. C.; SPINOLA, D. N.; FERNANDES FILHO, E. I.; VIERA, C. A. O.; BASTOS, R. K. X.. Determinação da fragilidade ambiental da bacia hidrográfica do Ribeirão São Bartolomeu, Viçosa-Minas Gerais, Brasil, através de Geoprocessamento e análise multicritério. In: 12º Encuentro de Geográfos da América Latina, 2009, Montevideo. 12° EGAL, 2009.

REIS, E. L.; EIRAS, S. P.; FARIA, L. C.; BATISTA, C. M.; BRUNS, R. E. Distribuição de Cu, Zn, Mn e B no Feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.): aplicação de Métodos Estatísticos Multivariados. Ceres, 223, 195-207, 1992. http://www.ceres.ufv.br/ojs/index.php/ceres/article/view/2019/64

SARATHY, V., ALLEN, H. E. Copper complexation by dissolved organic matter from surface water and wastewater effluent. Ecotoxicology and Environmental Safety, 61, 337-344, 2005. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2005.01.006

TADINI, A. M.; GARBIN, E. V.; BISINOTI, M. C. Variabilidade espacial e temporal de parâmetros físico-químicos nos rios Turvo, Preto e Grande/Brasil. Química Nova, 33, 1831-1836, 2010. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422010000900002

VESANTO, J; HIMBERG, J.; ALHONIEMI, E.; PARHANKANGAS, J. Self-organizing map in Matlab: the SOM Toolbox. Proceedings of the MatLab DSP Conference, Espoo, Finlandia, 35-40, 1999.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv7n6-251

Refbacks

  • There are currently no refbacks.