Diante do agravo da condição das águas, tanto em qualidade e quantidade, há urgência de se controlar não somente a poluição hídrica pontual, mas também a de origem difusa, que é aquela distribuída ao longo da superfície do solo por inúmeros agentes poluidores, e que afluem aos corpos dágua, preferencialmente, por ocasião dos eventos de precipitação. Esse trabalho teve como objetivo proceder à simulação da poluição difusa hídrica gerada na bacia do Córrego do Mineirinho, São Carlos SP, por meio de dois modelos hidrológicos: SWMM (Storm Water Management Model) e L-THIA (Long Term Hydrologic Impact Assessment), que foram comparados quanto ao volume de escoamento e produção de cargas anuais de poluição difusa. Foram exploradas as vantagens e desvantagens encontradas na aplicação de cada modelo, em três cenários de uso e ocupação do solo de base, atual e futuro. O mapa de uso e ocupação foi construído por meio de identificação visual de imagem digital de satélite e vetorização manual das feições. Pode-se dizer que, em relação às estimativas de escoamento superficial e das cargas difusas, ambos os modelos perceberam alteração drástica de volume entre o cenário de base e o atual, enquanto que, entre este cenário e o futuro, também houve aumento, mas não da monta do que ocorreu entre os cenários anteriores. De maneira geral, o SWMM sobrestimou os resultados do L-THIA, exceto para o cenário de base. Os modelos produziram variações distintas nas respostas, sendo que, pelo SWMM, os impactos no volume de escoamento e na produção cargas devidos à mudança do uso do solo foram mais elevados. Fica evidente a necessidade de dados observados se para efetuar uma calibração dos modelos visando a uma maior correspondência entre os resultados modelados e a realidade da bacia. Conforme os resultados obtidos, para modelagem em as bacias desprovidas de dados observados e para fins de planejamento e estimativas preliminares, recomenda-se optar pelo modelo L-THIA, por ser mais simples e por requerer menos dados de entrada, já que a maior quantidade de parâmetros exigidos por modelos mais complexos, que devem ser objeto de calibração, pode levar a maiores incertezas. / The aggravation of the water condition concerning both quality and quantity has led to an urgent need of monitoring, not only point sources, but also diffuse sources of pollution. The latter is distributed over the soil surface by numerous polluting agents and flows to the water bodies during precipitation events. In this context, this dissertation deals with the simulation of diffuse water pollution generated in Mineirinhos stream basin, São Carlos SP, by using two hydrological models: SWMM (Storm Water Management Model) and LTHIA (Long-Term Hydrologic Impact Assessment), which were compared in terms of volume flow and annual loads of diffuse pollution. The advantages and disadvantages encountered in the application of each model were explored in three land use scenarios: baseline, current and future. The land use maps were elaborated through the visual identification of a satellite image and manual vectorization of the features. Both models drastically changed the runoff and diffuse loads between the baseline and current scenarios, whereas, between current and future scenarios, the increase was not so high. In general, SWMM overestimated the results of L-THIA, except for the baseline scenario. The models produced different variations in their responses, and the SWMM highly impacted on the volume flow and loads. The need for monitored data to calibrate models was evident, so that a greater correspondence between the modeled results and the reality of the basin could be achieved. The results allowed to concluding that L-THIA is recommended for an ungauged basin, as it is simpler, and more complex models, with a greater number of parameters, may lead to greater uncertainties.

A redução dos impactos da poluição difusa é ainda pouco explorada no Brasil, havendo ausência de critérios legais quanto à sua mitigação. Contudo, na esfera científica o seu impacto é reconhecido. Seguindo evidências de que há uma carência no tratamento de poluição difusa no país, este trabalho se propõe a analisar wetlands construídas como medidas de controle de poluição difusa, através de modelagens, para 4 áreas na bacia do córrego do Mineirinho. A exploração dessa proposta se deu por três abordagens paralelas. Na primeira, as wetlands foram projetadas para tratar o escoamento superficial de uma chuva crítica, de 61 minutos. Na segunda abordagem, foi utilizada uma chuva crítica de 24 horas de duração. Na terceira, utilizou-se o índice de precipitação anual. O escoamento superficial foi calculado conforme os coeficientes de runoff. Atribuíram-se valores de concentrações médias de evento para DBO e Fósforo aos tipos de uso e ocupação, obtendo-se concentrações médias nas águas pluviais a serem tratadas. O modelo P-k-C* foi empregado na primeira e terceira abordagens, para dimensionar os sistemas com base no desempenho de remoção de cargas. Os resultados obtidos demonstraram a aptidão dos sistemas em reduzir cargas e/ou concentrações na bacia, apresentando como principal limitação técnica o espaço demandado para sua implantação. Houve influência majoritária da infiltração na remoção de cargas, que agiu em conjunto com o decaimento de poluentes ao longo dos sistemas. Na primeira abordagem, o modelo P-k-C* apresentou limitações em prever o desempenho dos sistemas por não comportar vazões variáveis. A segunda abordagem foi a mais simples, baseada apenas no armazenamento do evento crítico, entretanto, há uma carência de relações empíricas traçadas experimentalmente para prever seu desempenho. A terceira abordagem se mostrou a mais adequada ao modelo P-k-C*, podendo ser aprimorada de duas formas: adaptações nas constantes cinéticas ou vazões equivalentes, a fim de descrever uma média anual de desempenho. Concluiu-se que wetlands construídas demonstram potencial para o tratamento de poluição difusa, porém há uma necessidade de estudos a fim de se adaptar as ferramentas de modelagem disponíveis. / Nonpoint source pollutions impacts are still a rarely explored theme in Brazil, in which there are no legal criteria for its treatment. Although, in the scientific sphere its impacts are well known. Following evidence that there is a lack of nonpoint source pollution treatment in Brazil, this study proposes to analyze constructed wetlands as a nonpoint source pollution control measure, through modelling, for four different areas in the Mineirinho stream watershed. This proposal was explored through three different approaches. At first, the wetlands were designed to threat a critic rainfall for flood estimation, with detailed hydrographs. On the second approach, the wetlands were design to fully contain a 24-hour critic rainfall. On the third approach, the wetlands were designed to treat the average annual rainfall. The runoff volumes were estimated by runoff coefficients, and event mean concentrations for BOD and TP were assigned to each source area, resulting in the stormwater quality estimation. The P-k-C* model was applied to calculate systems performance on the first and third approaches. The results showed the aptitude of the systems for reducing loads and concentrations in the watershed, although mainly limited by the availability of areas. Infiltration had a major hole in reducing loads, although there were also significant amounts of pollutant removed by the systems. At the first approach, the P-k-C* model presented limitations on describing stormwater treatment, because of its unsteady and intermittent characteristics. The second approach was the simplest, based on containing the whole runoff volume, but it also showed a lack of studies stablishing empiric relations to estimate its performance. The third approach was the most adequate to the P-k-C* model, which usage could be improved by two adaptations in its parameters: kinetic coefficient adaptations or the adoption of equivalent steady flows, to describe the annual wetland performance. The study concluded that constructed wetlands show great promise for treating nonpoint source pollution in the watershed, but there is a need of more studies to regionalize empiric solutions available in the scientific literature, to apply the designing techniques with greater precision.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This paper aimed to quantify pollutants connected to sediments of different sizes in impermeable surfaces in three sampling campaigns. Dry sediments collections were dane on Marquês do Herval ad Rigoberto Duarte streets, both located on the Cancela Creek basin in Santa Maria county, RS, as well as hidrosedimental monitoring at the drainage system escape on Marquês do Herval St. Dry sediments samples prior to rainfall, as well as surface runoff sediment samples during rainfall, were separated into 4 granulometric bands (≤63μm, 63-250μm, 250-500μm e ≥500μm). Organic pollution, nutrient and heavy metal contents were evaluated for each granulometric band by determining the concentration of the following parameters: oxygen chemical demand, ammonia, nitrite, nitrate, phosphate, sulphate, chloride, fluoride, copper, nickel, zinc and lead. Granulometry lower than 63μm represented on average 2,6% of the total sediment content for Marquês do Herval St. and 3,5% for Rigoberto Duarte St. Granulometry above 250μm represented on average 70% of the sediment content for both streets. Heavy metal samples showed higher concentrations in granulometry below 63μm. In dry sediment samples, the highest sulphate, phosphate and chloride contents were found in granulometry above 500μm. Ammmonia, nitrate, lead and zinc are associated with the 63-250μm granulometric band. / Este trabalho teve como objetivo quantificar os poluentes ligados aos diversos tamanhos de sedimentos em superfícies impermeáveis em três campanhas de amostragem. Foram realizadas coletas de sedimento seco nas ruas Marquês do Herval e Rigoberto Duarte, ambas localizadas na bacia do arroio Cancela no município de Santa Maria-RS; e monitoramento hidrossedimentológico na saída da canalização da rua Marquês do Herval. As amostras de sedimento seco dos dias anteriores a precipitação, bem como as de sedimento ligado ao escoamento superficial, durante a precipitação, foram separadas em 4 faixas granulométricas (≤63μm, 63-250μm, 250-500μm e ≥500μm). Para cada faixa granulométrica foi avaliada a carga de poluição orgânica, de nutrientes e de metais pesados, através da determinação das concentrações dos seguintes parâmetros: demanda química de oxigênio, amônia, nitrito, nitrato, fosfato, sulfato, cloreto, fluoreto, cobre, níquel, zinco e chumbo. A granulometria menor que 63μm representa em média 2,6% da carga total de sedimentos para a rua Marquês do Herval e 3,5% para a rua Rigoberto Duarte. A granulometria maior que 250μm representa em média 70% da carga de sedimentos em ambas as ruas. As amostras de metais pesados apresentaram maiores concentrações na granulometria menor que 63Sm. Nas amostras de sedimento seco, as maiores cargas de DQO, sulfato, fosfato e cloreto foram encontradas na granulometria maior que 500μm. A amônia e o nitrato, chumbo e zinco estão associados a faixa granulométrica de 63-250μm.

As cargas de poluição de origem pontual e difusa são responsáveis pela degradação da qualidade da água de rios, córregos e lagos. A pouca disponibilidade de dados para a aplicação de modelos sofisticados é um obstáculo para a avaliação da poluição difusa no Brasil. Tiveram-se como principais objetivos a realização de pesquisa e aplicação de método simplificado de avaliação de poluição de origem difusa que pudesse subsidiar a gestão e o planejamento dos recursos hídricos, para as condições de poucos dados das bacias hidrográficas brasileiras urbanas, rurais ou mistas. Foram pesquisados e analisados seis métodos e modelos simplificados, tendo sido selecionado para aplicação na bacia do rio Jundiaí (leste do Estado de São Paulo, Brasil) o método do índice de potencial de poluição não-pontual, denominado PNPI. Baseado em Sistema de Informações Geográficas, este método avalia a pressão global exercida pelos diferentes usos da terra da bacia hidrográfica sobre as águas superficiais. A realidade da bacia é representada por poucos dados de entrada frequentemente disponíveis ou de fácil obtenção no Brasil. O PNPI define o potencial poluidor de cada parcela do terreno através da composição de indicadores de uso da terra, de run-off e de distância ao corpo receptor cujos parâmetros provêm da consulta de especialistas que visaram à avaliação integrada deste potencial poluidor. Como resultados da aplicação do método, foram obtidos mapas de classes de propensão à produção de poluição difusa para a situação do ano de 2003 para quatro resoluções diferentes. Foram realizados testes de sensibilidade que permitiram verificar a influência nos resultados dos parâmetros previstos pelo método. Através dos mapas obtidos é possível definir áreas a serem protegidas, de atenção e para controle e recuperação, dispondo-se de um instrumento de orientação ao planejamento territorial e de apoio para hierarquização de áreas a receberem recursos ou definição de áreas prioritárias para alocação de medidas de controle de poluição difusa. / Data availability is a constraint to the application of complex models to the assessment of diffuse pollution in Brazil. The main objectives of this study are identification and application of a simplified methodology for assessment of river pollution originated from non-point sources to help the water resources management and planning in urban and/ or rural brazilian watersheds. Six simplified models and methods were searched and analyzed and the potential non-point pollution index (PNPI) method was selected to application in the Jundiaí river basin (São Paulo State, Brazil). GIS-based, this method assesses the global pressure exerted on rivers and other surface water bodies by non-point sources from different land uses. The physical reality of the watershed is represented by few input data that are often available or easily obtained in Brazil. PNPI defines the potential pollution from each land unit as a function of three indicators land use, run-off and distance from river network whose parameters come from experts consultation in view to assess globally the pollution potential. The output of the calculation is presented in the form of maps, highlighting areas that are more likely to produce pollution for the 2003 situation considering four resolutions. Some tests were made to verify the sensitivity of the results to the used parameters. The maps may be utilized to defining areas to be protected, attention areas and areas to be controlled and restored, and it can be used as a tool for land planning orientation and for selection of priority areas for management practices allocation.

As cargas de poluição de origem pontual e difusa são responsáveis pela degradação da qualidade da água de rios, córregos e lagos. A pouca disponibilidade de dados para a aplicação de modelos sofisticados é um obstáculo para a avaliação da poluição difusa no Brasil. Tiveram-se como principais objetivos a realização de pesquisa e aplicação de método simplificado de avaliação de poluição de origem difusa que pudesse subsidiar a gestão e o planejamento dos recursos hídricos, para as condições de poucos dados das bacias hidrográficas brasileiras urbanas, rurais ou mistas. Foram pesquisados e analisados seis métodos e modelos simplificados, tendo sido selecionado para aplicação na bacia do rio Jundiaí (leste do Estado de São Paulo, Brasil) o método do índice de potencial de poluição não-pontual, denominado PNPI. Baseado em Sistema de Informações Geográficas, este método avalia a pressão global exercida pelos diferentes usos da terra da bacia hidrográfica sobre as águas superficiais. A realidade da bacia é representada por poucos dados de entrada frequentemente disponíveis ou de fácil obtenção no Brasil. O PNPI define o potencial poluidor de cada parcela do terreno através da composição de indicadores de uso da terra, de run-off e de distância ao corpo receptor cujos parâmetros provêm da consulta de especialistas que visaram à avaliação integrada deste potencial poluidor. Como resultados da aplicação do método, foram obtidos mapas de classes de propensão à produção de poluição difusa para a situação do ano de 2003 para quatro resoluções diferentes. Foram realizados testes de sensibilidade que permitiram verificar a influência nos resultados dos parâmetros previstos pelo método. Através dos mapas obtidos é possível definir áreas a serem protegidas, de atenção e para controle e recuperação, dispondo-se de um instrumento de orientação ao planejamento territorial e de apoio para hierarquização de áreas a receberem recursos ou definição de áreas prioritárias para alocação de medidas de controle de poluição difusa. / Data availability is a constraint to the application of complex models to the assessment of diffuse pollution in Brazil. The main objectives of this study are identification and application of a simplified methodology for assessment of river pollution originated from non-point sources to help the water resources management and planning in urban and/ or rural brazilian watersheds. Six simplified models and methods were searched and analyzed and the potential non-point pollution index (PNPI) method was selected to application in the Jundiaí river basin (São Paulo State, Brazil). GIS-based, this method assesses the global pressure exerted on rivers and other surface water bodies by non-point sources from different land uses. The physical reality of the watershed is represented by few input data that are often available or easily obtained in Brazil. PNPI defines the potential pollution from each land unit as a function of three indicators land use, run-off and distance from river network whose parameters come from experts consultation in view to assess globally the pollution potential. The output of the calculation is presented in the form of maps, highlighting areas that are more likely to produce pollution for the 2003 situation considering four resolutions. Some tests were made to verify the sensitivity of the results to the used parameters. The maps may be utilized to defining areas to be protected, attention areas and areas to be controlled and restored, and it can be used as a tool for land planning orientation and for selection of priority areas for management practices allocation.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thaisa_completo.pdf: 1943772 bytes, checksum: 49f263fa58be1371be70d72b064285d2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-07 / The effluent from pig farming has been applied to the soil in order to promote greater availability of nutrients such as nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K), in several cultures and as an alternative for disposing of these effluents in water bodies. However, this practice generates concerns regarding to the possibility of generating diffuse pollution in the environment. The crop of oil radish is used as a green manure in sequential cropping and may be promising for the production of biodiesel, requiring considerable amounts of nutrients for its development. Thus, this study aimed to evaluate the effect of effluent coming from the anaerobic digestion of swine (EBS) in the cultivation of oil radish. The experiment was installed in an area of 0.162 ha in the Experimental Center of Agricultural Engineering (NEAA) of Western University of Paraná UNIOESTE, in the city of Cascavel, PR. The treatments were based on the type of irrigation: not irrigated, irrigated and fertigated with EBS at doses of 370 m3 ha-1 cycle-1. After each rainfall event, the water materials were collected from drainage lysimeters previously installed in the area and analyzed for macro and micronutrients losses. The soil of the experimental area was also analyzed for possible changes in physical and chemical characteristics. In the plant, agronomic rates and nutrients in dry matter were evaluated. Subsequently, the grains were tested for post-harvest. The results showed that the application of EBS at a rate of 370 m3 ha-1, under the conditions in which this experiment was conducted, did not change the soil characteristics and the fertigation and irrigation allowed higher productivity of grains and agronomical parameters for the crop. Furthermore, the application of EBS provided nutrient losses in runoff and leachate, which could influence the quality of surface water and groundwater, but in general, not to higher levels than the ones accepted by the legislation. / O efluente proveniente da suinocultura tem sido aplicado no solo com o intuito de promover uma maior disponibilidade de nutrientes, como nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K), a diversas culturas e como uma saída à disposição final desses efluentes em corpos hídricos. Entretanto, esta prática preocupa com relação à possibilidade de geração de poluição difusa no ambiente. O nabo forrageiro é utilizado como adubo verde de inverno no plantio direito e pode ser promissor para a produção de biodiesel, demandando valores consideráveis de nutrientes para o seu desenvolvimento. Desse modo, objetivou-se nesse trabalho avaliar o efeito da aplicação de efluente oriundo da biodigestão anaeróbia da suinocultura (EBS) no cultivo de nabo forrageiro. O experimento foi instalado em uma área de 0,162 ha no Núcleo Experimental de Engenharia Agrícola (NEAA) da Universidade Estadual do Oeste do Paraná UNIOESTE, na cidade de Cascavel, PR. Os tratamentos utilizados foram baseados no tipo de irrigação: sequeiro, irrigado e fertigado com EBS, nas doses de 370 m3 ha-1 ciclo-1. Após cada evento de precipitação, foram coletados os materiais de drenagem dos lisímetros previamente instalados na área e analisados quanto à perda dos principais macro e micronutrientes. O solo da área experimental também foi analisado quanto às possíveis alterações das características físicas e químicas. No vegetal, avaliaram-se os índices agronômicos e nutrientes presentes na fitomassa seca. Posteriormente, os grãos foram submetidos aos testes de pós-colheita. Os resultados obtidos demonstraram que a aplicação de EBS em uma taxa de 370 m3 ha-1, nas condições em que este experimento foi realizado, pouco modificou as características do solo, e que a fertigação e a irrigação possibilitaram maior produtividade dos grãos e maior rendimento agronômico. Além disso, a aplicação de EBS proporcionou perdas de nutrientes no material escoado e percolado, que podem influenciar na qualidade das águas superficiais e subterrâneas, porém, no geral, não a níveis superiores à legislação.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jonathan Dieter.pdf: 2302102 bytes, checksum: e9ab008e789823e27a423fd2b3bb0228 (MD5) Previous issue date: 2013-11-13 / Swine wastewater application (SWW) in soils under no-tillage system can result in increased levels of phosphorus on soil surface layers, reducing the transferring risk via runoff into the aquatic environment. This trial aimed at evaluating, in two periods of soybean cropping, phosphorus transportation with the drained surface due to SWW application and mineral fertilization (MF) to a soil under no-tillage system with different declivities (i) and submitted to the simulation of different rain intensities (Ip). The trial was carried out on a Eutrophic Red Latosol. The study consisted in applying SWW doses (0, 75, 150, 225 and 300 m3.ha-1) with MF doses of (0%, 25%, 50%, 75% and 100% recommended to the crop) on 0.70 m2 soil plots with different declivities (i) (4, 9, 14, 19 and 24%) followed by the Ip simulation (45, 60, 75, 90 and 105 mm h-1) in two periods just after fertilizer application and seeding (AFAP) and after soybean harvest (ASH). After the runoff, it was simulated the Ip during 72 minutes by collecting independent samples drained solution at intervals of 24 minutes. The concentrations of total phosphorus (Pt), particulate phosphorus (Pp) and soluble phosphorus (Ps) were determined based on the collected samples. The central composite rotational design (CCRD) was used in a complete factorial design 24, with axial points (α = (2n)1/4), totaling 28 essays analyzed as a repeated measure along time. It was observed that concentrations of Pt, Ps and Pp in the runoff solution were positively influenced and showed the following order ARS> i> Ip. The multiple linear regression models adjusted for Ps and Pp concentrations in the runoff solution showed that SWW enhances the Ps transferring to the aquatic environment, while the factors that influence the transportation (i and Ip) showed greater importance in the concentration of transported Pp. During runoff, it was observed that the highest concentrations of Pt, Ps and Pp occurred at the beginning of runoff from the AFAP period, whose Pt concentrations reduced nearly 0.45 mg.L-1 during the ASH period. SWW application enhanced phosphorus transportation through runoff and reached higher concentrations when compared to those established ones by law. Thus, it represents a potential contamination to the environment / A aplicação de água residuária da suinocultura (ARS) em solos sob plantio direto pode resultar no aumento dos teores de fósforo em suas camadas superficiais, a fim de atenuar o risco de transferência via escoamento superficial para o meio aquático. O objetivo do trabalho foi avaliar, em dois períodos da cultura da soja, o transporte de fósforo junto à solução escoada na superfície devido à aplicação de ARS e a adubação mineral (ADM) no solo conduzido em plantio direto com diferentes declives (i) e submetido à simulação de diferentes intensidades de chuva (Ip). O experimento foi conduzido em Latossolo Vermelho eutroférrico. O trabalho consistiu da aplicação de doses de ARS (0, 75; 150; 225 e 300 m3.ha-1) juntamente com doses de ADM (0%, 25%, 50%, 75% e 100% recomendadas para a cultura) sobre parcelas de solo de 0,70 m2 com diferentes declives (i) (4, 9, 14, 19 e 24 %), seguido da simulação da Ip (45, 60, 75, 90 e 105 mm h-1) em dois períodos, logo após aplicação das adubações e semeadura (APA) e após a colheita da soja (APC). Após o início do escoamento superficial, simulou-se a Ip por um período de 72 minutos. Coletaram-se amostras independente da solução escoada em intervalos de 24 minutos. Determinaram-se as concentrações do fósforo total (Pt), fósforo particulado (Pp) e fósforo solúvel (Ps) nas amostras coletadas. Utilizou-se o delineamento composto central rotacional (DCCR), em planejamento fatorial completo 24, com pontos axiais (α =(2n)1/4), totalizando 28 ensaios, analisados como medida repetida no tempo. Observou-se que as concentrações de Pt, Ps e Pp na solução escoada foram influenciadas positivamente e na seguinte ondem ARS>i>Ip. Os modelos de regressão linear múltiplos ajustados sobre as concentrações Ps e Pp na solução escoada demostraram que a ARS potencializa a transferência de Ps para o meio aquático, enquanto os fatores que influenciam no transporte (i e Ip) têm maior importância na concentração de Pp transportado. Durante o escoamento superficial, se observou que as maiores concentrações de Pt, Ps e Pp ocorrem no início do escoamento superficial do período APA, cujas concentrações de Pt foram reduzidas em torno de 0,45 mg.L-1 no período APC. A aplicação de ARS potencializou o transporte de fósforo via escoamento superficial e atingiu concentrações superiores às estabelecidas pela legislação, representando assim um potencial de contaminação ambiental

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos _Roberto Juchen.pdf: 4651753 bytes, checksum: 3109cc48a932cf6c73a7ff9fd56302c2 (MD5) Previous issue date: 2014-09-26 / The present study aims to determine trace elements concentration, adsorbed by sediments in waterproofed areas of the city limits as well as sediments that are deposited in the main rivers beds, which are responsible to perform drainage in Toledo city, Paraná. In order to study the sediment enrichment by trace elements, initially, there was some need to know the basal contents of these elements at the researched site. Therefore, and according to the scientific guidelines for this procedure, the chosen soil samples were taken from legal reserve areas located in the nearby rural farms, since these areas meet the requirements of preserving the natural characteristics of the soil in this region. Thus, five (5) sites were selected for sampling sediments on the streets as well as five (5) sites from the main rivers that have received sediments carried from the urban area by natural and anthropogenic processes. There were monthly collections in the studied rivers from April 2012 to March 2013 as well as fortnightly monitoring concerning the main physical parameters of river water (pH, dissolved oxygen, oxide reduction potential, conductivity, total dissolved solids, temperature and turbidity) in order to determine how these conditions can interfere on trace elements adsorbed by sediments deposited in the water environment. The applied analytical techniques were inductively coupled argon plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-OES), total organic carbon (COT), laser granulometry and mineralogy by diffraction. The background showed the following concentrations: Fe (105,956), Al (102,372) Mg (2,303.2), Mn (916.4), Na (493.1), Cu (212.3), Zn (82.14 ), Ba (62.51), Cr (52.4), Ni (30.36), Pb (17.46), Sb (4.58) and Cd (0.69) in mg kg-1. The statistical analysis of the main components is summarized in three components that explained 96% variability of the background results, thus, it shows that there is no source of geogenic or anthropogenic contamination on the legal reserves. The sediments were classified as having an average particle size greater than 0.09 mm. The average clay fraction varied from 2 to 6% of the total mass of sediment samples. Mineralogical presences in the urban and aquatic environments were equivalent; they presented the following decreasing sequence number of the following minerals: quartz> hematite> andesite> kaolinite. They were compared to the background levels previously determined, the sediments of streets and rivers were enriched by trace elements in the following percentage rates: Ba (45.4 to 39.3%), Cu (48.6 to 44.3%), Cr (37.2 to 56.3%), Mn (81.6 - 0%), Ni (0 - 18.6%), Pb (40 - 0%), Zn (283.7 to 140.2 %), Mg (34.3 to 18.4%) and Na (250.2 to 295%), while TOC percentages showed an average distribution of 1% in all sites where samples were analyzed. The highest geo-accumulation rates were obtained where there was great enrichment by Zn as a trace element and according to the main guidelines, the maximum values obtained by trace elements such as Cd, Cr, Cu, Ni and Zn can produce adverse effects in this watershed. Finally, the monitoring methodology using control charts associated with the scores of the main components has demonstrated that among the monitored physicochemical parameters, electrical conductivity was retained in all the first components of the analyzed rivers. Thus, this parameter showed the highest correlations that interfere in the processes of adsorption and desorption of trace elements from sediments to water environment. At last, it was concluded that rural and urban anthropogenic contributions are responsible for the enrichment of sediments by trace elements in this area of study and also that scientific data are important for future environmental management processes of this municipality. / Este estudo teve como objetivo determinar a concentração de elementos-traço adsorvidos pelos sedimentos nas áreas impermeabilizadas do perímetro urbano e também dos sedimentos que se depositam nos leitos dos principais rios que realizam a drenagem do município de Toledo-PR. Para os estudos de enriquecimento dos sedimentos por elementos-traço, houve inicialmente a necessidade de que se conhecessem os níveis basais desses elementos no local de estudo. Portanto, e conforme as orientações científicas para este procedimento, este estudo optou por amostras de solo retiradas de áreas denominadas de reserva legal, situadas em propriedades rurais próximas do município, uma vez que estas áreas atendem aos requisitos de preservação das características naturais do solo da região. Para amostragens de sedimentos, foram selecionados cinco locais situados em ruas de alto tráfego de automóveis do município e também cinco locais nos principais rios que recebem os sedimentos carreados da área urbana por processos naturais e antrópicos. Nos rios, além das coletas mensais de sedimentos, realizadas entre abril de 2012 e março de 2013, foi realizado quinzenalmente o monitoramento dos principais parâmetros físicos da água (pH, oxigênio dissolvido, potencial de oxido redução, condutividade, sólidos totais dissolvidos, temperatura e turbidez) a fim de verificar como essas condições podem interferir na concentração dos elementos-traço adsorvidos pelos sedimentos que são depositados nesses locais. As técnicas analíticas utilizadas foram as de espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), carbono orgânico total (COT), granulometria a laser e mineralogia por difração. O background apresentou a seguinte concentração: Fe (105.956), Al (102.372), Mg (2.303,2), Mn (916,4), Na (493,1),Cu (212,3), Zn (82,14), Ba (62,51), Cr (52,4), Ni (30,36), Pb (17,46), Sb (4,58) e Cd (0,69) em mg Kg-1. A análise estatística de componentes principais se resumiu em apenas três componentes que explicaram 96% da variabilidade dos resultados do background, mostrando assim que as reservas legais não possuem qualquer fonte de contaminação geogênica ou antropogênica. Os sedimentos foram classificados com granulometria média superior a 0,09 mm. A fração argila foi determinada entre 2 a 6% em média da massa total das amostras dos sedimentos. As presenças mineralógicas no ambiente urbano e aquático foram equivalentes; apresentaram a seguinte série sequencial decrescente dos seguintes minerais: quartzo > hematita > andesito > caulinita. Comparados aos níveis do background determinado anteriormente, os sedimentos de ruas e de rios foram enriquecidos por elementos-traço nas seguintes proporções percentuais respectivas: Ba (45,4 - 39,3%), Cu (48,6 - 44,3%), Cr (37,2 56,3%), Mn (81,6 - 0%), Ni (0 - 18,6%), Pb (40 - 0%), Zn (283,7 - 140,2%), Mg (34,3 - 18,4%) e Na (250,2 - 295%) e os percentuais de COT apresentaram distribuição média de 1% em todos os locais de amostragens analisados. Os maiores índices de geoacumulação foram atingidos nos locais de amostragens onde ocorreu grande enriquecimento pelo elemento-traço Zn e segundo os principais guidelines, os valores máximos obtidos pelos elementos-traço Cd, Cr, Cu, Ni e Zn são capazes de produzir efeitos adversos nesta bacia hidrográfica. Por fim, a metodologia de monitoramento que utiliza gráficos de controle, associados aos escores das componentes principais, permitiu demonstrar que dentre os parâmetros físico-químicos monitorados, a condutividade elétrica foi retida em todas as primeiras componentes dos rios analisados. Portanto, foi o parâmetro que apresentou maiores correlações que interferem nos processos de adsorção e dessorção de elementos-traços dos sedimentos para o meio hídrico. Concluiu-se que as contribuições antropogênicas rurais e urbanas são responsáveis pelo enriquecimento dos sedimentos por elementos-traço nesta área de estudo e também que os dados científicos obtidos são importantes para futuros processos de gestão ambiental deste município

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thaisa_completo.pdf: 1943772 bytes, checksum: 49f263fa58be1371be70d72b064285d2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-07 / The effluent from pig farming has been applied to the soil in order to promote greater availability of nutrients such as nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K), in several cultures and as an alternative for disposing of these effluents in water bodies. However, this practice generates concerns regarding to the possibility of generating diffuse pollution in the environment. The crop of oil radish is used as a green manure in sequential cropping and may be promising for the production of biodiesel, requiring considerable amounts of nutrients for its development. Thus, this study aimed to evaluate the effect of effluent coming from the anaerobic digestion of swine (EBS) in the cultivation of oil radish. The experiment was installed in an area of 0.162 ha in the Experimental Center of Agricultural Engineering (NEAA) of Western University of Paraná UNIOESTE, in the city of Cascavel, PR. The treatments were based on the type of irrigation: not irrigated, irrigated and fertigated with EBS at doses of 370 m3 ha-1 cycle-1. After each rainfall event, the water materials were collected from drainage lysimeters previously installed in the area and analyzed for macro and micronutrients losses. The soil of the experimental area was also analyzed for possible changes in physical and chemical characteristics. In the plant, agronomic rates and nutrients in dry matter were evaluated. Subsequently, the grains were tested for post-harvest. The results showed that the application of EBS at a rate of 370 m3 ha-1, under the conditions in which this experiment was conducted, did not change the soil characteristics and the fertigation and irrigation allowed higher productivity of grains and agronomical parameters for the crop. Furthermore, the application of EBS provided nutrient losses in runoff and leachate, which could influence the quality of surface water and groundwater, but in general, not to higher levels than the ones accepted by the legislation. / O efluente proveniente da suinocultura tem sido aplicado no solo com o intuito de promover uma maior disponibilidade de nutrientes, como nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K), a diversas culturas e como uma saída à disposição final desses efluentes em corpos hídricos. Entretanto, esta prática preocupa com relação à possibilidade de geração de poluição difusa no ambiente. O nabo forrageiro é utilizado como adubo verde de inverno no plantio direito e pode ser promissor para a produção de biodiesel, demandando valores consideráveis de nutrientes para o seu desenvolvimento. Desse modo, objetivou-se nesse trabalho avaliar o efeito da aplicação de efluente oriundo da biodigestão anaeróbia da suinocultura (EBS) no cultivo de nabo forrageiro. O experimento foi instalado em uma área de 0,162 ha no Núcleo Experimental de Engenharia Agrícola (NEAA) da Universidade Estadual do Oeste do Paraná UNIOESTE, na cidade de Cascavel, PR. Os tratamentos utilizados foram baseados no tipo de irrigação: sequeiro, irrigado e fertigado com EBS, nas doses de 370 m3 ha-1 ciclo-1. Após cada evento de precipitação, foram coletados os materiais de drenagem dos lisímetros previamente instalados na área e analisados quanto à perda dos principais macro e micronutrientes. O solo da área experimental também foi analisado quanto às possíveis alterações das características físicas e químicas. No vegetal, avaliaram-se os índices agronômicos e nutrientes presentes na fitomassa seca. Posteriormente, os grãos foram submetidos aos testes de pós-colheita. Os resultados obtidos demonstraram que a aplicação de EBS em uma taxa de 370 m3 ha-1, nas condições em que este experimento foi realizado, pouco modificou as características do solo, e que a fertigação e a irrigação possibilitaram maior produtividade dos grãos e maior rendimento agronômico. Além disso, a aplicação de EBS proporcionou perdas de nutrientes no material escoado e percolado, que podem influenciar na qualidade das águas superficiais e subterrâneas, porém, no geral, não a níveis superiores à legislação.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Knowledge of the main diffuse sources of sediment can enhance efficiency in the use of public resources invested in soil conservation management strategies. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are time-consuming and require critical preliminary sample preparation. In this context, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to quantify the sediment sources supplied to rivers in agricultural catchments of Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprint sediment sources. Five study areas with increased size (Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé, with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km2, respectively) were evaluated. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategies included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were measured in both sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can provide as relevant information as the geochemical tracers. Furthermore, combining visible-based-colour with geochemical tracers was a rapid and cheap way to enhance discrimination between source types and to improve the precision of sediment sources apportionment. Results of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads across the landscape play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor to control stream channel erosion. The sediment yielded from unpaved roads seems to be strongly scale-related and it depends on the number of intersections between roads the stream network. Crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment to rivers in agricultural catchments in Southern Brazil. The amount of cropland specific sediment yield ranged from 0.06 to 3.95 ton ha 1 yr 1. These variations are partly attributed to the relief and slope, but land use and soil management are also important control factors. The cropland specific sediment yield remains too high for areas with low sensitivity to erosion where no-tillage is applied, as in Conceição catchment (1.30 ton ha 1 of cropland yr 1), indicating that additional efforts are necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and cover in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers proved to be inefficient to reduce runoff and erosion in cultivated areas of Southern Brazil. / Knowledge of the main diffuse sources of sediment can enhance efficiency in the use of public resources invested in soil conservation management strategies. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are time-consuming and require critical preliminary sample preparation. In this context, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to quantify the sediment sources supplied to rivers in agricultural catchments of Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprint sediment sources. Five study areas with increased size (Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé, with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km2, respectively) were evaluated. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategies included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were measured in both sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can provide as relevant information as the geochemical tracers. Furthermore, combining visible-based-colour with geochemical tracers was a rapid and cheap way to enhance discrimination between source types and to improve the precision of sediment sources apportionment. Results of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads across the landscape play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor to control stream channel erosion. The sediment yielded from unpaved roads seems to be strongly scale-related and it depends on the number of intersections between roads the stream network. Crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment to rivers in agricultural catchments in Southern Brazil. The amount of cropland specific sediment yield ranged from 0.06 to 3.95 ton ha 1 yr 1. These variations are partly attributed to the relief and slope, but land use and soil management are also important control factors. The cropland specific sediment yield remains too high for areas with low sensitivity to erosion where no-tillage is applied, as in Conceição catchment (1.30 ton ha 1 of cropland yr 1), indicating that additional efforts are necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and cover in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers proved to be inefficient to reduce runoff and erosion in cultivated areas of Southern Brazil.