Resumo de artigo - Multivariate_Geostatistical_Analysis_of_Ground-Wat

Prévia do material em texto

_____________________________________________________________________________ 
SUMÁRIO 
1. OBJETIVO..........................................................................................................................2 
2. INTRODUÇÃO....................................................................................................................2 
3. METODOLOGIA.................................................................................................................2 
4. RESULTADOS....................................................................................................................3 
5. CONCLUSÃO......................................................................................................................4 
6. DISCUSSÃO DE RESULTADOS.........................................................................................4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MULTIVARIATE GEOSTATISTICAL ANALYSIS OF GROUND-WATER CONTAMINATION: 
_______________________________A CASE HISTORY_______________________________ 
_____________________________________________________________________________ 
2 
 
1. OBJETIVO 
O objetivo do artigo é relatar um caso de aplicação de métodos de geoestatística 
multivariada para estimar a concentração de pesticida nos lençóis freáticos para medir a 
concentração de nitrato e pesticida, tendo uma menor quantidade de amostras de pesticida. 
 
2. INTRODUÇÃO 
Um aquífero raso de areia e cascalho, encontrado logo abaixo da bacia do rio Malheur 
River no estado de Oregon nos EUA, está contaminado com nitrato e herbicida Dacthal 
(DCPA). Esse programa de amostragem pretende estimar as concentrações de nitrato e 
DCPA em toda parte contaminada do aquífero. Devido ao alto custo da análise laboratorial, 
o número de amostras de água que podem ser analisadas para DCPA é limitado. Portanto 
foi adotado um método da mineração que é usado para estimar concentrações de teores de 
reservas minerais em áreas de interesse, através de variáveis aleatórias, reduzindo as 
variações de estimativa. Os métodos adotados neste caso são os de geoestatística 
multivariada, o objetivo desse estudo foi determinar se esses métodos são úteis para a 
interpretação das concentrações reais de nitrato e DCPA na área. 
Para ser aplicada a Geoestatística Multivariada deve-se estimar duas ou mais variáveis 
corregionalizadas, que demostrem correlação cruzada espacial. A analogia espacial de 
regressão multivariada é chamada cokrigagem. A magnitude da redução de variância 
depende do grau de correlação entre as variáveis regionalizadas, existir um grau elevado de 
correlação entre as variáveis é muito importante para melhorar as estimativas de variáveis 
menos presentes nas amostras. 
Amostragens anteriores indicam uma correlação positiva entre DCPA e nitrato no 
aquífero, esses produtos são usados no cultivo de cebolas. 
Usando a cokrigagem é possível estimar o nível de DCPA não amostrado fazendo a 
correlação cruzada espacial entre DCPA (pouco amostrado) e nitrato (mais amostrado) 
devido ao custo da análise de nitrato ser bem menor que o de DCPA. Portanto o intuito no 
caso é primeiro estimar as concentrações de DCPA e nitrato, e também conceber um 
programa de monitoramento com amostragem de água subterrânea de baixo orçamento 
para o aquífero. 
 
3. METODOLOGIA 
Para este estudo, foram coletadas amostras em 42 poços de água. Das amostras foram 
obtidas as concentrações de nitrato (mg/l) e DCPA (µg/l), e também as densidades de área 
(mg/m2) dos dois contaminantes. 
A partir desses dados foram criados os variogramas modelo e as concentrações medidas 
são usadas na krigagem e cokrigagem para estimar os valores das variáveis regionalizadas 
MULTIVARIATE GEOSTATISTICAL ANALYSIS OF GROUND-WATER CONTAMINATION: 
_______________________________A CASE HISTORY_______________________________ 
_____________________________________________________________________________ 
3 
 
em locais não amostrados e calcular a variância de estimativa. Foram calculados 
variogramas direto de DCPA e nitrato e um variograma cruzado, depois foi escolhido o melhor 
modelo para realizar a krigagem. A diferença dos valores reais das amostra e os valores 
obtidos pela krigagem nos seus respectivos pontos são usados para estimar o erro médio 
de krigagem, erro médio quadrático e a media padronizada do erro quadrático. 
 
4. RESULTADOS 
O coeficiente de correlação entre nitrato e DCPA foi de 0,74. Ao aceitar que os erros de 
estimativa são normalmente distribuídos, puderam ser construídos intervalos de confiança 
para as estimativas, que nesse estudo foi de interesse para determinar a parte do aquífero 
que tem concentrações de nitrato acima do nível máximo que é 5 mg/l de acordo com o 
planejamento de Oregon. Através da krigagem foi estimado que 2,9 km2 ou 17,5% da área 
tem 95% de possibilidade de exceder as 5 mg/l. 
Foi realizada a cokrigagem para DCPA tendo o nitrato como elemento secundário. A 
estimativa máxima foi de 356 µg/l com desvio padrão de 64,1 µg/l, sendo assim nenhuma 
das estimativas excedeu o nível de alerta de saúde de 3500 µg/l. As estimativas de DCPA 
obtidas através da cokrigagem foram reduzidas em até 90 µg/l com relação a krigagem do 
DCPA, que provavelmente é um número mais preciso devido a pequena quantidade de 
amostras analisadas para DCPA, e a variância de estimativa foi reduzida em até 1300 mg/m, 
o que representa entre 14% e 34%. 
As maiores reduções ocorreram nos limites da área de estudo onde haviam poucos 
dados de DCPA, mas muitos de nitrato. 
As estimativas de massa total de nitrato e DCPA dissolvidos nessa poção do aquífero 
foram realizadas através da integração das estimativas obtidas, resultando em 2,48x106 kg 
de nitrato e 2,2x104 kg de DCPA (sendo que não inclui a parte solvida no aquífero solido). 
Sendo assim foi possível a partir da cokrigagem serem selecionados os pontos para 
poços de controle dos níveis de DCPA, estabelecidos nos locais de variância máxima onde 
ocorre a maior redução possível nas variações de estimativa. 
Medir a concentração de DCPA em um único local de monitoramento irá reduzir a 
estimativa média máxima e variações de DCPA de 1524 e 1100 para 1400 e 1090 
respectivamente, no entanto a medição de concentrações de nitrato no mesmo local daria 
quase o mesmo resultado a um custo bem mais baixo, sendo que o custo da análise do DCPA 
é 5 vezes maior que a do nitrato. Sendo assim pelo mesmo custo podem ser estabelecidos 
5 pontos de monitoramento, com medições de nitrato, reduzindo as variações de estimativa 
de DCPA. 
 
 
MULTIVARIATE GEOSTATISTICAL ANALYSIS OF GROUND-WATER CONTAMINATION: 
_______________________________A CASE HISTORY_______________________________ 
_____________________________________________________________________________ 
4 
 
5. CONCLUSÃO 
O método de utilizar a geoestatística multivariada para estimar concentrações de 
contaminantes na agua subterrânea foi eficiente, pois incorporando o nitrato reduziu as 
variações na estimativa do DCPA no aquífero. Mostrando que o método pode ser útil em 
várias outras investigações de água subterrânea. 
 
6. DISCUSSÃO DE RESULTADOS 
Embora o método da cokrigagem de qualquer forma tenha melhorado os resultados das 
estimativas de DCPA, este exemplo não consegue representar todo o potencial da análise 
pela cokrigagem, pois o grau de correlação entre as variáveis nitrato e DCPA que é de 0,74 
já é considerado relativamente baixo, pois quanto mais próximo de 1 for o grau de correlação 
entre duas variáveis,melhor e mais fiéis a realidade serão os resultados da cokrigagem. 
Portanto talvez para esse caso não se deva confiar fielmente nos resultados da cokrigagem.