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Título: Modelagem fuzzy da dinâmica de cianobactérias e análise de risco ambiental em rios, utilizando parâmetros hidráulicos e de transporte de massa
Título em inglês: Fuzzy modeling of cyanobacteria dynamics and environmental risk analysis in rivers, using hydraulic and mass transport parameters
Autor(es): Souza, Alice Rocha de
Orientador(es): Souza, Raimundo Oliveira de
Palavras-chave: Saneamento
Eutrofização
Cianobactérias
Avaliação de riscos
Data do documento: 1-Dez-2016
Citação: SOUZA, A. R. (2016)
Resumo: A proliferação excessiva de organismos fitoplanctônicos, fenômeno conhecido como floração ou ―bloom‖, sendo as cianobactérias os organismos mais frequentes em florações de águas continentais, tem sido um problema ambiental no mundo. Várias pesquisas tem dado atenção especial à ocorrência de cianobactérias, pelo fato de algumas espécies serem potenciais produtoras de toxinas, podendo representar um sério risco à saúde da população. Este trabalho desenvolveu uma metodologia de análise de risco ambiental relacionada à proliferação de cianobactérias em rios, com base em uma estrutura matemática fuzzy, de modo que modelos de previsão possam ser avaliados. Para o estudo foram desenvolvidos modelos hidráulicos conjuntamente com modelos de transporte de massa para nutrientes, possibilitando conhecer o comportamento da cianobactérias quanto ao movimento e crescimento em rios e, com isso, realizar o cálculo de risco e confiabilidade fuzzy. O modelo apresenta uma estrutura matemática fuzzy, que descreve a dinâmica das cianobactérias quanto a densidade, taxa de crescimento, migração vertical e horizontal em função da luz, temperatura, nutrientes e hidráulica fluvial, permitindo realizar análise de risco ambiental de acordo com a legislação. Foram realizadas simulações, por meio de um programa computacional em linguagem FORTRAN, sobre a influência desses parâmetros ambientais no corpo hídrico e sobre as cianobactérias, tanto no sentido vertical quanto no sentido longitudinal do rio. Os resultados mostraram que entre os parâmetros avaliados, a luminosidade foi a que mostrou maior influência sobre o comportamento das cianobactérias, com efeitos diretos sobre a densidade, taxa de crescimento e flutuação das cianobactérias, principalmente no período de maior incidência solar. O fósforo, nutriente limitante no estudo, mostrou que em maior ou menor intensidade é determinante no processo de desenvolvimento das cianobactérias e que mesmo para diferentes concentrações, possuem um comportamento com variações muito próximas, proporcionando comportamento semelhante quanto a dinâmica das cianobactérias. Com relação a temperatura, as cianobactérias apresentaram melhor desempenho na temperatura de 26°C para todos os parâmetros estudados, tanto na vertical quanto no sentido horizontal do rio. Por fim, o modelo desenvolvido mostrou-se uma alternativa viável na avaliação de risco ambiental de cianobactérias em rios, podendo, assim, subsidiar nas ações de gestão e monitoramento da qualidade da água.
Abstract: Excessive proliferation of phytoplanktonic organisms, a phenomenon known as flowering Or -bloom‖, with cyanobacteria being the most frequent organisms in water blooms Has been an environmental problem in the world. Several surveys have paid attention Especially to the occurrence of cyanobacteria, because some species are potential Toxins and may pose a serious health risk to the population. This job Developed an environmental risk analysis methodology related to the proliferation of Cyanobacteria in rivers, based on a fuzzy mathematical structure, so that models Can be evaluated. For the study, hydraulic models were developed Together with mass transport models for nutrients, making it possible to know the Behavior of the cyanobacteria in the movement and growth in rivers and, with this, Perform the fuzzy risk and reliability calculation. The model presents a Fuzzy mathematics, which describes the dynamics of cyanobacteria in terms of density, Growth, vertical and horizontal migration as a function of light, temperature, nutrients and Hydraulic fluvial, allowing to carry out environmental risk analysis according to the legislation. Simulations were performed through a computer program in language FORTRAN, on the influence of these environmental parameters on the water body and on the Cyanobacteria, both in the vertical and in the longitudinal direction of the river. The results Showed that among the evaluated parameters, the luminosity was the one that showed greater Influence on the behavior of cyanobacteria, with direct effects on density, Growth rate and fluctuation of cyanobacteria, especially in the period of greatest Solar incidence. Phosphorus, a limiting nutrient in the study, showed that in greater or lesser Intensity is decisive in the process of development of cyanobacteria and that even For different concentrations, have a behavior with very close variations, Providing similar behavior regarding cyanobacteria dynamics. With Temperature, the cyanobacteria showed better 26 ° C for all parameters studied, both vertically and horizontally River. Finally, the developed model proved to be a viable alternative in the risk assessment Of cyanobacteria in rivers, and can thus subsidize management actions and Monitoring of water quality.
Descrição: SOUZA, A. R. Modelagem fuzzy da dinâmica de cianobactérias e análise de risco ambiental em rios, utilizando parâmetros hidráulicos e de transporte de massa. 2016. 131 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22061
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