An assessment of aquatic ecosystems affected by the Fundão tailings dam collapse, Mariana-MG : a perspective by remote sensing

Autor: Coimbra, Keyla Thayrinne Oliveira, 1990
Přispěvatelé: Souza Filho, Carlos Roberto de, 1965, Alcântara, Enner Herenio de, 1981, Zullo Junior, Jurandir, Ferreira, Marcos César, Almeida, Tati de, Londe, Luciana de Resende, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Carlos Roberto de Souza Filho, Enner Herenio de Alcântara Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências Resumo: O colapso da barragem de Fundão em Mariana (MG), em 05 de novembro de 2015, gerou uma avalanche de rejeito que atingiu todo curso do rio Doce e seus principais afluentes, incluindo os rios Gualaxo do Norte e do Carmo. A avalanche teve grande poder de destruição. Soterrou todo distrito de Bento Rodrigues e Paracatu de Baixo. Perdeu energia somente quando alcançou a região da Usina Hidrelétrica Risoleta Neves (UHRN), 136 km a jusante de Fundão. Nesse local, 80% do rejeito de Fundão foi retido pela barragem da usina. A lama que atravessou esse obstáculo alcançou a foz do rio Doce, no Espírito Santo, dias depois. Grande parte das áreas atingidas ainda possui uma disposição de rejeito nas margens e no leito dos principais cursos d'água. Após quatro anos, em episódios de chuva, esse material continua sendo carreado para a calha do rio. Fica, assim, disponível no meio ambiente e representa uma grande ameaça para o ecossistema, biodiversidade e saúde humana. Nessa tese, o objetivo geral da pesquisa foi estabelecer critérios de monitoramento ambiental em múltiplas escalas e compreender a dinâmica dos sistemas fluvial e costeiro atingidos pela lama. Para tanto, foram gerados parâmetros bio-ópticos e indicadores de qualidade da água, extraídos de dados de sensoriamento remoto orbital. Em escala continental, a série histórica de dados e produtos derivados do sensor multiespectral MODIS (satélites Terra e Aqua; pixel de 1km) foi utilizada para obter representações espaço-temporais da pluma de sedimentos do Rio Doce e região costeira. Os indicadores foram utilizados para avaliação das propriedades ópticas aparentes e componentes opticamente ativos da água após o colapso e, subsequentemente, comparados com aqueles abstraídos de um evento natural extremo, ocasionado por um ciclo de precipitação atípica que atingiu a região em 2013. Os resultados indicam que ambos os eventos têm efeitos consideráveis sobre a penetração de luz na coluna de água, mas com intensidade e durações distintas. Em escala de semi-detalhe, uma série temporal de imagens de 30 m de resolução espacial do sensor OLI/Landsat-8, adquiridas pré e pós-colapso da barragem, foram utilizadas para quantificar as áreas afetadas e verificar se o material do rio Doce alcançou a região do Arquipélago de Abrolhos (na costa do Estado da Bahia). Os resultados indicam uma tendência crescente de material particulado em suspensão (SPM) nessas regiões entre 2015 e 2019. Durante o verão, a pluma de sedimentos do rio Doce foi direcionada para o Sul, porém, no inverno, ocorreram mudanças nos padrões de direção do vento. Nesse episódio, a pluma de sedimentos foi invertida para o Norte, alcançando grandes proporções da costa e, possivelmente, atingindo o Arquipélago de Abrolhos. Na região onshore atingida pelo colapso, os esforços foram direcionados para avaliação detalhada de três importantes reservatórios do rio Doce. O objetivo foi analisar o avanço da eutrofização da água após o colapso. A metodologia consistiu na parametrização do Material Particulado em Suspensão (SPM), Zona Eufótica (Zeu) e Clorofila-a (Chl-a) via imagens do sensor OLI/Landsat-8. A série temporal analisada compreende dados de 2013 a 2019. Os resultados mostraram mudanças significativas na concentração de Chl-a, após o colapso. O avanço do estado trófico dos reservatórios pode estar associado aos contaminantes espalhados pela lama de rejeito Abstract: The collapse of the Fundao dam in Mariana, Minas Gerais State, Brazil, on November 5th, 2015, released an avalanche of tailings that reached the entire course of the Doce River and some of its affluents, including the Gualaxo do Norte and Carmo Rivers. The high-energy avalanche covered the Bento Rodrigues and Paracatu de Baixo districts. It lost strength only when it reached the Risoleta Neves Hydroelectric Power Plant (UHRN), some 136 km downstream of the Fundao dam. Approximately 80% of the tailings were retained by the UHRN dam. The rest of the mud that crossed this obstacle reached the mouth of the Doce River, in Espírito Santo a few days later. Currently, most of the affected areas still have tailings on the margins of the main watercourses. Even after four years, in rainy episodes, this material continues to be carried to the river channel. Therefore, it is available in the environment, representing a major threat to the ecosystem, biodiversity and human health. The main goals of this research were to establish criteria for environmental monitoring at multiple scales and to understand the dynamics of the fluvial and coastal systems affected by the mud. To achieve these objectives, bio-optical parameters and water quality indicators from orbital remote sensing data were used. At continental scale, a time series of MODIS multispectral sensor (Terra and Aqua satellites; 1km pixel) data were used to obtain space-time representations of the Doce river sediments plume and coastal regions. Indicators based on these data were computed to assess the apparent optical properties and optically active components of water after the collapse and, subsequently, compared to those abstracted from an extreme natural event, caused by an atypical precipitation cycle that hit the region in 2013. Results show that both events have considerable effects on the light penetration into the water column, however with different intensity and duration. At semi-detail scale, a time series of 30 m spatial resolution OLI /Landsat-8 images were employed. Data comparison between before and after the dam collapse was made to quantify the affected areas and verify if the Doce River sediments reached the Abrolhos Archipelago (Bahia State). Results indicate a growing trend in suspended particulate matter (SPM) in the region from 2015 to 2019. During the summer, the sediment plume of the Doce River was directed to the South; however, in the winter, changes in the wind direction patterns occurred. In this episode, the sediment plume was inverted towards the North, reaching large proportions of the coast and possibly reaching the Abrolhos Archipelago. In the onshore area affected by the collapse, the research focus was a detailed assessment of three important Doce River reservoirs. The objective was to analyze the water eutrophication after the collapse. The methodology includes the parameterization of Particulate Material in Suspension (SPM), Euphotic Zone (Zeu) and Chlorophyll-a (Chl-a) from the OLI / Landsat-8 sensor images. The time series comprised data from 2013 to 2019. Results show a significant increase in the Chl-a content after the collapse. The advance of the trophic state observed in the reservoirs may be related with the contaminants spread by the tailings mud along the Doce river course Doutorado Geologia e Recursos Naturais Doutora em Ciências CAPES 88882.329731/2019-01
Databáze: OpenAIRE
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