Avaliação da degradação por passivos ambientais de áreas de empréstimo com base em geoindicadores

Por Sueila Pereira da Cruz, Aline Botini Tavares e José Augusto de Lollo

Locais usados como fonte de solo para obras de engenharia e abandonados após uso resultaram áreas degradadas com baixo potencial de uso.  O trabalho propôs e testou uma lista de geoindicadores para avaliar a intensidade da degradação ambiental em áreas nestas condições com base em geoindicadores propostos para os seguintes componentes do meio: solo, substrato rochoso, relevo, vegetação, recursos hídricos, uso e ocupação, processos geodinâmicos e geometria da escavação. A partir destes resultados, foi proposta uma escala de intensidade relativa de degradação e as áreas foram classificadas segundo tal escala, considerando índices totais e relativos (por componente do meio) de degradação. A metodologia foi testada em áreas de empréstimo existentes na cidade de Ilha Solteira (SP) e que representam hoje importante passivo ambiental no município. A classificação  das áreas associada à disponibilidade da informação em base digital permitiu a geração de cartas temáticas  e a discussão de alternativas para tomada de decisão quanto às prioridades  de intervenção para recuperação das áreas.

Introdução

As atividades minerais para extração de areia, cascalho, argila, saibro e solo, salvo raras exceções, são responsáveis por áreas degradadas. Essas jazidas localizam-se principalmente no entorno das áreas urbanas, aleatoriamente na zona rural e no entorno de obras de engenharia.

As operações executadas afetam, além do solo, outros componentes do meio como o substrato rochoso, o relevo, a vegetação, os recursos hídricos, e os processos geodinâmicos locais, resultando importantes mudanças no potencial de uso do solo, sendo tais transformações proporcionais, em certa medida, às características geométricas da área escavada.

Áreas exploradas no passado, quando a legislação ainda não exigia a recuperação posterior ao uso do local, representam um passivo ambiental importante porque tais áreas representam, em muitos casos, parcelas de áreas urbanas ou de expansão urbana sem condições de aproveitamento, dado o nível de degradação de seus recursos naturais.

Constatada tal realidade, a avaliação da degradação ambiental ocorrida em tais locais é pressuposto para projetos de reabilitação das áreas para reduzir os danos, interromper a ações de processos danosos ou propiciar usos futuros para as áreas.

A identificação das condições locais e a comparação entre níveis de degradação (com o reconhecimento dos componentes ambientais mais afetados) é tarefa essencial para permitir a recuperação e o aproveitamento, e deve ser conduzida de forma a não exigir investimentos vultosos, já que as atividades posteriores de recuperação apresentam custos geralmente altos e ser capaz de classificar as áreas para que se possam estabelecer prioridades de intervenção.

Considerando este contexto e o fato que o uso de geoindicadores foi proposto, entre outras coisas, para permitir tais trabalhos com redução de custos e agilidade, foi proposto o uso de geoindicadores no presente trabalho.

O termo “geoindicators” foi originalmente usado por Berger & Iams (1996) para descrever um conjunto de informações do meio que representasse suas condições ambientais, bem como os processos de dinâmica superficial em andamento no local, contendo informações de diversos componentes ambientais.

O presente trabalho apresenta uma lista de geoindicadores para caracterizar o estado do ambiente em áreas sujeitas à remoção de solo para empréstimo. A idéia básica é que o uso de tal mecanismo de caracterização do meio deva permitir o monitoramento das áreas e facilitar a tomada de decisões quanto a intervenções (Tavares, Cruz e Lollo, 208 – Estudos Geográficos).

Geoindicadores propostos

Componente Solo – Espessura dos horizontes do solo: fornece indicativos da espessura do perfil que foi escavada. Textura e estrutura do solo: define as principais características do solo, de forma a determinar as alterações ocorridas em função da exploração da área de empréstimo. Camada agricultável: informa a existência e espessura da camada. Aterro: define as condições da camada de solo de re-aterro, quando houver, sobre as superfícies escavadas.

Substrato Rochoso – Horizonte impenetrável exposto: verifica se o substrato está ou não exposto, ou se existe cascalho na área. Grau de intemperismo: define o grau de alteração e o grau de intemperismo da rocha exposta.

Relevo – Declividade dos terrenos no fundo da cava: verifica se houve mudança na declividade do terreno em função da implantação da jazida. Alterações paisagísticas: apresenta alterações ocorridas na paisagem (expressão visual do relevo). Posição na bacia: localiza a área na bacia hidrográfica que se insere, é importante para avaliação de processos de dinâmica superficial.

Vegetação – Cobertura vegetal: descreve a vegetação existente na área, e quando possível, deve ser levantado o tipo de cobertura vegetal antes da exploração.

Recursos Hídricos – Nível freático: corresponde à profundidade do nível freático na área e representa o grau de exposição do manancial subterrâneo à degradação. Mananciais superficiais na área: verificação da existência de corpos d´água e nascentes na área e em suas imediações; e dos efeitos da exploração na análise da qualidade da água desses mananciais.

Acessos, uso e ocupação – Uso e ocupação do solo: descreve o uso e a ocupação da área anterior à exploração (quando possível) e atualmente. Vias de acesso: o indicador descreve a existência de vias de acesso à área, seu estado e os processos de degradação que as mesmas geraram.

Processos geodinâmicos – Erosão: identifica feições erosivas na área e suas características. Assoreamento: identificação de redução da largura ou profundidade de canais de drenagem por deposição de sedimentos oriundos da área de empréstimo.

Geometria final da cava – Dimensão da área: define a dimensão da área analisada. Taludes da cava: define dimensões e inclinação dos taludes da área.

Valores de Ponderação

A partir da seleção dos geoindicadores para a avaliação das áreas em estudo e tendo em mãos os resultados de todos os levantamentos realizados, pôde-se fazer a ponderação de cada geoindicador por área de estudo e assim obter a matriz de impactos para a posterior avaliação da degradação de cada área (Tavares, Cruz e Lollo – CBGE 2008)

A ponderação foi feita com os valores 0, 1, 2 e 3, onde a situação mais grave de degradação foi representada pelo maior valor. A Tabela 1 apresenta os valores de ponderação adotados para os geoindicadores.

Tabela 1 – Valores de ponderação para os geoindicadores propostos

Resultados

Os resultados numéricos da avaliação de todos os atributos para as cinco áreas de empréstimo estudadas são apresentados na Tabela 2.

Tabela 2 – Valores para a degradação ambiental, totais e por componente ambiental

Representação cartográfica dos resultados

Interpretados os resultados e valorados os geoindicadores, a fase seguinte consistiu do tratamento das informações no Sistema de Informações Geográficas. Neste ponto. Houve necessidade de uma adaptação na proposta original do projeto.

Tais atividades foram desenvolvidas no Sistema de Informações Geográficas Spring, versão 4.3.2, desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE).

Uma das formas clássicas de representação espacial de informações de diferentes pontos quando se pretende efetuar comparações entre resultados são os mapas de símbolos proporcionais.

No presente trabalhos eles foram utilizados como alternativa de comparação e representação espacial dos diferentes valores de degradação obtidos para as áreas de empréstimo estudadas, tanto no total como por componente, como se observa a seguir.

A primeira representação de símbolos proporcionais que se apresenta ilustra a participação relativa da degradação mensurada para cada componente avaliado em termos da degradação total valorada (Figura 1).

Os diferentes tamanhos dos círculos mostram diferentes classes de valores obtidos para o conjunto de geoindicadores avaliado.

Figura 1: Representação proporcional da degradação por áreas de empréstimo e por componente avaliado

As áreas denominadas Fapic e Ginásio de Esportes apresentam menores valores totais (17 e 18 pontos, respectivamente) principalmente por se tratarem de áreas para as quais foi dada alguma destinação posterior è explotação do solo e que tal destinação permitiu a atenuação dos danos ocorridos.

Para as áreas com valores totais médios de degradação (22 pontos para a área denominada Novo Horizonte, e 24 pontos para a área Rotatória) apesar de a degradação medida ser mais significativa, o fato de serem áreas com menores dimensões e menor profundidade de escavação resultou em valores globais não tão significativos.

Para a área Motocross o valor total obtido para os geoindicadores (34 pontos) foi resultado principalmente das grandes dimensões da área em relação às demais e do fato da explotação ter sido muito mais intensa, com escavações profundas (até mais de 10m de profundidade) e com taludes íngremes (até 90º) chegando mesmo a tingir a camada de cascalho.

A figura ilustra também que determinados componentes tiveram participação mais importante na medida da degradação obtida, em particular os componentes: solo (cor vermelha), geometria da cava (cor verde claro), relevo (cor azul claro), e uso e ocupação do solo (cor violeta). Dada tal disparidade de importância relativa dos componentes no processo, cada um deles será discutido na seqüência.

O componente solo foi sem dúvida o mais importante no processo de definição da degradação. O resultado não poderia ser diferente visto que o trabalho trata exatamente de degradação do solo. No entanto tal componente teve papel mais relevante em algumas áreas de empréstimo, especialmente naquelas em que a explotação foi mais intensa (em termos de escavação) ou mais extensa (em termos de dimensões da área) como nas áreas Motocross, Novo Horizonte e Rotatória.

Outra forma possível de apresentação dos resultados da valoração da degradação em termos dos geoindicadores usados é a distribuição das áreas de empréstimo em classes em função da degradação total estabelecida. Em tais circunstâncias o usual é a divisão dos objetos em classes em termos relativos de resultado obtido.

A primeira forma de classificação aplicada foi a divisão das áreas em classes de acordo com a degradação total mensurada em três classes utilizando-se a ferramenta de agrupamento por passos iguais do Spring. A escolha de Três classes se deveu a duas razões fundamentais: (1) o uso de três classes para casos desta natureza é comum no meio técnico-científico com as designações “alta”, “média”, e “baixa” para as classes; (2) a definição de três classes parecia natural para os resultados obtidos para degradação total para as cinco áreas (34, 17, 24, 18, 22).

A definição das classes no agrupamento por passo igual gera “n” classes contendo o mesmo intervalo de variação dos valores em cada grupo. O intervalo é definido a partir da relação Intervalo = (Valor Máximo – Valor Mínimo) / Número de Classes. Para o presente caso isso resultou em três intervalos para degradação assim distribuídos: (Baixa Degradação) 17-22; (Degradação Média) 23-28; (Alta Degradação) 29-34.

A classificação resultante de tal processo (ilustrada na Figura 24) incluiu na classe “alta degradação” (cor vermelha) apenas a área Motocross; para o intervalo “média degradação” foi classificada a área Rotatória (cor marrom); e como “baixa degradação” as áreas Fapic, Novo Horizonte e Ginásio de Esportes (cor verde).

Considerando a peculiaridade dos resultados, que incluía o resultado de uma área exatamente no valor limite de uma das classes para a técnica passo igual (área Novo Horizonte, com valor 22) foram consideradas outras possibilidades de definição das classes.

Figura 2: Classificação das áreas – agrupamento por passo igual

Foi então testado o agrupamento por quantil, qual tem por princípio incluir o mesmo número de indivíduos do conjunto em cada grupo. Nesse caso, os intervalos de valores são definidos em função do número de objetos tratados e do número de grupos previstos, segundo a relação: Número de Objetos em cada Grupo = Número total de objetos / Número de Classes.

O Range de cada grupo é o intervalo de valores encontrados entre os objetos localizados na disposição de ordenamento, definido por Sort (n-1) >= Range (n) < Sort (n).

Onde: Range(n) = intervalo do enésimo grupo; sort (n-1) = valor do atributo relativo à ordem n-1 do ordenamento; sort (n) = valor do atributo relativo à enésima ordem do ordenamento.

Os intervalos para degradação definidos por tal técnica foram: (Baixa Degradação) 17-18; (Degradação Média) 19-24; (Alta Degradação) 25-34.

A classificação resultante de tal processo (ilustrada na Figura 3) incluiu na classe “alta degradação” (cor vermelha) apenas a área Motocross; no intervalo “média degradação” as áreas Rotatória e Novo Horizonte (cor marrom); e como “baixa degradação” as áreas Fapic e Ginásio de Esportes (cor verde).

A terceira alternativa de classificação considerada foi o agrupamento estatístico existente no Spring. Nessa forma de agrupamento o principal divisor é a media µ, a partir da qual são definidos grupos com valores acima e abaixo da média em intervalos de valor que pode ser de um desvio padrão, meio, ou um quarto de desvio padrão.

O número de grupos gerados acima e abaixo dependerá do valor da quantidade de desvio padrão escolhido. Para o caso presente foi adotado o valor de um desvio padrão de forma a resultar em três classes assim definidas: (Baixa Degradação) 17-23; (Degradação Média) 23-29; (Alta Degradação) 29-34.

A classificação resultante de tal processo (ilustrada na Figura 4) incluiu na classe “alta degradação” (cor marrom) apenas a área Motocross; no intervalo “média degradação” apenas a área Rotatória (cor vermelha); e como “baixa degradação” as áreas Fapic, Novo Horizonte e Ginásio de Esportes (cor verde).

Considerações finais

Apesar das diferenças nas classificações obtidas pelas três diferentes alternativas de agrupamentos e das possíveis dificuldades em estabelecer a classificação em função da proximidade de resultados entre algumas áreas de empréstimo, alguns aspectos dos resultados obtidos merecem destaque.

Em todas as alternativas de avaliação a Área de Empréstimo denominada Motocross se enquadrou na classe “Degradação Alta”. Apesar de se tratar de constatação óbvia, já que tal área mostra o maior valor para o somatório dos geoindicadores utilizados e que tal soma é bastante superior à soma das demais áreas, deve-se observar os maiores valores obtidos para a degradação nesta área se devem aos geoindicadores propostos para o componente solo (que responde por quase a metade do somatório – 16) e, de forma secundária, aos componentes ambientais relevo, ocupação e geometria da cava.

As Áreas de Empréstimo Fapic e Ginásios de Esportes foram sempre classificadas na categoria “Degradação Baixa” em função do resultado do somatório de valores para os geoindicadores utilizados. Tal situação se deveu ao fato que estas áreas foram, após o encerramento de sua explotação, ocupadas para finalidades diferentes da remoção de solo, ocupações estas que acabaram resultando em ligeira redução da degradação ambiental.

No caso da área Fapic, o uso atual é de recinto de exposições e realização de eventos, destinação que significou recomposição de parte do volume escavado, revegetação da área e execução de obras de drenagem o que acabou resultando em menores valores de degradação para em componentes como solo, vegetação, relevo, e ocupação e uso.

Figura 3: Classificação das áreas – agrupamento por quantil

Figura 4: Classificação das áreas – agrupamento estatístico (intervalo de um desvio padrão)

Para a área Ginásio de Esportes, o poder público fez um contrato de comodato com um cidadão local interessado em desenvolver atividades pecuárias em pequena escala, já que no local as glebas rurais são pequenas. O cidadão em questão, interessado em melhorar as condições da área para seu uso, tem cuidado da área com a plantação de gramíneas e rotação de seu uso como pastagem com áreas vizinhas de sua propriedade.

Além disso, o cidadão em questão cercou a área e restringiu o acesso a mesma, o que tem colaborado também para o estado da mesma. Tais atitudes resultaram em menor degradação no tempo atual, registrada principalmente em termos dos baixos valores obtidos para os componentes solo e ocupação e uso do solo.

A área de empréstimo Rotatória apresentou, nos três agrupamentos efetuados, a classificação “Média Degradação”. Tais resultados se devem às condições ambientais da área, que apresenta área de explotação limitada, mas se encontra ainda em fase de explotação. Em função dessa condição, a área apresenta valores bastante significativos de degradação para os componentes ambientais solo e ocupação e uso do solo.

A única área de degradação que apresentou mudança de classe de degradação em função da técnica de agrupamento utilizada foi a área Novo Horizonte, resultando classificação “Baixa Degradação” para os agrupamentos por passo igual e estatístico, e “Degradação Média” para o agrupamento por quantil.

O valor total da degradação medida (22) teve um papel importante na classificação diferenciada desta área em função da técnica de análise. Como explicado anteriormente, os agrupamentos por passo igual e estatístico resultaram limites de classes muito próximos ao valor da degradação atribuído para a área (17-22, para valor único, e 17-23 para estatístico). No entanto, o agrupamento por quantil, ao tentar estabelecer classes com mesmo número de indivíduos para o agrupamento, parece resultar algo mais coerente com os resultados aqui obtidos.

A classificação da área Novo Horizonte pelo agrupamento por quantil (Degradação Média) parece ser mais razoável pelas razões descritas a seguir:

(1) ela parece ser uma classificação mais natural, na medida em que qualquer observador que analisar um conjunto de dados composto por [17 18 22 24 34] e pense em dividir tais dados em três grupos (alto, médio e baixo) tenderia a agrupar os dados como [17 18], [22 24], e [34];

(2) os resultados obtidos para os geoindicadores nesta área, revelam condições que não parecem típicas de serem caracterizadas como “Baixa Degradação”, com valor significativo de degradação para o componente solo se comparado ás outras áreas.

Agradecimentos

Os autores agradecem à FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo apoio recebido, na forma dos projetos 06/01962-7 (Auxílio à Pesquisa) e 05/57386-1 (Bolsa de Mestrado) e a CAPES (Coordenação de Pessoal de Nível Superior) pela Bolsa de Mestrado.

Sueila Pereira da Cruz
Universidade Estadual Paulista – UNESP
Aline Botini Tavares
Universidade Estadual Paulista – UNESP
José Augusto de Lollo
Universidade Estadual Paulista – UNESP
lolloja@dec.feis.unesp.br

Referências Bibliográficas

BERGER A. R. & IAMS W. J. (Eds). (1996). Geoindicators: Tools for Assessing Rapid Changes in Earth Systems. Balkema, Rotterdam.
CRUZ, S. P.; TAVARES, A. B.; LOLLO, J. A. Avaliação da degradação do meio em áreas de empréstimo com base em geoindicadores. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA E AMBIENTAL, 12, 2008, Porto de Galinhas. Anais… São Paulo: ABGE, 2008, 12p. (CD ROM).
TAVARES, A. B.; CRUZ, S. P.; LOLLO, J. A. Geoindicadores para a caracterização de estado de diferentes ambientes. Estudos Geográficos, Rio Claro, v. 5, n. 2, p. 42-57, 2008.