Influential factors in surface water quality in catchments within the Pampa Biome with different land use

Abstract

The aim of this study was to identify, by multivariate statistical technique, the physic, chemical and biological variables that best characterize the quality of surface waters in two small rural catchments with different land uses (eucalyptus silviculture (SC) vs. pasture and extensive livestock (LC)) located in Rosário do Sul, RS – Brazil. Monitoring was conducted during the months of August 2011 to August 2012 and the following parameters were analyzed: Ca 2+ , Mg 2+ , K + , SO 42- , Cl - , pH, electrical conductivity, turbidity, alkalinity, suspended and dissolved solids, biochemical oxygen demand , total coliforms, Escherichia coli and temperature, flow and rainfall. Through the use of FA/PCA, it was found that the model best fit to express water quality of in LC that was composed of five factors which account for 83.5% of the total variance, while for SC, four factors accounted for 85.12% of the variance. In LC, the five main factors were, respectively, soluble salts, diffuse pollution, solid, and both anthropogenic and organic factors. In SC, the four factors were namely: soluble salts, mineral, nutritional and diffuse pollution factors. The results of this study showed that by replacing the traditional soil usage (pasture and livestock) with planted forest, diffuse pollution was attenuated but, however, it did not result in major changes in the physical-chemical and biological characteristics of the water. Another point to note is that factorial analysis did not result in a large reduction in the number of variables, once the best model fit occurred with the addition of 15 of 18 analyzed variables (LC) and 17 of 18 analyzed variables (SC).

O objetivo deste estudo foi identificar, por meio da técnica estatística multivariada, os fatores que melhor caracterizam a qualidade das águas superficiais em duas bacias hidrográficas rurais com diferentes usos do solo (silvicultura do eucalipto (BE) e campo antropizado com pecuária extensiva (BC)), localizadas no Município de Rosário do Sul, RS – Brasil. O monitoramento dos parâmetros de qualidade da água foi realizado entre os meses de agosto de 2011 e agosto de 2012, com as análises de: Ca 2+ , Mg 2+ , K + , SO 42- , Cl - , pH, condutividade elétrica, turbidez, alcalinidade, sólidos suspensos, dissolvidos e totais, demanda bioquímica de oxigênio, coliformes totais, Escherichia coli, temperatura, vazão e precipitação pluvial. Por meio da AF/ ACP, identificou-se que o melhor modelo de ajuste para expressar a qualidade das águas na BC foi aquele composto por cinco fatores, explicando 83,5% da variância total, enquanto que na BE quatro fatores explicaram 85,12% da variância. Na BC, os cinco fatores foram denominados, respectivamente, sais solúveis, poluição difusa, sólidos, antrópico e orgânico. Já na BE os quatro fatores foram denominados como sais solúvel, mineral, nutricional e com poluição difusa. Os resultados permitiram concluir que a substituição do uso tradicional do solo com campo e pecuária extensiva por floresta plantada atenuou a poluição difusa na área e, de modo geral, não implicou grandes alterações nas características físico-químicas e biológicas da água. Outro ponto observado foi que, neste estudo, a análise fatorial não resultou em grande redução no número de variáveis, uma vez que o melhor ajuste do modelo ocorreu com a inclusão de 15 das 18 variáveis analisadas (BC) e de 17 das 18 variáveis analisadas (BE).