Análise temporal da qualidade das águas do Médio Paraíba do Sul

Autores e Colaboradores

Ricardo Pereira Abraão

Nilo Antonio de Souza Sampaio

Carin von Mühlen

José Glenio Medeiros de Barros

Hugo Pimentel Tavares

Thaís Mendes Barras

Tiago Floriano Filho

Laura Dutra de Abreu

João Victor Panno Damasceno

Heithor Lira Maciel

1. Referencial Teórico

1.1. Contexto Histórico do Rio Paraíba do Sul

1.1.1. Evolução Socioeconômica da Região

1.2. Poluição de Rios

1.2.1. Fontes de Poluição

1.2.2. Impactos da Poluição Hídrica

1.3. Análise Estatística dos Poluentes

1.3.1. Estatística Descritiva

1.3.2. Estatística Inferencial

1.3.3. Análise Multivariada

1.4. Inteligência Artificial em Monitoramento Ambiental

1.4.1. Redes Neurais Artificiais

1.4.2. Aplicações em Qualidade da Água

1.5. Despoluição de Rios

1.5.1. Estratégias de Despoluição

1.5.2. Instrumentos de Gestão

1.6. Índices de Qualidade da Água

1.6.1. Índice de Qualidade da Água NSF

1.6.2. Classificação da Qualidade

1.7. Legislação Ambiental Aplicável à Qualidade da Água

2. Método de Pesquisa

2.1. Classificação da Pesquisa

2.1.1. Quanto à Natureza

2.1.2. Quanto à Abordagem

2.1.3. Quanto aos Objetivos

2.1.4. Quanto aos Procedimentos

2.2. Fluxo Metodológico

2.2.1. Etapa 1 Definição do Tema, Questão de Pesquisa e Objetivos

2.2.2. Etapa 2 Pesquisa Bibliométrica

2.2.3. Etapa 3 Referencial Teórico

2.2.4. Etapa 4 Seleção da Amostra

2.2.5. Etapa 5 Coleta de Dados

2.2.6. Etapa 6 Tratamento e Análise dos Dados

2.2.7. Etapa 7 Desenvolvimento do Modelo GRNN

2.2.8. Etapa 8 Validação e Análise dos Resultados

2.3. Ferramentas e Software Utilizados

2.3.1. Software Estatístico

2.3.2. Bibliotecas e Pacotes

2.4. Limitações da Pesquisa

2.5. Cronograma de Execução

2.6. Aspectos Éticos

2.7. Análise Preliminar dos Dados

3. Análise dos parâmetros que compõem a qualidade da água

3.1. Parâmetros de Qualidade da Água

3.1.1. Oxigênio Dissolvido (OD)

3.1.2. Coliformes Termotolerantes

3.1.3. Potencial Hidrogeniônico (pH)

3.1.4. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

3.1.5. Nitrato (NO₃⁻)

3.1.6. Fosfato Total

3.1.7. Temperatura

3.1.8. Turbidez

3.1.9. Sólidos Dissolvidos Totais

3.2. Metodologia de Cálculo do IQA

3.2.1. Histórico e Desenvolvimento

3.2.2. Parâmetros e Pesos do IQA NSF

3.2.3. Fórmula de Cálculo

3.2.4. Classificação da Qualidade

3.3. Caracterização dos Pontos de Estudo

3.3.1. Critérios de Seleção

3.3.2. Descrição dos Pontos de Monitoramento

3.3.3. Análise Comparativa dos Pontos

4. Resultados e Discussões

4.1. Análise Temporal das Estações Secas e Chuvosas

4.1.1. Variabilidade Sazonal do IQA

4.1.2. Teste T Pareado

4.2. Análise Temporal do Índice da Qualidade da Água nos Nove Pontos Estudados…..

4.2.1. Ponto PS410 – Resende

4.2.2. Ponto PS413 – Resende

4.2.3. Ponto PS415 – Porto Real

4.2.4. Demais Pontos de Monitoramento

4.3. Análise Estatística Multivariada

4.3.1. Análise de Componentes Principais (PCA)

4.4. Análise de Variância (ANOVA)

4.4.1. ANOVA Unifatorial

4.4.2. Comparação Entre Pontos

4.5. Predição do Índice da Qualidade da Água

4.5.1. Implementação da Rede Neural GRNN

4.5.2. Resultados das Predições

4.5.3. Tendências Gerais das Predições

4.6. Validação dos Dados de 2023 com a Predição

4.6.1. Validação Individual por Ponto

4.6.2. Validação Comparativa em Grupos

4.6.3. Métricas de Performance

4.7. Discussão dos Resultados

4.7.1. Implicações dos Padrões Temporais

4.7.2. Eficácia do Modelo GRNN

4.7.3. Contribuições para a Gestão

5. Métricas e Validação

5.1. Fundamentos das Métricas de Avaliação

5.1.1. Erro Médio Absoluto (MAE)

5.1.2. Raiz do Erro Médio Quântico (RMSE)

5.1.3. Coeficiente de Determinação (R²)

5.1.4. Erro Percentual Médio Absoluto (MAPE)

5.2. Resultados das Métricas por Ponto de Monitoramento

5.2.1. Análise Individual dos Pontos

5.2.2. Ranking de Desempenho

5.3. Análise Comparativa da Métricas

5.3.1. Variabilidade entre Pontos

5.3.2. Correlação entre Métricas

5.4. Validação Cruzada

5.4.1. Metodologia da Validação Cruzada

5.4.2. Resultados da Validação Cruzada

5.5. Análise de Resíduos

5.5.1. Distribuição dos Resíduos

5.5.2. Resíduos vs Valores Preditos

5.6. Robustez do Modelo

5.6.1. Teste de Sensibilidade

5.6.2. Estabilidade Temporal

5.7. Comparação com Outros Modelos

5.8. Visualização das Métricas

5.9. Limitações e Considerações

5.9.1. Limitações Identificadas

5.9.2. Recomendações para Melhoria

5.10. Aplicabilidade Prática

5.10.1. Sistema de Alerta

5.10.2. Frequência de Atualização

5.11. Teste de Normalidade

6. Conclusão

6.1. Principais Achados

6.1.1. Impactos dos Eventos Climáticos Externos

6.1.2. Variabilidade Sazonal e Temporal

6.1.3. Impactos da Pandemia de COVID-19

6.2. Análise Estatística e Modelagem

6.2.1. Análise de Variância (ANOVA)

6.2.2. Modelo de Regressão Múltipla

6.2.3. Rede Neural de Regressão Múltipla

6.3. Contribuições Científicas e Técnicas

6.3.1. Avanços Metodológicos

6.3.2. Contribuições para a Gestão Ambiental

6.3.3. Experiência Profissional Integrada

6.4. Análise de Fontes Difusas de Poluição

6.4.1. Influência de Atividades Agropecuárias

6.4.2. Implicações para o Planejamento

6.5. Alcance dos Objetivos

6.5.1. Objetivo Geral

6.5.2. Objetivos Específicos

6.6. Limitações do Estudo

6.6.1. Limitações Metodológicas

6.6.2. Limitações dos Modelos

6.7. Recomendações para Pesquisas Futuras

6.7.1. Extensões Metodológicas

6.7.2. Expansão do Escopo

6.7.3. Aplicações Práticas

6.8. Implicações para Políticas Públicas

6.8.1. Gestão dos Recursos Hídricos

6.8.2. Controle de Poluição

6.9. Contribuições para o Desenvolvimento Sustentável

6.9.1. Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)

6.9.2. Inovação e Tecnologia

6.10. Considerações Finais

Referências