ABSTRACT Ensuring prompt and effective water quality monitoring is increasingly important. Remote sensing has been shown to be an effective tool for simplifying and speeding up this process. The aim of this study is to develop an empirical model to map the spatial and temporal dynamics of turbidity in Mirim Lagoon, located in southern Brazil. To achieve this, Sentinel-2A/B MSI sensor data were combined with turbidity data collected in situ. The model was applied to monthly images (with cloud cover ≤ 20%) in 2019 and 2020 using the Google Earth Engine (GEE) platform. Mean turbidity values in the lagoon did not vary significantly, remaining between 30 and 75 NTU overall. However, there were differences in turbidity levels between the northern and southern regions of the lagoon in some months of the investigated years. By applying this methodology and analyzing the results, we were able to better understand the behavior of turbidity throughout the lagoon and gain insights into the quality of this important freshwater source.

RESUMO Tem se tornado cada vez mais necessário garantir agilidade e eficácia no monitoramento da qualidade da água. Nesse sentido, o sensoriamento remoto tem se mostrado uma ferramenta eficaz, capaz de tornar esse processo mais rápido e simples. O objetivo do presente estudo é gerar um modelo empírico para mapear espacial e temporalmente a dinâmica da turbidez na Lagoa Mirim, sul do Brasil. Os dados do sensor MSI Sentinel-2A/B foram usados em combinação com os dados de turbidez coletados in situ. Os mapeamentos espaciais e temporais foram realizados na plataforma Google Earth Engine (GEE) aplicando o modelo em imagens mensais (cobertura de nuvens ≤ 20%), em 2019 e 2020. Os valores médios de turbidez observados na lagoa não apresentaram variações significativas; no geral, eles permaneceram entre 30 NTU e 75 NTU. Houve diferença nos níveis de turbidez entre as regiões Norte e Sul da lagoa em alguns meses dos anos investigados. A metodologia aqui aplicada e os resultados observados permitiram analisar o comportamento da turbidez em toda a extensão da Lagoa Mirim e conhecer melhor a qualidade da água nesta importante fonte de água doce.

RESUMO A calibração de modelos hidrológicos estima os valores de parâmetros que não podem ser mensurados e permite a simulação dos processos chuva-vazão. Os algoritmos evolucionários multi-objetivos podem tornam a calibração mais rápida e eficiente por meio de processos iterativos. Contudo, o critério de parada padrão usado para encerrar o processo iterativo é baseado em um número de iterações pré-definido pelo usuário. Como alternativa, o critério de parada Ticona é baseado no número mínimo de iterações requerido para alcançar um determinado número de soluções não-dominadas na Frente de Pareto, resultando em um menor tempo computacional sem perda de desempenho durante a calibração. Neste estudo, foi avaliado o uso do critério de parada Ticona na calibração do Tank Model. A calibração foi realizada em duas bacias hidrográficas, usando três algoritmos genéticos e duas funções-objetivo. Os resultados indicaram um tempo computacional 27,4% a 44,1% menor quando utilizado o critério de parada Ticona em comparação com o critério de parada padrão, ao mesmo tempo que foram obtidos resultados similares quanto aos valores dos parâmetros calibrados e à série temporal de vazão simulada.

ABSTRACT Calibration of hydrologic models estimates parameter values that cannot be measured and enable the rainfall-runoff processes simulation. Multi-objective evolutionary algorithms can make the calibration faster and more efficient through an iterative process. However, the standard stopping criterion used to stop the iterative process is to reach a pre-defined number of iterations defined by the modeller. Alternatively, the Ticona stopping criterion is based on the minimum number of iterations required to achieve a determined number of non-dominated solutions in the Pareto front, resulting in a reduction of the computational time without losing performance during the calibration processes. We evaluated the Ticona stopping criterion in the Tank Model calibration. The calibration processes were performed using data from two river basins, with three genetic algorithms and two objective functions. The Ticona stopping criterion required a computational time 27.4% to 44.1% lower than using the standard stopping criterion and were obtaining similar results in simulated streamflow time series and similar values of the best set of parameters.

RESUMO O presente trabalho consiste na avaliação da existência de risco e sua quantificação em casos de vazamentos de derivados do petróleo em uma refinaria localizada na Região Sudeste do Brasil. A área apresenta solo subsuperficial e água subterrânea contaminados por hidrocarbonetos de petróleo e outras substâncias em consequência do funcionamento de uma refinaria. Foram consideradas as vias de exposição por inalação aos contaminantes presentes nesses dois meios. A quantificação do risco de câncer e do quociente de perigo foi realizada para cada substância química, permitindo verificar que, para a exposição a água subterrânea contaminada, não houve efeito carcinogênico e não carcinogênico para os compostos analisados por meio da via de inalação. Já para a exposição a solo subsuperficial contaminado, verificou-se que todos os elementos detectados apresentaram riscos carcinogênicos para ambas as condições analisadas (ambiente aberto e fechado) e ambos os receptores (trabalhadores e comercial). Os elementos benzeno, tolueno, etilbenzeno, o-xileno e m-xileno apresentaram risco não carcinogênico para ambientes fechados em solo subsuperficial contaminado. Em ambientes abertos, somente o xileno,m- não apresentou risco não carcinogênico. Para receptores trabalhadores, somente o benzeno apresentou risco não carcinogênico. Destaca-se a grande importância do gerenciamento de risco para posterior recuperação dessa área afetada.

Abstract The present study was an assessment and risk quantification of derivatives from oil spill at a refinery located in the Southeast of Brazil. The area presents subsurface soil and groundwater contaminated by petroleum hydrocarbons and other substances from the refinery. Inhalation exposure routes have been evaluated due to the presence of contaminants in the affected area. Risk quantification and hazard ratio were performed for each chemical substance, allowing to verify that, for exposure from contaminated groundwater, there was no carcinogenic and non-carcinogenic effect considering the inhalation route. As for exposure to contaminated subsurface soil, all the elements were detected as having the carcinogenic risk for both analyzed conditions (open and closed environments), and both receptors (worker and commercial). The elements Benzene, Toluene, Ethylbenzene, o-Xylene, and m-Xylene, have presented a non-carcinogenic risk for closed environments from contaminated subsurface soil. In open environments, only m-Xylene did not present non-carcinogenic risk. For the workers receptors, only Benzene has presented a non-carcinogenic risk. It might be highlighted the importance of risk management for the subsequent recovery of this affected area.