ABSTRACT Irregular rainfall and the occurrence of droughts in tropical semi-arid regions have a negative impact on the quality and availability of water stored in reservoirs. The aim of this study was to evaluate the quality of water stored in an artificial reservoir in the tropical semi-arid region of Brazil during years of drought. The study area was the Pereira de Miranda reservoir, located in the district of Pentecoste, Ceará, Brazil. Seven water-sampling campaigns were carried out between April 2015 and September 2016. The variables to be analysed were chlorophyll-a (Cl-a), hydrogen potential (pH), electrical conductivity (EC), total nitrogen (Ntotal), total phosphorus (Ptotal), transparency (SD), fixed/volatile/total suspended solids (FSS/VSS/TSS), and temperature (T0); the trophic state index (TSI) was then calculated. The variables which better explained the variance in water quality were identified by principal component analysis (PCA). The waters of the Pereira de Miranda reservoir were classified as hyper-eutrophic throughout the study period and at each of the collection points. The PCA identified that the variability in water quality was determined by suspended sediment and nutrients, showing that the reduction in variables made it possible to obtain high explainability of the conditions of the reservoir during monitoring, saving time and resources on the analyses. In addition, the occurrence of severe drought resulted in low accumulated volumes, which intensified and made vulnerable the quality of the waters. As such, the Pereira de Miranda reservoir proved to be in a process of degradation, mainly due to anthropogenic action, intensified by climate factors. semiarid semi arid reservoirs Pentecoste Ceará watersampling sampling 201 2016 chlorophylla chlorophyll Cla, Cla Cl , (Cl-a) pH, pH (pH) EC, EC (EC) Ntotal, Ntotal (Ntotal) Ptotal, Ptotal (Ptotal) SD, SD (SD) fixedvolatiletotal fixed volatile FSS/VSS/TSS, FSSVSSTSS FSS/VSS/TSS FSS VSS TSS (FSS/VSS/TSS) T0 T (T0) TSI (TSI calculated PCA. . (PCA) hypereutrophic hyper eutrophic points nutrients monitoring analyses addition volumes such degradation action factors 20 (Cl-a (pH (EC (Ntotal (Ptotal (SD (FSS/VSS/TSS (T0 (PCA 2 (T

ABSTRACT Water reservoirs were built in the semi-arid region to mitigate the effects of drought and water scarcity. However, these reservoirs are subject to variables that impact the volume and quality of the stored water, with the contribution of such nutrients as Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP) being one of the main factors in intensifying the eutrophication process. The aim of this study was to quantify the principal inputs and outputs of nutrients (N and P) and calculate the nutrient balance, in order to verify the influence of seasonality on the import and export of these nutrients in surface reservoirs of the semi-arid region of Brazil. Seven campaigns were carried out between 2015 and 2016, with water samples collected at five points in the Pereira de Miranda reservoir and four in the General Sampaio reservoir. The inflow of nutrients was greater when the inflow rate of the water was higher. The balance showed the accumulation of 22.8 tons of TN and 2.8 tons of TP in the Pereira de Miranda reservoir, and 13 tons of TN and 1.5 tons of TP in the General Sampaio. These reservoirs are therefore retaining nutrients, acting as a storage site for nutrients transported by surface runoff in the basin of the Curu River. This increase in storage occurred mainly during the rainy season, when nutrient retention by the reservoirs impaired water quality, resulting in eutrophication, and making it difficult to meet the uses for which the reservoirs were intended. semiarid semi arid scarcity However (TN (TP process N P Brazil 201 2016 higher 228 22 8 22. 28 2 2. 1 15 5 1. River season intended 20

RESUMO A intensificação do processo de eutrofização nas águas superficiais leva a um aumento da intensidade e frequência de florações de cianobactérias comprometendo a disponibilidade hídrica para o uso consuntivo. Deste modo, objetivou-se estudar a dinâmica espaço-temporal das cianobactérias e a identificação dos nutrientes de maior peso nessa dinâmica em lago artificial semiárido, reservatório Orós (Nordeste do Brasil). Foram analisadas 77 amostras de água em 11 campanhas (seis no período seco e seis no chuvoso) em sete pontos. Os atributos investigados foram: Transparência de Secchi, Turbidez, pH, Cor Aparente, Condutividade Elétrica, sólidos totais, fósforo total, ortofosfato solúvel, NTK, Amônia, Nitrato e Cianobactérias, totalizando 924 (número de campanhas × número de pontos × número de atributos). Para investigar a significância e os atributos determinantes da dinâmica espaço-temporal das cianobactérias empregou-se análise da componente principal e análise de agrupamento. Das 17 espécies de cianobactérias identificadas, 10 espécies explicaram 72,47% da variância total acumulada. Durante a estação chuvosa foram formados 4 grupos homogêneos de cianobactérias enquanto no período seco formaram-se apenas três grupos. As maiores concentrações ocorreram no período seco com destaque para as espécies Aphanocapsa spp, Cylindrospermopsis sp e Geitlerinema sp, que são potencialmente tóxicas, e mostraram uma maior afinidade aos atributos físicos. A sazonalidade climática foi determinante na dinâmica espaço-temporal das cianobactérias, e que os altos valores de transparência limitaram a proliferação excessiva das espécies dominantes.

ABSTRACT Intensification of the eutrophication process in surface water leads to an increase in the intensity and frequency of cyanobacterial blooms, compromising the availability of drinking water. Therefore, the aim of this study was to investigate the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria and identify the most important nutrients for such dynamics in a semiarid artificial lake, the Orós reservoir, in north-eastern Brazil. Seventy-seven water samples were collected in 11 campaigns (six during the dry season and five during the rainy season) from seven points. The attributes under investigation were the Secchi transparency, turbidity, pH, apparent colour, electrical conductivity, total solids, total phosphorus, soluble orthophosphate content, total Kjeldahl nitrogen, ammonia content, nitrate content, and cyanobacteria dynamics, resulting in a total of 924 samples (number of campaigns × number of points × number of attributes). Principal component analysis and cluster analysis were used to investigate the significance and determinant attributes of the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria. Of the 17 species of cyanobacteria identified, 10 accounted for 72.47% of the total accumulated variance. During the rainy season, four homogeneous groups of cyanobacteria formed, whereas during the dry season, only three groups formed. The greatest concentrations occurred during the dry season, notably for Aphanocapsa spp., Cylindrospermopsis sp., and Geitlerinema sp., which are potentially toxic and show a greater affinity to the physical attributes of water. Climate seasonality was decisive in the spatio-temporal dynamics of cyanobacteria, and high transparency values limited excessive proliferation of the dominant species.

RESUMO O sensoriamento remoto atrelado a mensuração de variáveis físicas, químicas e biológicas são importantes ferramentas para a gestão de recursos hídricos. Portanto, objetivou-se avaliar a dinâmica das variáveis físicas, químicas e biológicas das águas de rio intermitente e de reservatório superficial artificial por meio da análise multivariada e em resposta ao uso e ocupação dos solos de sua bacia hidrográfica. O estudo foi realizado na bacia hidrográfica do rio Cruxati em quatro áreas de estudo (três áreas de rio e um reservatório artificial) e as imagens foram obtidas do sensor OLI do satélite Landsat-8. As variáveis limnológicas mensuradas foram: pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, turbidez, nutrientes (nitrogênio total e fósforo total) e clorofila a. As variáveis limnológicas foram analisadas através da Análise de Componentes Principais - ACP, teste de Tukey e Análise de Agrupamento. A eutrofização das áreas estudadas foi calculada através do Índice do Estado Trófico. A ACP permitiu a seleção de três componentes indicadoras da qualidade das águas superficiais, rio e reservatório artificial, explicando 88,57% da variância total. As variáveis limnológicas responsáveis pelo agrupamento foram: condutividade elétrica; oxigênio dissolvido e a turbidez. O uso e ocupação do solo influenciou na qualidade da água dos trechos de rio. A antropização teve influência sobre o teor de oxigênio dissolvido e a presença de áreas agriculturáveis causou o aumento da turbidez. Porém, a paisagem mais conservada (reservatório artificial) foi a que apresentou maior grau de eutrofização devido a diferença na dinâmica hidrológica entre ambientes lênticos e lóticos.

ABSTRACT Remote sensing coupled with the measurement of physical, chemical and biological variables is an important tool in water resource management. The aim of this study, therefore, was to evaluate the dynamics of the physical, chemical and biological variables of the waters of an intermittent river and an artificial surface reservoir using multivariate analysis and in response to land use and occupation in the hydrographic basin. The study was carried out in the hydrographic basin of the River Cruxati in four study areas (three river areas and one artificial reservoir), with images obtained from the OLI sensor of the Landsat-8 satellite. The limnological variables measured were pH, electrical conductivity, dissolved oxygen, turbidity, nutrients (total nitrogen and total phosphorus) and chlorophyll a. The limnological variables were analysed using Principal Component Analysis - PCA, Tukey's test and Cluster Analysis. Eutrophication of the areas under study was calculated using the Trophic State Index. The PCA allowed three components to be selected that indicated the quality of the surface water, river and artificial reservoir, explaining 88.57% of the total variance. The limnological variables responsible for the grouping were electrical conductivity, dissolved oxygen and turbidity. Land use and occupation has influenced water quality in the stretches of river. Anthropisation has had an influence on the levels of dissolved oxygen, and the presence of agricultural areas has caused an increase in turbidity. However, the most conserved landscape (artificial reservoir) had the highest degree of eutrophication due to the difference in water dynamics between the lentic and lotic environments.

RESUMO O uso eficiente dos recursos naturais nos sistemas de produção é fundamental para alcançar o equilíbrio ecológico e a sustentabilidade do sistema produtivo. Os atuais sistemas de produção agrícola têm intensificado o uso de fertilizantes e pesticidas que contribuem no aumento do fluxo de energia, acelerando o processo de degradação. Objetivou-se avaliar o desempenho ambiental de diferentes sistemas de produção irrigados em função de diversas fontes de água, energia, adubação e de sequeiro em razão de diversos preparos do solo usando a análise emergética. O estudo dos sistemas irrigados foi conduzido na área experimental da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) em Tianguá - CE e os modelos em sequeiro foram realizados na Fazenda Normal em Quixeramobim - CE. A análise emergética constitui-se basicamente de três etapas: construção do diagrama sistêmico de fluxo de energia, elaboração da tabela de avaliação de emergia e o cálculo dos indicadores emergéticos. Verificou-se um valor médio de 0,04 nos sistemas produção em sequeiro, o que mostra menor estresse ambiental comparado aos sistemas irrigados 0,30. A entrada de recursos da economia nos sistemas agrícolas aumenta a carga ambiental e diminui a renovabilidade. O efluente doméstico tratado e a energia solar fotovoltaica promoveu aumento no rendimento emergético e na sustentabilidade ambiental dos modelos de produção.

ABSTRACT The efficient use of natural resources in production systems is essential for achieving ecological balance and sustainability in these systems. Current agricultural production systems have intensified the use of fertilisers and pesticides that contribute to an increase in energy flow, accelerating the process of degradation. The aim of this study was to evaluate, using emergy analysis, the environmental performance of different irrigated production systems for different sources of water, energy and fertiliser, and of rainfed systems under different types of soil preparation. The irrigated systems were studied in the experimental area of the Sewage Treatment Station (ETE) in Tianguá, Ceará (CE), and the rainfed models at the Fazenda Normal Farm in Quixeramobim, CE. Emergy analysis basically consists of three stages: construction of the systemic energy flow diagram, elaboration of the emergy evaluation table, and calculation of the emergy indicators. A mean value of 0.04 was found under the rainfed production systems, which shows less environmental stress compared to the irrigated systems, 0.30. The influx of economic resources into agricultural systems increases the environmental load and reduces renewability. Treated domestic effluent and photovoltaic solar energy afforded an increase in emergy yield and in the environmental sustainability of the production models.

RESUMO Os sedimentos e nutrientes aportados à reservatórios superficiais comprometem a qualidade e a quantidade da água armazenada. Desta forma, objetivou-se investigar a dinâmica do aporte de sedimentos e nutrientes ao logo da bacia hidráulica de um reservatório de pequeno porte no semiárido. O reservatório estudado foi construído no ano de 1956, com capacidade de armazenamento de 5,01 hm3. Foram escavadas sete trincheiras seguindo o leito do rio ao longo da bacia hidráulica do reservatório. As amostras de sedimento foram coletadas a cada 20 cm de profundidade até atingir o leito original do rio. Foi realizada análise granulométrica, carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT), fósforo disponível (P), alumínio trocável (Al), ferro total (FeT) e pH. Aproximadamente 60% do sedimento no reservatório é composto por argila e silte e 40% por areia. A maior espessura da camada de sedimentos, bem como a maior concentração de sedimentos finos, registrou-se no trecho próximo à barragem. Os valores de COT (2,47 < COT < 34,47 g kg-1) e NT (0,69 < NT < 3,97 g kg-1) apresentaram correlações positivas e significativas entre si (r = 0,95) e com sedimentos finos (r = 0,85; r = 0,77). O P (12,19 < P < 41,99 mg kg-1) apresentou relação inversa com os componentes orgânicos, sedimentos finos, FeT e Al. A relação C/N média de 8,77 demonstra o predomínio de fontes de poluição antrópicas na bacia de contribuição do reservatório. Os sedimentos finos mostraram-se determinante na retenção e disponibilidade do COT, NT e P, atuando o reservatório como depósito dos nutrientes aportados.

ABSTRACT The sediment and nutrients that are input to surface reservoirs compromise the quality and quantity of the stored water. The aim of this study was to investigate the dynamics of sediment and nutrient input along the drainage basin of a small reservoir in the semi-arid region. The reservoir under study was built in 1956 and has a storage capacity of 5.01 hm3. Seven trenches were dug along the drainage basin of the reservoir following the river. Sediment samples were collected at increasing depths of 20 cm until reaching the original riverbed. An analysis of particle size, total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), available phosphorus (P), exchangeable aluminium (Al), total iron (TFe) and pH was carried out. Approximately 60% of the sediment in the reservoir is composed of clay and silt, and 40% of sand. The greatest thickness of the sediment layer, as well as the greatest concentration of fine sediment, was registered in the section nearest to the dam. The values for TOC (2.47 < TOC < 34.47 g kg-1) and TN (0.69 <T N < 3.97 g kg-1) showed a positive and significant correlation with each other (r = 0.95) and with the fine sediment (r = 0.85; r = 0.77). The P (12.19 < P < 41.99 mg kg-1) showed an inverse relationship with the organic components, fine sediment, TFe and Al. The mean C/N ratio of 8.77 demonstrates the predominance of sources of anthropogenic pollution in the drainage basin of the reservoir. The fine sediment proved to a determinant factor in the retention and availability of TOC, TN and P, with the reservoir acting as a deposit for the input nutrients.

RESUMO Os dados de sensoriamento remoto são essenciais para se avaliar processos de natureza dinâmica em sistemas aquáticos continentais, tais como a eutrofização e o aumento da concentração de sedimentos suspensos. Portanto, objetivou-se desenvolver modelos para estimar as concentrações de clorofila-a a partir de dados de sensoriamento remoto em águas continentais da região semiárida brasileira. A área de estudo corresponde ao reservatório Orós, localizado no estado do Ceará. O desenvolvimento dos modelos baseou-se em medidas realizadas em 20 pontos amostrais. Foram coletadas amostras de água no reservatório para a análise das seguintes variáveis: i) clorofila-a, condutividade elétrica, pH, turbidez; ii) medições ópticas in situ da transparência da água e da radiância espectral. As medidas de radiância foram realizadas utilizando-se espectrorradiômetro ASD FieldSpec®3 Hi-Res. Posteriormente, os dados espectrais foram transformados em reflectância e utilizados para testar o desempenho de diversos modelos de estimativa de clorofila-a disponíveis na literatura. Os resultados indicaram que para o modelo de três bandas o valor máximo do coeficiente de determinação (R2) de 0,88 foi obtido utilizando-se as bandas espectrais: λ1 = 660 nm, λ2 = 690 nm, e λ3 = 717 nm. O modelo de duas bandas espectrais apresentou melhor desempenho (R2= 0,87) para as bandas espectrais λ1 = 660 nm e λ2 = 690 nm. Os modelos apresentaram um erro médio absoluto de 5,35 e 5,00 µg L-1, respectivamente para os modelos de três e duas bandas espectrais. Os modelos desenvolvidos são confiáveis, indicando que esta variável limnológica pode ser quantificada a partir dos dados de sensoriamento remoto de campo com elevado grau de confiabilidade.

ABSTRACT Remote-sensing data are essential to evaluate dynamic processes such as eutrophication and increases in the concentration of suspended sediments in continental aquatic systems. The aim of this study, therefore, was to develop models to estimate chlorophyll-a concentrations from remote-sensing data in continental waters of the Brazilian semi-arid region. The study area corresponds to the Orós reservoir, located in the state of Ceará. The models were developed based on measurements taken at 20 sampling points. Water samples were collected from the reservoir to i) analyse the chlorophyll-a, electrical conductivity, pH and turbidity; ii) take optical measurements in situ of water transparency and spectral radiance. Radiance measurements were carried out using an ASD FieldSpec®3 Hi-Res spectroradiometer. The spectral data were later transformed into reflectance values and used to test the performance of several models found in the literature for estimating chlorophyll-a. The results showed that for the three-band model, the maximum value for the coefficient of determination (R2), of 0.88, was obtained using the λ1 = 660 nm, λ2 = 690 nm and λ3 = 717 nm spectral bands. The model employing two spectral bands presented the best performance (R2 = 0.87) in the λ1 = 660 nm and λ2 = 690 nm bands. An absolute mean error of 5.35 and 5.00 µg L-1 was found for the three- and two-band models respectively. The developed models are reliable, showing that chlorophyll-a concentrations can be quantified from remote-sensing field data with a high degree of accuracy.

RESUMO A eutrofização dos reservatórios de água aumenta os custos de tratamento para sua utilização nos múltiplos uso, portanto é necessário conhecer o aporte do nitrogênio e do fósforo, uma vez que estes contribuem com o referido processo. Portanto, objetivou-se com esta pesquisa quantificar o aporte e o balanço do fósforo e nitrogênio; bem como identificar o efeito da sazonalidade climática na dinâmica desses nutrientes em reservatório. No período de abr/2008 a dez/2012 foram realizadas 21campanhas de coleta de água no reservatório Orós, localizado no semiárido brasileiro, Ceará, Brasil. Tendo-se por base os dados de campo foram calculados o fluxo de entrada e saída de nitrogênio total (NT) e fósforo total (PT). Foi identificado que o reservatório se mostrou como um sumidouro dos nutrientes transportados pelo escoamento superficial, com uma retenção de 176 Mg de NT e 230 Mg de PT durante o período de estudo. A retenção de NT e PT pelo reservatório pode resultar no comprometimento da qualidade das águas pela eutrofização, aumentando os custos para disponibilizar uma água de qualidade para os diferentes usos. Por se tratar de uma bacia hidrográfica predominantemente agropecuária e os nutrientes apresentarem a mesma tendência de aporte no reservatório, acredita-se que a fonte primaria dos nutrientes seja a agricultura e a pecuária. Houve aumento do aporte de nutrientes ao longo do tempo. Os reservatórios de regiões semiárida são peculiares quanto a carga de nutrientes em períodos secos, pois mesmo sem aporte fluvial é comum manutenção e/ou aumento das concentrações de nutrientes.

ABSTRACT In relation to the process of eutrophication of water reservoirs, it is necessary to understand the nitrogen and phosphorus supply, as well as they contribute to the eutrophication process. The aim of this research was to quantify the input and the balance of phosphorus and nitrogen, as well as to identify the effect of climate seasonality on dynamics of these nutrients in a reservoir. The campaigns took place from April/2008 to Dec/2012 at the Orós reservoir, located in the semi-arid region of Brazil. Based on dataset it was possible to calculate the inflow and outflow of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP). The reservoir becoming a storage place for the nutrients transported by the flow of water from the drainage network. A total of 176 Mg of nitrogen and 230 Mg of phosphorus were retained in the reservoir. The TN and TP retained in the reservoir can lead to the water being compromised by eutrophication, increasing the financial cost of water treatment and compromising water availability for consumption use (human, livestock, irrigation and industry). Because it is a predominantly agricultural basin, and the nutrients show a similar input trend in the reservoir, it is believed that the primary source of nutrients is agriculture and livestock, also wastewater from cities around reservoir. There has been an increase in nutrient input of over time. Reservoirs in semi-arid regions are unique as regards nutrient load during dry periods, since even without fluvial input, nutrient concentrations generally remain steady or increase.

RESUMO A região semiárida do Brasil é caracterizada pela irregular distribuição temporal e espacial da pluviosidade que junto às ações antrópicas causam a degradação da qualidade da água. Objetivou-se neste estudo avaliar a qualidade da água em reservatórios superficiais no semiárido brasileiro face a variabilidade da precipitação e o grau de antropização das bacias hidrográficas. Foram realizadas coletas de água nos açudes Orós, Trussu e Muquém, nos meses de agosto e dezembro/2012, abril, outubro e dezembro/2013, e março e junho/2014 (períodos seco e chuvoso). Foram analisados os seguintes atributos limnológicos: condutividade elétrica, pH, turbidez, transparência e clorofila-a e os resultados foram avaliados através de gráficos tipo boxplot, utilizando-se a comparação de médias através do teste t-Student. Dados de antropização das bacias hidrográficas contribuintes dos açudes, para o período seco de 2013, foram utilizados para correlacionar os atributos limnológicos com a condição das bacias hidrográficas. As chuvas não foram suficientes para melhorar significativamente a qualidade das águas dos açudes, sendo que no Orós ocorreram elevados teores de clorofila-a e turbidez em ambos os períodos. A antropização das áreas tem influência direta na qualidade das águas dos reservatórios superficiais do Alto Jaguaribe, apresentando correlação com os atributos de qualidade da água, principalmente com o pH e a degradação total das águas superficiais da Bacia do Alto Jaguaribe em decorrência do uso do solo das bacias é ser apenas uma questão de tempo.

ABSTRACT The semi-arid region of Brazil is characterised by the irregular temporal and spatial distribution of the rainfall, which together with anthropogenic action causes degradation of the water quality. The aim of this study was to evaluate water quality in surface reservoirs in the Brazilian semi-arid region due to rainfall variability and the degree of anthropisation of the watersheds. Water samples were collected at the Orós, Trussu and Muquém reservoirs during August and December of 2012, April, October and December of 2013, and March and June of 2014 (dry and rainy periods). The following limnological attributes were analysed: electrical conductivity, pH, turbidity, transparency and chlorophyll-a, with the results evaluated using box plots, and the mean values compared by Student’s t-test. Anthropogenic data from the watersheds contributing to the reservoirs were used to correlate limnological attributes with the condition of the watersheds during the dry period of 2013. The rainfall was not sufficient to significantly improve the water quality of the reservoirs, and in the Orós Reservoir high levels of chlorophyll-a and turbidity occurred during both periods. Anthropisation of these areas has a direct influence on the water quality of the surface reservoirs of the Upper Jaguaribe, showing a correlation with the attributes of water quality, especially with pH. Total degradation of the surface waters of the Upper Jaguaribe Basin due to land use in the watersheds is just a matter of time.

RESUMO Análises físicas e hidroquímicas foram realizadas, em poços rasos, com o objetivo de identificar os impactos da irrigação e da sazonalidade climática no processo de salinização e na dinâmica do nível das águas subterrâneas do Distrito Irrigado do Baixo Acaraú - DIBAU, Ceará. As amostragens foram realizadas em dois períodos: dez/2003 a maio/2007; agosto/2010 a julho/2011, em cinco poços rasos (P1, P2, P3, P4, P5), sendo três deles em campos irrigados. Na identificação da similaridade ou dissimilaridade dos teores de íons sódio (Na+), cloreto (Cl-) e nitrato (NO3 -) entre as duas épocas estudadas, bem como entre os poços amostrados, aplicou-se a técnica de análise estatística multivariada de agrupamento hierárquico. Os dados médios foram submetidos à análise de teste de média e confrontados pelo Teste T. As águas dos poços inseridos na área de sequeiro apresentaram as maiores concentrações médias de Na+ e Cl-, 123 mg L-1 e 253,2 mg L-1, respectivamente, enquanto os valores médios de NO3 - foram maiores na área irrigada, 16 mg L-1. Identificou-se elevação do nível do lençol freático nos poços inseridos na área irrigada (P3, P4 e P5) de 6,13; 5,25 e 3,40 m, respectivamente. As menores flutuações sazonais do lençol freático ocorreram nos poços inseridos na área irrigada, mostrando excedentes de lâminas de irrigação e recarga desses poços, durante a estação seca. As concentrações de Na+ e de Cl-, nas águas do lençol freático, são determinadas pelos fatores naturais, diferentemente do que ocorre com as do NO3 -.

ABSTRACT Physical and hydro chemical analysis were carried out in shallow wells with the objective of identifying the impact of irrigation and of the climatic seasonality in the process of salinization and in dynamic of the groundwater level of the Distrito Irrigado do Baixo Acaraú - DIBAU, Ceará. The samples were taken in two periods: Dec/2003 to May/2007 and Aug/2010 to July/2011 in five shallow wells (P1, P2, P3, P4, P5), three being inserted into irrigated fields. In identifying the similarities or dissimilarities of the sodium (Na+), chlorine (Cl-) and nitrate (NO3 -) ions between the two studied time periods and between the sampled wells, statistical multivariate analysis of hierarchical cluster analysis was applied. The average data were submitted to the average test and confronted through the t-test. The waters of the unirrigated fields presented the highest average concentrations of Na+ and Cl-, 123 mg L-1 and 253.2 mg L-1, respectively, while the highest average values of NO3 - (16 mg L-1) were found in the irrigated area. An elevation of the level of the water table was identified in the wells inserted in the irrigated area (P3, P4 and P5) of 6.13; 5.25 and 3.40 m, respectively. The smallest seasonal fluctuations of the water table occurred in the irrigated area wells, showing an excess of irrigation water, which upper the groundwater level during the dry season. The concentrations of Na+ and Cl- in the groundwaters are determined by natural factors, differently from the NO3.

Conhecer a qualidade da água de um reservatório utilizado para consumo humano é importante. Os índices de qualidade de água são utilizados para facilitar a compreensão dessa qualidade. Este estudo teve como objetivos adaptar e comparar o índice de qualidade de água da National Sanitation Foundation, às condições físicas, químicas e biológicas das águas de reservatórios artificiais em regiões com clima semiárido tropical, bem como a variabilidade espaço-temporal do mesmo. Foram realizadas doze coletas de água de abril de 2008 a abril de 2010 em sete pontos amostrais distribuídos no reservatório Orós, na região centro sul do estado do Ceará. Os atributos de qualidade de água monitorados utilizados para cálculo e adaptação do índice foram: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, fósforo total, nitrato, sólidos totais, turbidez e coliformes termotolerantes. A partir delas, empregou-se a Análise de Componente Principal para determinação dos pesos a serem associados aos parâmetros presentes no índice de qualidade de água e adaptá-lo a reservatórios de regiões de clima semiárido. As águas do reservatório foram classificadas como de qualidade regular durante a maior parte do período de estudo. Apesar de variar com o regime de chuvas, foi observado efeito da sazonalidade sobre a qualidade da água. Observou-se que o índice adaptado para regiões de clima semiárido é estatisticamente diferente dos índices de outras regiões. Entretanto, observou-se diferença apenas na sensibilidade e nos pesos dos atributos determinantes da qualidade de água.

Knowledge of the water quality of a reservoir used for human consumption is important. Water quality indices are used to facilitate understanding of this quality. This study aimed to adapt and compare the water quality index of the National Sanitation Foundation to the physical, chemical and biological conditions of artificial reservoirs in regions with tropical semiarid climate and its spatio-temporal variability. Twelve water samples were taken between April 2008 to April 2010 in seven sampling points distributed in Orós reservoir in the southern of Ceará. Water quality attributes that were monitored and used for calculation and adjustment of the index were: pH, temperature, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, total phosphorus, nitrate, total solids, turbidity and fecal coliform. From them, we used the Principal Component Analysis to determine the weights to be associated with the parameters of the water quality index and adapt it to reservoirs of semiarid climates. The water quality of the reservoir was classified as regular for most of the study period. Although varying with rainfall, there was effect of seasonality on water quality. It was observed that the index adapted to semiarid climate regions is statistically different from indices from other regions. However, the difference is observed only in sensitivity and weigths of determining attributes quality.

Este estudo foi conduzido no açude Serrote (barragem Edson Queiroz), localizado na bacia do rio Groaíras, no norte do estado do Ceará, objetivando-se investigar a variabilidade espaço-temporal da qualidade da água. Foram coletadas amostras de água em quatro pontos do corpo hídrico, durante os meses de fevereiro, maio e agosto de 2007 e maio e agosto de 2008, totalizando cinco campanhas. Os parâmetros considerados neste estudo foram Condutividade Elétrica da água (CE), potencial hidrogeniônico (pH), oxigênio dissolvido (OD), temperatura (T), fósforo total (P) e clorofila 'a'. As investigações dos dados foram realizadas pelo emprego de análise multivariada (análise de agrupamento) e técnicas de geoprocessamento. Dois grupos homogêneos foram formados independentes do ponto de amostragem, expressando assim, a maior influência da sazonalidade interanual. O estudo mostrou que as maiores concentrações dos elementos investigados foram registrados no ano de 2008, que apresentou totais pluviométricos superiores a média normal em 53%. A dissimilaridade entre os dois grupos foi definida pela clorofila 'a' e o fósforo total. O grupo 1 apresentou águas de melhor qualidade, com concentrações em torno dos limites estabelecidos pelo CONAMA (357/05). Já o grupo 2 apresentou concentrações médias da clorofila 'a' e do fósforo total duas vezes superiores as registradas no grupo 1, estando as mesmas sempre superiores aos limites estabelecidos pelo CONAMA (357/05) para consumo humano. O reservatório apresenta características próprias indicativas de eutrofização, em decorrência do clorofila 'a' e do fósforo total, que variaram de acordo com o uso e o manejo do solo no entorno do reservatório.

This study was carried out in the Serrote reservoir, sited in the Groaíras watershed at the northeastern region of Ceará State, Brazil. The aim was to investigate the temporal and spatial variability of water quality. Data investigation was processed using multivariate analysis/cluster analysis and GIS techniques. Samples were taken in four stations spreading out over the water body during five campaigns of collection (February, May, August/2007 and May, August/2008). The water quality parameters analyzed were: Electric Conductivity (EC), pH, Dissolved Oxygen (DO), temperature, chlorophyll 'a' concentration and Total Phosphorus (TP). Two homogeneous groups were identified, which expressed the inter-annual seasonality influence in the water quality. The highest concentration of investigated attributes occurred in 2008. At that year, the depth of the annual rainfall was 53% above the annual average. Chlorophyll 'a' and total phosphorus defined the dissimilarity between the two groups. Group 1 was composed with the better water quality and concentrations of attributes were close to the recommended limit defined by resolution 357/05 of CONAMA. Whereas Group 2 presented average concentrations of chlorophyll 'a' and total phosphorus two times greater than the ones registered in Group 1, there for been above the limit established by CONAMA (357/05) for human consumption. The reservoir presents characteristics that point toward eutrophization due to the use and management of the soil around said reservoir.

Utilizar inversores no controle de vazão de sistemas de bombeamento por meio da variação de sua velocidade pode ter uma maior viabilidade, caso o custo de sensores seja minimizado. Este trabalho investiga, por intermédio de análise multivariada, uma variável adequada ao pseudocontrole da vazão de um sistema de irrigação que economize o uso de sensores e simplifique o sistema de controle. Uma bancada de ensaio para coleta dados foi montada no laboratório e os dados foram processados no Statistical Package for the Social Sciences (SPSS). A análise de agrupamento hierárquico utilizando o método de Ward com base na distância euclidiana quadrática mostrou um grupo composto de quatro variáveis, estando presente nesse grupo a vazão, voltas no registro, altura do nível de água da calha parshall e a corrente elétrica, indicativo de que a corrente elétrica pode ser usada para o pseudocontrole, pois o inversor mede essa variável. A análise fatorial também indicou uma forte correlação da corrente elétrica com a vazão do sistema. A pressão foi o parâmetro da primeira componente da análise fatorial que apresentou a maior correlação com a vazão, no entanto o uso dessa variável para o controle automático demanda o uso de sensores.

Using inverters to control flow of pumping systems by means of changes in speed may be more viable if the cost of sensors is minimized. This work investigates through multivariate analysis an adequate variable for the pseudo control of the flow of an irrigation system that saves the use of sensors and simplifies the control system. A bench test to collect data was mounted in the laboratory and the data were processed using Statistical Package for the Social Sciences (SPSS). The hierarchical cluster analysis using the Ward method based on the squared Euclidean distance showed a group composed of four variables, being present in that group flow, turns on the register, water level of the Parshall weir and electric current, indicating that the electric current can be used for pseudo control because the inverter measures this variable. The factor analysis also indicated a strong correlation between the electric current and the system flow. In the first Principal Component, the pressure showed the highest correlation with the flow, although the use of this variable for automated control requires the use of sensors.

O objetivo deste trabalho foi identificar os fatores que influenciam na qualidade das águas subterrâneas do Perímetro Irrigado Baixo Acaraú, Ceará, usando a técnica de estatística multivariada Análise Fatorial/Análise da Componente Principal (AF/ACP). Para avaliar a qualidade das águas no lençol freático, foram selecionados nove poços distribuídos aleatoriamente no Perímetro Irrigado em duas áreas: A1 - áreas não cultivadas; e A2 - áreas de cultivos irrigados. As amostras das águas foram coletadas mensalmente no período de dezembro de 2003 a novembro de 2005, em novembro 2006 e, em março e maio de 2007, encaminhadas ao laboratório, onde foram analisados os seguintes atributos: pH, condutividade elétrica (CE), Na+, Ca2+, Mg2+, K+, Cl-, PO4-, NH4-, NO3-, SO4-2, HCO3- e CO3- 2. O emprego da AF/ACP resultou em um modelo composto por três componentes explicando 93,06 e 83,72%, da variância total, respectivamente, para as áreas A1 e A2. Os fatores que influenciam na qualidade das águas subterrâneas, em ambas as áreas, foram definidos pelo processo natural de intemperismo geológico do solo e da ação antrópica. Nas áreas de cultura irrigada, a ação antrópica foi determinada por um fator relacionado aos nutrientes nitrogenados e correções de acidez dos solos. Nas áreas não cultivadas, a ação antrópica foi definida por um fator de saneamento básico (uso de fossas sépticas com lançamentos diretos ao solo). O manejo adotado nas áreas irrigadas do Distrito de Irrigação do Baixo Acaraú está contribuindo para um aumento gradual nas concentrações de nitrato em águas do lençol freático.

The aim of this work was to identify and to investigate the determining factors of water table quality in the Irrigated Perimeter of Baixo Acaraú, Ceará, Brazil, using factor analysis/principal component analysis (FA/PCA). It was sampled nine shallow wells spread out on two different types of land: uncultivated area (A1) and irrigated area (A2). Groundwater was sampled monthly from Dec/2003 to Nov/2005, Nov/2006, Mar and April/2007. We measured the following parameters: pH, electrical conductivity (EC), and concentrations of Na+, Ca2+, Mg2+, K+, Cl-, PO4-, NH4-, NO3-, SO4-2, HCO3- and CO3- 2. The PCA resulted in a model composed of three components that explained 93.06% and 83.72% of the total variance of the data set from A1 and A2, respectively. It was found that the determining factors of water quality were the mineralization processes and anthropogenic activities in both areas. The anthropogenic activities in the irrigated area were related to nitrogenous fertilizers, while those in the uncultivated area were associated with the presence of septic tanks (from the lack of sewage treatment).

Com a demanda de água crescendo a cada ano, é necessária uma maior atenção aos fatores responsáveis da qualidade das águas. Esta pesquisa teve como objetivo identificar a similaridade de variáveis determinantes da qualidade das águas do trecho perenizado da bacia do Curu, Ceará, durante a estação seca e chuvosa, pelo emprego de análise multivariada. As amostras de água foram coletadas em sete pontos (georreferenciados), nos meses de janeiro, março, maio e agosto de 2005, totalizando 28 amostras. Nas águas, foram analisados os seguintes atributos: pH, CE, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, CO3-, HCO3-, SO4-, PO4(3-), NH4- e NO3-. Quatro grupos homogêneos foram identificados, sendo estes independentes da posição geográfica dos pontos de coleta, demonstrando a maior influência da sazonalidade na definição da similaridade da qualidade dessas águas. Os valores da RAS (Razão de Adsorção de Sódio) definiram a dissimilaridade do grupo 1 em relação aos demais; já o grupo 2 foi definido pelo nitrato e fósforo; enquanto que os valores da Condutividade Elétrica (CE) e da RAS, os íons sódio e o cloreto determinaram a dissimilaridade entre os grupos 3 e 4. Embora as águas dessa área sejam inadequadas ao consumo humano, CE>0,5d Sm-1, o cloreto e o sódio não representam riscos à saúde humana. Com relação aos parâmetros determinantes para irrigação, em apenas um grupo a salinidade apresentou restrição ligeira a moderada, enquanto a RAS apresentou a mesma restrição em todos os grupos.

A special attention should be devoted to the water quality determinant factors, since the water supply has been decreased each year. The aim of this research was to define the similarity of determinant variables of water quality in the perennialized part of the Curu watershed, Ceará, Brazil. Multivariate analysis/Cluster Analysis was used for this investigation and it was proceeded during the wet and dry season. The samples were took in seven stations, spreading out along the rivers during four campaigns of collection (January, March, May and August of 2005), totalizing 28 samples. The water attributes analyzed were: pH, Ce, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, CO3-, HCO3-, SO4-, PO4(3-), NH4- and NO3-. Four homogeneous groups were identified. They were independent of their geographic position. They were identified expressing the influence of weather seasonality. The values of Sodium Adsorption Ratio (RAS) defined the dissimilarity of group 1 in relation to the others. The values of nitrate and phosphorus defined the similarity of group 2; while the Electric Conductivity (CE), RAS, sodium and chloride ions determined the non homogeneity between groups 3 and 4. Although the salinity level of water (CE>0,5d Sm-1) was not suitable to human consume, the Na+ and Cl- concentration do not present risks to human health. In relation to irrigation, only one group presented salinity risk from low to moderate, while SAR showed the same risk level for all groups.