Nella città di San Paolo, Brasile, il fiume Tietê è inquinato da una grande quantità di rifiuti, principalmente fognature domestiche, ma più corre nell'interno, migliore diventa la qualità della sua acqua. È molto meno torbido a Barra Bonita, 294 km da San Paolo, e trasparente a Buritama (546 km).

Uno studio condotto da ricercatori brasiliani dell'Università statale di São Paulo (UNESP) a Presidente Prudente e São José dos Campos mostra che questo cambiamento nella qualità dell'acqua quando il fiume attraversa lo stato è dovuto alla filtrazione da parte di una serie di dighe lungo il percorso. L'1, 100 km Tietê sorge vicino alla costa, passa attraverso la capitale dello stato e sfocia al confine occidentale di San Paolo, dove si unisce al Paraná, un affluente del Plata. Il bacino di Barra Bonita trattiene parte delle alghe che si nutrono di azoto e fosforo nei liquami. Con meno di questi organismi, il fiume scorre attraverso le turbine e verso la prossima serie di dighe, dove viene nuovamente filtrato.

Come mostra lo studio, filtrazione del Tietê da questa serie di dighe consente più luce nell'acqua, che è ossigenato e converte più materia organica da inquinanti in materia inorganica, alla fine diventando trasparente. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Acqua .

"Dimostriamo che la qualità dell'acqua di Tietê migliora costantemente grazie a questa cascata di serbatoi, con l'esposizione all'inquinamento da acque reflue domestiche che diminuisce man mano che il fiume scorre lontano dalla capitale dello stato, " disse Enner Herênio de Alcântara, un professore all'UNESP di São José dos Campos e uno degli autori dello studio.

"Da un serbatoio all'altro, la composizione della materia organica e inorganica nel fiume cambia. Ciò influisce sull'assorbimento della luce in ciascun serbatoio, " disse Alcantara.

I ricercatori hanno analizzato le caratteristiche di assorbimento della luce dell'acqua in quattro dei sei serbatoi che compongono la cascata della diga di Tietê:Barra Bonita, Bariri, Ibitinga e Nova-Avanhandava. Questi serbatoi rappresentano oltre il 90% dell'energia idroelettrica generata dalla cascata.

La composizione chimica e la torbidità variano a seconda del tipo di contaminazione. Barra Bonita e Bariri sono eutrofiche, piene di alghe, ipossico e torbido. Ibitinga (349 km dalla città di San Paolo) è mesotrofica, ospita una vegetazione media e con acqua moderatamente limpida. Il bacino idrico di Nova-Avanhandava a Buritama è oligotrofico, con bassa produzione di alghe e acqua trasparente.

I ricercatori hanno analizzato campioni d'acqua raccolti durante il lavoro sul campo per misurare i livelli di particolato organico e inorganico.

I loro risultati mostrano che il serbatoio di Barra Bonita contiene un grande volume di alghe (fitoplancton), mentre alti livelli di carbonio organico disciolto sono caratteristici di Bariri e Ibitinga. Questi due serbatoi hanno anche mostrato un'elevata variabilità della composizione delle particelle tra organico e inorganico in un dato anno, a seconda del periodo, in base alle variazioni di assorbimento della luce misurate durante l'analisi. La materia inorganica, minerali e composti non gassati, predomina nella porzione a valle di Nova Avanhandava.

Questi materiali assorbono la luce a diverse lunghezze d'onda. L'assorbimento varia in intensità a seconda della concentrazione di componenti otticamente attivi presenti nell'acqua. Oltre ad assorbire la luce, lo disperdono anche. L'equilibrio tra la quantità di luce assorbita e la quantità diffusa da questi materiali si riflette nelle variazioni di colore dell'acqua di Tietê.

fitoplancton, Per esempio, assorbire più energia nelle lunghezze d'onda blu e rossa, e tanto meno nel verde, causando più dispersione a questa lunghezza d'onda. Questo è il motivo per cui l'acqua nei serbatoi con grandi quantità di fitoplancton è verde scuro, hanno spiegato i ricercatori.

"Abbiamo scoperto che la capacità totale di assorbimento della luce dei serbatoi rifletteva il livello di inquinamento in modo abbastanza accurato. La vigorosa crescita del fitoplancton dovuta all'intensa eutrofizzazione ha interferito maggiormente con l'assorbimento della luce nei serbatoi più vicini a San Paolo, Per esempio, " disse Alcantara.

Monitoraggio satellitare

I risultati dello studio contribuiranno allo sviluppo di nuovi modelli matematici e statistici che possono essere utilizzati per stimare e monitorare la qualità dell'acqua nel sistema di serbatoi a cascata di Tietê tramite immagini satellitari, Alcantara aggiunto.

A causa della variabilità dell'assorbimento della luce in questi serbatoi, un modello matematico deve ancora essere sviluppato per assicurare la misurazione precisa dei parametri di qualità dell'acqua per l'intero sistema.

"I serbatoi contengono alti livelli di inquinamento, con grandi quantità di piante acquatiche, Per esempio, quindi i segnali registrati dal sensore su Landsat-8 nello spazio diventano saturati. Di conseguenza, il modello alla fine vacilla e fornisce informazioni errate, " Lui ha spiegato.

Landsat-8 è l'ottavo satellite del programma di osservazione della Terra NASA-USGS Landsat, e il settimo a raggiungere l'orbita con successo. Il sensore di bordo per il suo Operational Land Imager (OLI) gli consente di registrare immagini a diverse lunghezze d'onda.

I materiali organici e inorganici presenti sopra o vicino alla superficie del serbatoio riflettono la radiazione solare verso il sensore a lunghezze d'onda specifiche. Di conseguenza, la loro distribuzione nel serbatoio può essere stimata utilizzando queste immagini.

Quando il modello matematico per le variazioni di assorbimento della luce viene applicato ai parametri di riflettanza superficiale ottenuti dalle immagini, è possibile stimare i livelli di materia organica e inorganica nell'acqua, e quindi la sua trasparenza.

"Il programma Landsat produce immagini dagli anni '70. Una volta convalidato il modello matematico sviluppato dal nostro gruppo, saremo in grado di ottenere indicatori di qualità dell'acqua per l'intero sistema di serbatoi di Tietê negli ultimi 40 anni circa, " disse Alcantara.

"Su questa base sarà possibile comprendere il processo di deterioramento della qualità dell'acqua del Tietê negli ultimi decenni".