Use of bayesian networks in the assessment of water quality in an amazon hydrographic basin

Authors

Keywords:

Bayesian Modeling, Monitoring, Quality indicators, Water pollution

Abstract

In order to monitor water quality in large areas of the Amazon, modeling water resources is an important instrument in identifying the factors that change the quality in the hydrographic basin. In this work, the objective was to analyze the spatial and seasonal variations of chemical, physical-chemical parameters, and trace elements of the surface water of the Peixe-Boi River basin, using Bayesian Networks. Twenty-eight collection points were selected from the river that make up the basin and twenty-nine parameters of water quality including the chemical elements were analyzed by the technique of optical emission spectrometry with inductively coupled plasma. The cause-and-effect relationships of the selected variables were verified through Bayesian Networks. The results showed that the methodology used to evaluate the surface water of the Peixe-Boi river basin through Bayesian Networks was efficient and showed that only five parameters, conductivity, manganese, salinity, total dissolved solids, and vanadium exerted greater influence on the water quality of the basin and were used in the construction of the model. The graph produced showed three variables considered as parent nodes: seasonality, conductivity, and manganese. It can be concluded that seasonality had no influence on quality parameters, but it did influence the variation of vanadium concentration in the two seasonal seasons. Manganese was the most relevant parameter and the one chosen for the evaluation of the Peixe-Boi river water quality index, with an evaluation considered Excellent in both seasonal periods.

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Author Biographies

Luciana Pinheiro Santos, Universidade Federal Rural da Amazônia

Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Pará (2000), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2003) e doutorado em Química pela Universidade Federal do Pará (2014). Atualmente é técnico de laboratório da Universidade Federal Rural da Amazônia. Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em Química, atuando principalmente nos seguintes temas: aterro sanitário, líquidos percolados, águas superficiais, ozonólise, qualidade das águas, química analítica, alimentos.

Simone Pinheiro Pereira, Universidade Federal do Pará

Simone Pereira possui graduação em Engenharia Química (1982), Licenciatura em Química (1987), especialização em Educação e Problemas Regionais (1989) pela UFPA e doutorado em Química pela UFBA (1997). Tem experiência na área da Química, com ênfase em Química Analítica e Química Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: Poluição por elementos tóxicos nos recursos hídricos da Amazônia, desenvolvimento de adsorventes, problemas ambientais causados por indústrias e mineração dentre outros temas. É professor Titular do Instituto de Ciências Exatas e Naturais, líder do grupo de pesquisa em Química Analítica e Ambiental e coordenadora do Laboratório de Química Analítica e Ambiental (LAQUANAM) da UFPA. É orientadora de mestrado e doutorado do Programa de Pósgraduação em Química e do mestrado profissional em rede nacional para o ensino de Ciências Ambientais (PROFCIAMB). Foi consultora do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) e representante docente do Instituto de Ciências Exatas e Naturais no CONSEPE e CONSUN da UFPA. Atualmente é a vice coordenadora do Programa de Pós-graduação em Química

Alan Marcel Fernandes de Souza, Universidade Federal do Pará

Engenheiro de Computação pelo Instituto de Estudos Superiores da Amazônia (2008). Especialista em Gerência de Projetos de Software pela UFPA (2009). Mestre em Processos Industriais pela UFPA (Computação Aplicada - Inteligência Computacional - 2011). Doutor em Engenharia Elétrica (área de concentração Computação Aplicada - Inteligência Computacional - 2020). Atualmente, é Professor EBTT no IFPA, área Informática. Foi professor e coordenador dos cursos de computação da Universidade da Amazônia (UNAMA). Foi docente também no Centro Universitário do Estado do Pará (CESUPA) e líder do HAL - Grupo de Estudos Temáticos em Inteligência Artificial. Já publicou quatro livros na área de Inteligência Artificial (Redes Neurais Artificiais), sendo um deles em chinês. Além de experiência na docência, possui experiência profissional como Analista de Sistemas. Possui quatro certificações internacionais: ITIL, COBIT, Scrum Master e Associate Android Developer. 

Cleber Silva e Silva, Instituto Federal do Pará

Possui graduação em Licenciatura Plena em Química pela Universidade Federal do Pará (2004), mestrado em Quimica pela Universidade Federal do Pará (2008) e doutorado em Química pela Universidade Federal do Pará (2013). Professor do ensino básico, técnico e tecnológico do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Química, atuando principalmente nos seguintes temas: Química Orgânica, química ambiental, poluição ambiental, metais pesados e preservação ambiental. Professor do Programa de Pós-Graduação em rede nacional para o ensino de Ciências Ambientais (PROFCIAMB). Professor do do Mestrado Profissional em Educação Profissional e Tecnológica pelo IFPA.

Pedro Moreira de Sousa Junior, Universidade Federal Rural da Amazônia

Possuo graduação em Química Bacharelado e Licenciatura pela Universidade Federal do Pará (2005). Tem experiência na área de Química, com ênfase em Análise de Traços e Química Ambiental. Também possuo Doutorado na área de química ambiental, com ênfase em Análise de Traços e Química Ambiental, modelagem de plumas de poluição em corpos hídricos. Atualmente com o vinculo de professor adjunto da Universidade Federal Rural da Amazônia - UFRA, atuando como coordenador do Projeto AnalitCh - Que Trata da Avaliação da Qualidade da água em Corpos Hidricos. Link: https://capanema.ufra.edu.br/analitch/ Atualmente coordenador do Grupo de Pesquisa " AnalitCH - Análise de Corpos Hídricos e Estudos Ambientais" Link: dgp.cnpq.br/dgp/espelhogrupo/4524523222579176 

Hemilton Cardoso da Costa, Universidade Federal do Pará

Hemilton Cardoso da Costa possui Licenciatura em Química (2013) pelo IFPA, possui mestrado em Química pela Universidade Federal do Pará (2018) e está realizando o Doutorado em Química pela Universidade Federal do Pará. Atualmente é professor titular do Colégio Physics com Ênfase na área militar, Instrutor do Centro de Estudos Grau e Bolsista de Doutorado da Universidade Federal do Pará. Já foi professor do Sistema de Ensino INOVE, Grupo Educacional Iepam, Sistema de Ensino Vestibulando. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Análise de Traços e Química Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: águas, inclusão, interação, educação e quimica ambiental. 

Rômulo Magalhães de Sousa, Universidade Federal do Pará

Mestre em Ciência da Computação, na linha de pesquisa de Inteligência Computacional, pela Universidade Federal do Pará (2008), com Graduação em Tecnólogo em Processamento de Dados pela Universidade Federal do Pará (1988). Doutorado em andamento pelo Programa de Pós-graduação do Curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Pará, na área de Computação Aplicada, na linha de pesquisa de Inteligência Computacional, com ênfase em Mapas Auto-Organizáveis para redução de dimensionalidade e reconhecimento de padrões. Experiência profissional na construção de modelos baseados em Lógica Fuzzy e Redes Bayesianas; professor das disciplinas de Inteligência Artificial, Teoria dos Grafos, Estrutura da Dados, Computação, Computação Gráfica, Sistemas Computacionais, Informática e Tecnologia da Informação; atividades de elaboração e coordenação de componentes tecnológicos de projetos de pesquisa, gerência de projetos de TI, programação, análise de sistemas, administração de dados, administração de banco de dados, e suporte técnico a sistemas operacionais de grande porte (IBM).

Kellen Heloizy Garcia Freitas, Universidade Federal do Pará

Possui graduação em Química Industrial pela Universidade Federal do Pará (2003) e mestrado em Química Analítica pela Universidade Federal do Pará (2005). Doutora em Química Analítica pela Universidade Federal de São Carlos, atuando na área de sensores químicos e eletroanalítica. Pós doutora pelo Instituto de Pesquisa Tecnológica de São Paulo - IPT. Atualmente é professora na Universidade Federal do Pará - Campus Ananindeua.

Thiago de Melo e Silva, Universidade Federal do Pará

Possui graduação em Lecenciatura Plena em Ciências Naturais com habilitação em Química pela Universidade Estadual do Pará (2015) e mestrado em Química analítica na sub-área: análise de traços e química ambiental pela Universidade Federal do Pará (2018). Tem experiência na área de Química, com ênfase em Química, atuando principalmente nos seguintes temas: química e docência. Faz parte do grupo de pesquisa do laboratório de química analítica ambiental (LAQUANAM), sob coordenação da professora Simone Pereira. Atualmente é aluno de doutorado acadêmico na físico-química UFPA sob orientação do professor doutor Cláudio Nahum, fazendo parte também do laboratório para desenvolvimento de fármacos ( LPDF) e membro também do grupo de pesquisa do laboratório de recursos naturais e sustentável da Amazônia (LRNSA). Atualmente trabalha na extração e análises de qualidade dos óleos vegetais da Amazônia, para desenvolvimento de novos produtos nutricionais e dermocosméticos. Tem experiência em produção de mapas geoestatisticos aplicados a dados ambientais e quimiometria.

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Published

2023-01-08

Issue

Vol. 13 No. 8 (2022): Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais - Agosto 2022

Section

Water Resources

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