WEB-GIS visualization empowering decision-making : a model for estimating pollutant loads and guiding goal-oriented actions in water frameworks

Abstract

Resumo: Garantir o equilíbrio entre a demanda e o fornecimento de água de qualidade através do planejamento de bacias é fundamental para o bem-estar da população. O verdadeiro desafio está em compreender a origem da poluição pontual e difusa, assim como na identificação dos mecanismos pelos quais as substâncias alcançam os corpos d'água. Embora muitos estudos tenham sido realizados com o intuito de aprimorar metodologias que garantam um ambiente ecologicamente saudável, persistem desafios significativos para as comunidades científicas, tanto na modelagem quanto na precisão dos diagnósticos para embasar decisões de gerenciamento ambiental. Para aprofundar a compreensão das vias de poluição, o presente trabalha apresenta um estudo de caso, onde se aplica uma modelagem simplificado, baseado em dados, para estimar as cargas difusas e pontuais na bacia do rio Paranapanema, abrangendo os estados do Paraná e São Paulo. Esse modelo utiliza dados biofísicos, informações de licenciamento, dados de campo, censos, atlas e taxas per capita para calcular as cargas totais que podem afetar o corpo d'água. Os resultados da pesquisa mostram fornecem uma visão das quantidades de carga por unidade de análise, contribuindo para a priorização de ações e identificação das principais fontes e vias de poluição. Além disso, os resultados foram processados e apresentados num sistema WEB-GIS que permite que a avaliação de diferentes cenários de intervenção e possibilitam uma compreensão mais precisa pelos tomadores de decisão e instituições governamentais. Portanto, o objetivo primordial desta pesquisa foi desenvolver um modelo para estimar as cargas de poluentes, permitindo a identificação de suas fontes, sejam elas difusas ou pontuais. Este modelo pode servir como uma ferramenta crucial na definição e monitoramento de metas de conformidade, além de auxiliar na priorização de ações necessárias para manter ou atingir a qualidade desejada em cada segmento do corpo d'água.

Abstract: Ensuring the balance between the demand and supply of quality water through basin planning is fundamental for the well-being of the population. The real challenge lies in understanding the origin of both point and diffuse pollution, as well as in identifying the mechanisms through which substances reach water bodies. Although many studies have been conducted to improve methodologies that ensure environmentally healthy surroundings, significant challenges persist for scientific communities, both in modeling and in the accuracy of diagnoses to support environmental management decisions. To intensify the understanding of pollution pathways, this work presents a case study where a simplified data-based modeling approach is applied to estimate diffuse and point loads in the Paranapanema river basin, covering the states of Paraná and São Paulo. This model utilizes biophysical data, licensing information, field data, censuses, atlases, and per capita rates to calculate the total loads that can impact the water body. The research results provide insights into load quantities per unit of analysis, contributing to action prioritization and identification of primary pollution sources and pathways. Furthermore, the results have been processed and presented in a WEB-GIS system, allowing for the evaluation of different intervention scenarios and providing a more precise understanding for decision-makers and governmental institutions. Therefore, the primary objective of this research was to develop a model to estimate pollutant loads, enabling the identification of diffuse and point sources. This model can serve as a crucial tool in defining and monitoring compliance goals, as well as in prioritizing actions necessary to maintain or achieve the desired quality in each segment of the water body.