1) O documento descreve uma pesquisa sobre a modelagem da taxa de decaimento bacteriano em plumas de emissários oceânicos usando dados experimentais in vitro. 2) O modelo SisBahia será usado para simular cenários de contaminação considerando fatores como irradiação, temperatura e salinidade. 3) Os resultados esperados incluem a simulação da eficiência de diluição e validação do modelo sob diferentes condições ambientais.

1. A geração de cenários de contaminação em
modelo SisBahia® a partir de dados de
experimentos in vitro para determinação da
taxa de decaimento bacteriano em plumas do
emissário oceânico
Palavras-chave: poluição orgânica, emissário, coliformes, modelagem,
experimento in vitro
Seleção doutorado 2014 do Programa de Geoquímica
Ambiental – UFF
Linha de pesquisa: Contaminação, recuperação e degradação
ambiental
Aluno: Guilherme Ferreira
Orientador: Júlio César Wasserman

2. Problemática atual
 Zona costeira
 Eutrofização
 Indicadores para avaliação da qualidade do
corpo hídrico como subsídio à gestão:
◦ DBO205
◦ Coliformes totais e termotolerantes (E. coli) –
indicadores de qualidade

3. RELEVÂNCIA DO PROJETO
 Impactos decorrente dos emissários submarinos;
 Decaimento e dispersão da população de E. coli da
pluma de contaminante sob as condições ambientais
específicas na coluna d’agua;
 Estimativa do T90 (%) entre diversas intervalos de
tempo
 Modelo numérico SisBahia – variáveis hidrodinâmicas
e de qualidade da água na projeção de cenários
Experimentos em sistema fechado (in vitro) e controlado

4. OBJETIVOS GERAIS
 Determinar em condições experimentais a
cinética de decaimento bacteriano (T90) sob
diferentes condições de solubilidade e de níveis
de irradiância ao longo do ano e em intervalos
sazonais através de contagem regular de E coli
in vitro;
 Simular cenários de comportamento da pluma
de contaminante oriundo de emissários através
do modelo SISBAHIA®

5. PROCEDIMENTOS
Sistema Ambiental de Bacia Hidrográfica (COPPE/UFRJ)
A partir de métodos de discretização espacial de diferenças finitas na coluna
dagua sem estratificação acentuada, escala reduzida e lançamento contínuo »
emissários
• Modelagem hidrodinâmica com divisões de campo próximo (zona de
mistura do efluente) - NRFIELD
Componentes determinísticos – profundidade, frequência e vazão
aleatórios- turbulência (campo de velocidade e campo de
difusão)
 Definição do perfil do formato, densidade e espalhamento lateral da
pluma
Fonte: ROSMAN, 2013. Relatório Técnico do SisBahia ®

6. PROCEDIMENTOS
Sistema Ambiental de Bacia Hidrográfica (COPPE/UFRJ)
• campo afastado – FIST3D em malha 2D no campo de velocidade
vertical;
Modelo Langangreano – transporte advectivo-difusivo com
cinética de decaimento (MTLARD) – modelagem turbulência com
vórtices de difusão.
Dispersão de partículas com escoamento barométrico e pouca
relevância da aceleração advectiva de correntes no campo afastado
 Definição da concentração do contaminante no perfil da pluma
de acordo com a sua espessura e elevação máxima relativa à
radiação incidente.
Fonte: ROSMAN, 2013. Relatório Técnico do SisBahia ®

7. Outras especificações do modelo hidrodinâmico
 Equação de continuidade do volume e de movimento em
escoamento não uniforme integrado na vertical em malha 2D;
 Inclusão da aceleração de Coriolis;
 Tensão de atrito do vento de superfície. Sem tensão de atrito
do fundo e de radiação;
 Tensões turbulentas na vertical dissipativas para o
escoamento 2DH;
 Sem a inclusão de parâmetros de evaporação, infiltração e
precipitação na equação de continuidade.
Fonte: ROSMAN, 2013. Relatório Técnico do SisBahia ®

8. Modelo de decaimento bacteriano marinho
 MTAD integrado na vertical
 Modelagem com as variáveis físico-químicas/bioquímicas da pluma na saída do emissário
 Ação conjunta de fatores influentes na queda da população bacteriana (T90) baseados em
formulações empíricas de autores – taxa decaimento de 1ª ordem
 Dados de entrada –
intensidade luminosa(temperatura)
Acoplamento ao mod. hidro
salinidade/condutividade
clorofila;
amônia e nitrato
fósforo total;
DBO e O2 dissolvido;
colimetria;
Sem variações na densidade específica do meio;
Reações cinéticas dos processos biológicos de consumo/produção;
Sem atividade predatória

9. Modelo de decaimento bacteriano marinho
De acordo com considerações de ROSMAN (2013)
 Modelo de MANCINI (1978)-
radiação solar, temperatura e salinidade
 Modelo GUILLAUD et al. (1997)- em dias claros
radiação solar, sólidos em suspensão (atenuação) e
espessura da pluma
 Análise do graus de dispersão entre os valores observados e os registrados
entre regimes diários e semanais;
 Influência da intensidade da radiação luminosa no decaimento entre os
períodos no local em estudo;
 Comparação das estimativas de T90 entre os diferentes autores .

10. Modelo do cálculo de radiação solar
MARTIN & McCUTCHEON (1989)
 Cálculo de intensidade de radiação de acordo com o
posicionamento geográfico, meteorologia e
sazonalidade;
Medições em condições experimentais fornecidas
na cultura de coliformes em dias claros/nublados;
 Validação do modelo a partir de dados da
localidade

11. Acoplamento dos modelos em campo afastado
Baseados em ROSMAN (2007)

12.  Utilização de esgoto bruto a diferentes diluições
Características do experimento

13. RESULTADOS ESPERADOS
 Simulação da eficiência da diluição em campo
afastado na taxa real de decaimento bacteriano
obtidos a partir dos resultados in vitro;
 Validação do modelo sob as diferentes condições
metereológicas e oceanográficas da zona costeira do
Estado Rio;
 Melhor previsão das condições de balneabilidade
em tempo real a partir do modelo utilizado