Água: satélites ajudam a monitorar poluição em reservatório de São Paulo

A preservação dos mananciais e reservatórios de água é estratégica para São Paulo e para todo o Brasil.

Em uma metrópole como a capital paulista, onde sistemas como o da represa Billings e a cascata de reservatórios do rio Tietê têm importância para a segurança hídrica e ambiental, novas tecnologias podem contribuir para identificar áreas mais afetadas pela poluição. Uma pesquisa desenvolvida no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) utiliza imagens de satélite para acompanhar a distribuição de matéria orgânica nas águas da Billings e abre caminho para ampliar o monitoramento a ambientes aquáticos de todo o país.

O estudo, desenvolvido com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), foi publicado em agosto no International Journal of Remote Sensing e apresenta uma metodologia capaz de mapear a distribuição do carbono orgânico dissolvido (COD), indicador associado à presença de matéria orgânica, esgoto não tratado e algas. A tecnologia permite identificar continuamente as áreas mais impactadas pela ação humana, oferecendo uma visão abrangente das condições do reservatório.

Embora o sistema ainda não substitua a precisão das coletas e medições realizadas diretamente na água para determinar concentrações exatas, o monitoramento por satélite permite acompanhar áreas extensas com maior frequência, reduzindo as dificuldades e os custos de campanhas de campo.

Excesso de matéria orgânica compromete a qualidade da água

Segundo Cláudio Clemente Faria Barbosa, coordenador do Laboratório de Instrumentação de Sistemas Aquáticos (LabISA), do Inpe, pequenas quantidades de matéria orgânica são importantes para o equilíbrio dos ambientes aquáticos, pois servem de alimento para bactérias que reciclam elementos essenciais à vida. O problema ocorre quando há excesso desses materiais.

“Mas seu excesso provoca a redução do oxigênio na água, o que pode levar à mortandade de peixes quando os níveis de poluição são elevados”, afirma o pesquisador.

A poluição no entorno da represa também interfere no ciclo natural do carbono. O acúmulo de resíduos aumenta a emissão de gases de efeito estufa, como metano e dióxido de carbono (CO₂), transformando o reservatório em uma fonte emissora. As mudanças climáticas acrescentam outro fator de preocupação: o aumento das temperaturas e os ventos associados aos ciclones extratropicais podem provocar a desestratificação da coluna d’água, alterando a distribuição das camadas de água com diferentes temperaturas e concentrações de oxigênio. Esse desequilíbrio favorece a disponibilização de nutrientes e a intensa floração de algas.

Com o uso de um espectrorradiômetro, o pós-graduando do Inpe Renato Martins mede o quanto a luz do sol penetra e reflete na água do reservatório de Funil. Foto: Claudio Barbosa

Billings e o monitoramento por satélite

Construída há mais de um século, a represa Billings tem importância estratégica para a Região Metropolitana de São Paulo, contribuindo para o abastecimento urbano, a produção de energia elétrica e a contenção de enchentes.

Este é o segundo estudo da equipe do LabISA voltado ao reservatório. Em 2023, os pesquisadores publicaram um trabalho que apresentou um método para mapear a presença de cianobactérias por imagens de satélite. Esses organismos, encontrados naturalmente em rios e lagos, podem produzir substâncias neurotóxicas para seres humanos, peixes e aves quando estão presentes em grandes quantidades.

Nos dois trabalhos, os pesquisadores desenvolveram algoritmos que identificam componentes da água a partir dos padrões de luz refletidos pela superfície do reservatório. As imagens de satélite são convertidas em medidas que permitem estimar a concentração de determinados pigmentos e componentes associados à qualidade da água.

No estudo mais recente, o carbono orgânico dissolvido é estimado indiretamente a partir da matéria orgânica dissolvida colorida, conhecida pela sigla CDOM. Essa fração absorve radiação eletromagnética e pode ser identificada pelo sensoriamento remoto. A partir dessa estimativa, o modelo estabelece uma relação linear com o carbono orgânico dissolvido.

O engenheiro ambiental e sanitarista Daniel Andrade Maciel, pesquisador do Inpe e autor correspondente do artigo, explica que nem toda a matéria orgânica pode ser identificada diretamente pelo método.

“Há outra parte da matéria orgânica que passa pelo que chamamos de branqueamento [perda de cor pela ação do sol] e não interage mais com a luz, então não dá para estimar diretamente por sensoriamento remoto”, explica Maciel. “Mas podemos calcular essa proporção.”

De acordo com os pesquisadores, a Billings é um exemplo de reservatório eutrofizado, caracterizado pela elevada concentração de nutrientes na água. Entre as origens desse processo estão o despejo direto de esgotos, elementos provenientes de fertilizantes químicos e a decomposição de algas, folhas, galhos e outros materiais orgânicos da Serra do Mar.

Essa condição torna o reservatório um importante estudo de caso, cuja metodologia poderá ser aplicada a outros ambientes aquáticos eutrofizados do Brasil e de países tropicais.

Mapeamento poderá ser ampliado para todo o Brasil

O monitoramento exige uma etapa de medições em campo. Os pesquisadores utilizam espectrorradiômetros para registrar a luz solar que incide sobre a água e a quantidade que retorna após ser refletida. Essas informações permitem identificar como os componentes presentes no reservatório absorvem ou espalham a luz, fornecendo dados para calibrar e validar os modelos utilizados pelos satélites.

O trabalho de campo costuma durar quatro ou cinco dias consecutivos, incluindo o período de passagem do satélite, que opera a aproximadamente 700 quilômetros de altitude. Os equipamentos permitem comparar as medições locais com as informações captadas pelos sensores espaciais.

A equipe ainda trabalha no refinamento do modelo antes de disponibilizar o monitoramento de carbono da Billings na plataforma Mapaquali, projeto que também recebeu apoio da FAPESP. A proposta é apresentar mapas que indiquem a distribuição da matéria orgânica dissolvida colorida, das cianobactérias e dos fitoplânctons, identificados a partir da clorofila.

O sistema automatizado desenvolvido pelos pesquisadores atualiza as imagens a cada dois ou cinco dias, conforme o satélite utilizado. A cobertura de nuvens, entretanto, pode comprometer o mapeamento. Atualmente, a plataforma já reúne mapas de clorofila-a, pigmento que indica a presença de algas, e ficocianina, associado às cianobactérias, em seis reservatórios da cascata do rio Tietê.

A próxima etapa é expandir a experiência para um modelo que contemple todo o território brasileiro, incluindo águas continentais e costeiras. Para isso, os pesquisadores contam com a base de dados BRAZA, organizada por Maciel durante seu pós-doutorado, realizado com apoio da FAPESP e supervisão de Barbosa.

Apresentada em artigo publicado em julho de 2025 na revista Scientific Data, a base reúne informações de 2.895 medições realizadas em mais de 128 lagos, rios, reservatórios e áreas costeiras de todas as regiões brasileiras. O levantamento contou com a colaboração de 17 instituições do Brasil e dos Estados Unidos, e os dados estão abertos à comunidade científica e ao público.

O avanço da tecnologia reforça a importância do acompanhamento contínuo dos recursos hídricos. Conhecer as condições dos mananciais e reservatórios é fundamental para identificar impactos ambientais e contribuir para a preservação de um recurso indispensável à população e aos ecossistemas.

Fonte: Reportagem de Frances Jones da Agência FAPESP. Leia o original em: Imagens de satélite ajudam a rastrear manchas de poluição na represa Billings

Destaque – Imagens de satélite permitem acompanhar a distribuição de matéria orgânica na represa Billings e podem contribuir para o monitoramento da qualidade da água em todo o Brasil. Trabalho de campo: pesquisadores do Inpe medem como a luz interage com a água no reservatório de Funil. Esses dados locais ajudam a calibrar o monitoramento feito pelos satélites. Doto: Daniel Maciel