Skip to main content

Advertisement

SpringerLink
Log in

Analysis of the Influence of Water Quality Parameters in the Final WQI Result Through Statistical Correlation Methods: Mirim Lagoon, RS, Brazil, Case Study

  • Published:
Water, Air, & Soil Pollution Aims and scope Submit manuscript

Abstract

In a scenario of increased degradation of the quality of water resources, the Water Quality Index appears in the USA, developed by the National Sanitation Foundation, one of the most used methods currently for monitoring water quality, using variables that reflect the changes that have occurred in the hydrographic basin region. This method was adapted for use in Brazil by the Environmental Company of the state of São Paulo (CETESB) and the variables used to calculate the WQI in this adaptation, as well as their relative weights, are the same regardless of the location where the water resource is inserted. Thus, this study aims to show that the relative weights of these variables do not reflect the reality of all locations, and for the case study in Mirim Lagoon, variables with less theoretical relative weight can influence the final result of the WQI in greater quantities, as observed by the correlation between phosphorus-WQI at points ML4 and ML5 of Mirim Lagoon, a correlation that overcomes in intensity parameter-WQI correlations of variables with higher theoretical weights. The use of statistical correlation methods makes it possible to make well-supported inferences about the monitoring data used, showing that variables with less expression within the calculation of the WQI may, indeed, represent great importance in the final result of this index, depending on the factors that influence quality of each water resource.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Fig. 1
Fig. 2

Similar content being viewed by others

Data Availability

The datasets generated during and/or analyzed during the current study are available from the corresponding author on reasonable request.

References

  • ALM – Agência da Lagoa Mirim. Universidade Federal de Pelotas, RS. Accessed February 10, 2021, from http://alm.ufpel.edu.br

  • Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA). (2020) Atlas Esgotos: Despoluição de Bacias Hidrográficas. Sistema Nacional de Informações sobre Recursos Hídricos. Disponível em: https://metadados.snirh.gov.br/geonetwork/srv/api/records/1d8cea87-3d7b-49ff-86b8-966d96c9eb01. Acesso em: 31 de jul. 2021

  • Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA). (2017). Indicadores de qualidade – Índice de qualidade das águas. Brasília. – DF

  • Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA). (2005). Caderno de Recursos Hídricos: 1 Panorama da qualidade das águas superficiais no Brasil. Brasília: TDA Desenho e Arte Ltda

  • APHA. (2017). Standard methods for the examination of water and wastewater. 23.ed. Washington, DC, EUA: American Public Health Association (APHA), the American Water Works Association (AWWA), and the Water Environment Federation (WEF).

  • Bilgin, A. (2015). An assessment of water quality in the Coruh Basin (Turkey) using multivariate statistical techniques. Environmental Monitoring and Assessment, 187(721), 2–16. https://doi.org/10.1007/s10661-015-4904-9

    Article  Google Scholar 

  • Bufon, A. G. M., & Landim, P. M. B. (2007). Análise da qualidade da água por metodologia estatística multivariada na represa velha (CEPTA/IBAMA/Pirassununga/SP). Holos Environment, 7(1), 42–59. https://doi.org/10.14295/holos.v7il972

    Article  Google Scholar 

  • Cassalho, F., Beskow, S., De Mello, C. R., De Moura, M. M., & De Oliveira, L. F. (2019). Artificial intelligence for identifying hydrologically homogeneous regions: a state-of-the-art regional flood frequency analysis. Hydrological processes, 33(7), 1101–1116

    Article  Google Scholar 

  • Centeno, L. N., & Cecconello, S. T. (2016). Modificação de um indice de qualidade da água. Revista Científica Rural, 18(1), 65–82

    Google Scholar 

  • Coradi, P. C., Fia, R., & Pereira-Ramirez, O. (2009). Avaliação da qualidade da água superficial dos cursos de água do município de Pelotas-RS, Brasil. Revista Ambiente & Água, 4(2), 46–56. https://doi.org/10.4136/1980-993X

    Article  Google Scholar 

  • CETESB. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Relatório de qualidade das águas interiores do Estado de São Paulo 2002. Cetesb

  • Drose, A., Valentini, M. H. K., Duarte, V., Santos, G., Nadaleti, W. C., & Vieira, B. M. (2020). Utilização de Métodos Estatísticos Multivariados no Monitoramento da Lagoa Mirim. Meio Ambiente (brasil), 2(4), 58–67

    Google Scholar 

  • Ewaid, S. H., Abed, S. A., & Kadhum, S. A. (2018). Predicting the Tigris River water quality within Baghdad, Iraq by using water quality index and regression analysis. Environmental Technology and Innovation, 11, 390–398

    Article  Google Scholar 

  • FEDERATION, Water Environmental et al. (2017). Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association (APHA)

  • Ferreira, K. C. D., Lopes, F. B., Andrade, E. M., Meireles, A. C. M., & Silva, G. S. (2015). Adaptação do índice de qualidade da água da National Sanitation foundation ao semiárido brasileiro. Revista Ciência Agronômica, 46(2), 277–286. https://doi.org/10.5935/1806-6690.20150007

    Article  Google Scholar 

  • Guedes, H. A., Silva, D. D. D., Elesbon, A. A., Ribeiro, C., Matos, A. T. D., & Soares, J. H. (2012). Aplicação da análise estatística multivariada no estudo da qualidade da água do Rio Pomba, MG. Revista Brasileira De Engenharia Agrícola e Ambiental, 16(5), 558–563

    Article  Google Scholar 

  • Guimarães, P. R. B. (2017). Análise de Correlação e medidas de associação. Universidade Federal do Paraná

  • Hair, Joseph F., W. C., Babin, B. J., Anderson, R. E., Tatham, R. L. (2009). Análise multivariada de dados. Bookman Editora

  • Helena, B., Pardo, R., Vega, M., Barrado, E., Fernández, J. M., & Fernández, L. (2000). Temporal evolution of groundwater composition in na alluvial aquifer (Pisuerga River, Spain) by principal component analysis. Water Research, 34(3), 807–816. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(99)00225-0

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Hirata, F. E., Möller, O. O., & Mata, M. M. (2010). Regime shifts, trends and interannual variations of water level in Mirim Lagoon, southern Brazil. Pan-American Journal of Aquatics Sciences, 5(2), 254–266

    Google Scholar 

  • Huang, F., Wang, X. Q., Lou, L. P., Zhou, Z. Q., & Wu, J. P. (2010). Spatial variation and source apportionment of water pollution in Qiantang River (China) using statistical techniques. Water Research, 44(5), 1562–1572. https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.11.003

    Article  CAS  Google Scholar 

  • IRGA - Instituto Rio Grandense do Arroz. Arroz irrigado – safra 2005/2006 – produção municipal. (2006). Accessed in 8 March, 2021, from http://www.irga.rs.gov.br/arquivos/20070117104152.pdf

  • Iscen, C. F., Emiroglu, Ö., Ilhan, S., Arslan, N., Yilmaz, V., & Ahiska, S. (2008). Application of multivariate statistical techniques in the assessment of surface water quality in Uluabat Lake, Turkey. Environmental Monitoring and Assessment, 144(1–3), 269–276. https://doi.org/10.1007/s10661-007-9989-3

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Kangabam, R., Sarojini, D. B., Suganthi, K., & Munisamy, G. (2017). Development of a water quality index (WQI) for the Loktak Lake in India. Applied Water Science, 7(6), 2907–2918

    Article  Google Scholar 

  • Kumar, P. (2015). Hydrocomplexity: Addressing water security and emergent environmental risks. Water Resources Research, 51(7), 5827–5838

    Article  Google Scholar 

  • Levine, D. M., Stephan, D. F., Krehblel, T. C., Berenson, M. L. (2013) Estatística: Teoria e Aplicações. Usando Microsoft Excel em Português, 6 ed

  • Oliveira, L. N., & Silva, C. E. (2014). Qualidade da água do rio poti e suas implicações para atividade de lazer em teresina-pi. Revista Equador (UFPI), 3(1), 128–147

    Google Scholar 

  • Oliveira, H. A., Fernandes, E. H. L., Möller Junior, O. O., & Collares, G. L. (2015). Processos hidrológicos e hidrodinâmicos da Lagoa Mirim. Revista Brasileira De Recursos Hídricos, 20(1), 34–45

    Article  Google Scholar 

  • Oliveira, M. D. D., Rezende, O. L. T. D., Fonseca, J. F. R. D., & Libânio, M. (2019). Evaluating the surface Water quality index fuzzy and its influence on water treatment. Journal of Water Process Engineering, 32, 100890. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2019.100890

  • Piedras, S. R. N., dos Santos, J. D., Fernandes, J. M., Tavares, R. A., de Souza, D. M., Pouey, J. L. O. F. (2012). Caracterização da atividade pesqueira na Lagoa Mirim, Rio Grande do Sul–Brasil. Current Agricultural Science and Technology, 18(2)

  • Pimenta, R. H. O., Reis, S. P., & Fonseca, M. (2016). Diagnóstico ambiental em três trechos distintos do córrego Capão Regional Venda Nova, município de Belo Horizonte, MG. Revista PETRA, 2(1), 153–173. https://doi.org/10.15601/2359-5302/ptr.v2n1p153-173

    Article  Google Scholar 

  • Reis, E. (1997). Estatística multivariada aplicada. Lisboa

  • Rocha, C. H. B., & Pereira, A. M. (2016). Análise multivariada para seleção de parâmetros de monitoramento em manancial de Juiz de For a, Minas Gerais. Revista Ambiente & Água, 11(1), 176–187. https://doi.org/10.4136/ambi-agua.1590

    Article  Google Scholar 

  • Santos, S. A., Gastaldini, M. C. C., Pivetta, G. G., & Schmidt, O. (2018). Qualidade da água na bacia hidrográfica urbana Cancela Tamandaí Santa Maria/RS. Sociedade & Natureza, 30(2), 23–44

    Article  Google Scholar 

  • Santos, G. B., Valentini, M. H. K., Silva, L. A., Franz, H. S., Corrêa, B. L., Viana, F. V., Corrêa, G. M., Vieira, B. M., Nadaleti, W. C., Leandro, D., & Vieira, B. M. (2020a). Avaliação dos parâmetros e do índice de qualidade de água para o Arroio Moreira/Fragata, Pelotas/RS. Revista Ibero-Americana De Ciências Ambientais, 11(4), 287–299. https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2020.004.0024

    Article  Google Scholar 

  • Santos, G. B., Valentini, M. H. K., Silva, L. A., Franz, H. S., Corrêa, B. L., Duarte, V. H., Silva, M. A., Corrêa, M. G., Nadaleti, W. C., Leandro, D., & Vieira, B. M. (2020b). Análise da qualidade das águas do Arroio Moreira/Fragata (RS) através de métodos estatísticos. Revista Ibero Americana De Ciências Ambientais, 11(4), 217–226. https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2020.004.0019

    Article  Google Scholar 

  • Santos, G. B., Valentini, M. H. K., & Vieira, B. M. (2021). Análise de regressão linear aplicada à modelagem de uma nova equação para o monitoramento de qualidade da água: Estudo de caso do Arroio Moreira/Fragata. Revista Ambientale, 13(1), 13–27

    Article  Google Scholar 

  • SEMA. Secretaria do Meio Ambiente do Estado do Rio Grande do Sul. 2006. Porto Alegre: Secretaria do Meio Ambiente do Estado do Rio Grande do SUL. Accessed 27 March, 2021, from http://www.sema.rs.gov.br/sema/jsp/rhcommrim.jsp

  • Silva, M. M. A. P. M., Farias, S. D., Moura, P. M. (2017). Modelagem da qualidade da água na bacia hidrográfica do Rio Piracicaba (MG). Engenharia Sanitária e Ambiental, 22(1)

  • DA Silveira, V. R., Kunst Valentini, M. H., DOS Santos, G. B., Nadaletti, W. C., & Vieira, B. M. (2021). Assessment of the Water Quality of the Mirim Lagoon and the São Gonçalo Channel Through Qualitative Indices and Statistical Methods. Water, Air & Soil Pollution, 232(5), 1–13

    Article  Google Scholar 

  • Souza, J. R., Moraes, M. E. B., Sonoda, S. L., & Santos, H. C. R. G. (2014). A Importância da Qualidade da Água e os seus Múltiplos Usos: Caso do Rio Almada, Sul da Bahia, Brasil. Revista Eletrônica Do Prodema, 8(1), 26–45

    Google Scholar 

  • Souza, M. F., Medronha, G. A., Milani, I. C. (2013). Monitoramento da qualidade da água de um manancial hídrico sob influência de atividades antrópicas, no município de pelotas, RS–Brasil. Simpósio brasileiro de recursos hídricos

  • Souza, R. F. P., Silva Junior, A. G. (2008). Poluição Hídrica e Qualidade de vida: O caso do saneamento básico no Brasil. Brasília

  • Steinke, V. A., & Saito, C. H. (2008). Exportação de carga poluidora para identificação de áreas úmidas sob risco ambiental na bacia hidrográfica da Lagoa Mirim. Sociedade & Natureza, 20(2), 43–67. https://doi.org/10.1590/S1982-45132008000200003

    Article  Google Scholar 

  • STEINKE, V. A. Identificação de áreas úmidas prioritárias para conservação da biodiversidade na bacia da Lagoa Mirim (Brasil-Uruguai): Subsídios para gestão Transfronteiriça. Tese de doutorado - Universidade de Brasília. Instituto de Biologia. Departamento de Ecologia. 2007, 138 p

  • Tormam, M. F., Bork, C. K., Guedes, H. A. S., Manzke, J., & Ferrão, A. L. (2017). Variabilidade sazonal da qualidade da água na Lagoa Mirim, Rs, Brasil. Revista Brasileira de Engenharia e Sustentabilidade, 4(2), 54–59. https://doi.org/10.15210/rbes.v4i2.12245

    Article  Google Scholar 

  • Valentini, M. H. K., Santos, G. B., Duarte, V. H., Drose, A., Vieira, B. M., Viana, F. V., Corrêa, M. G., Guedes, H. A. S., Nadaleti, W. C., & Vieira, B. M. (2020). Monitoramento e identifcação de grupos de poluentes da Lagoa Mirim. Revista Ibero-Americana De Ciências Ambientais, 11(4), 228–235. https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2020.004.0020

    Article  Google Scholar 

  • Valentini, M. H. K., Santos, G. B., Franz, H. S., Silva, L. A., Machado, L. L., Vieira, D. S., Vieira, B. M., Romani, R. F., Leandro, D., Nadaleti, W. C., & Vieira, B. M. (2021a). Análise da qualidade da água da Lagoa Mirim através do IQA e de métodos estatísticos. Revista Ibero-Americana De Ciências Ambientais, 12(1), 376–384. https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.001.0031

    Article  Google Scholar 

  • Valentini, M., Santos, G. B., & Vieira, B. M. (2021b). Multiple linear regression analysis (MLR) applied for modeling a new WQI equation for monitoring the water quality of Mirim Lagoon, in the state of Rio Grande do Sul—Brazil. SN Applied Sciences, 3(1), 1–11. https://doi.org/10.1007/s42452-020-04005-1

    Article  Google Scholar 

  • Valentini, M. H. K., Santos, G. B., Duarte, V. H., & Vieira, B. M. (2021c). Análise da influência de fatores naturais sobre a condição de balneabilidade das praias da cidade de Itapoá (Santa Catarina). Meio Ambiente (brasil), 3(2), 45–55

    Google Scholar 

  • Valentini, M. H. K., Santos, G. B., Franz, H. S., & Vieira, B. M. (2021d). Avaliação da qualidade da água da Lagoa Mirim por meio de métodos estatísticos e índice de violação. Revista Ambientale, 13(1), 28–37

    Article  Google Scholar 

  • Vieira, B. M., Nadaleti, W. C., Valentini, M. H. K., Santos, G. B., Viana, F. V., & Corrêa, M. G. (2019). Avaliação e comparação da qualidade das águas entre o canal São Gonçalo e a Lagoa Mirim. Revista Ibero Americana De Ciências Ambientais, 10(2), 185–196

    Article  Google Scholar 

  • Zhao, J., Fu, G., Lei, K., & Li, Y. (2011). Multivariate analysis of surface water quality in the Three Gorges area of China and implications for water management. Journal of Environmental Sciences, 23(9), 1460–1471. https://doi.org/10.1016/s1001-0742(10)60599-2

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Zhao, Y., Xia, X. H., Yang, Z. F., & Wang, F. (2012). Assessment of water quality in Baiyangdian Lake using multivariate statistical techniques. Procedia Environmental Sciences, 13, 1213–1226. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2012.01.115

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Wilks, D. S. (2006). Statistical Methods in the atmospheric sciences. Second edition. International geophysics series 91

  • Wu, Z., Wang, X., Chen, Y., Cai, Y., & Deng, J. (2018). Assessing river water quality using water quality index in Lake Taihu Basin, China. Science of the Total Environment, 612, 914–922

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Federal University of Pelotas, Pelotas, RS, Brazil

    Marlon Heitor Kunst Valentini, Gabriel Borges dos Santos, Victória Huch Duarte, Henrique Sanchez Franz, Hugo Alexandre Soares Guedes, Rubia Flores Romani & Bruno Muller Vieira

Authors
  1. Marlon Heitor Kunst Valentini
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Gabriel Borges dos Santos
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Victória Huch Duarte
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. Henrique Sanchez Franz
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  5. Hugo Alexandre Soares Guedes
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  6. Rubia Flores Romani
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  7. Bruno Muller Vieira
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Marlon Heitor Kunst Valentini.

Additional information

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Kunst Valentini, M.H., dos Santos, G.B., Duarte, V.H. et al. Analysis of the Influence of Water Quality Parameters in the Final WQI Result Through Statistical Correlation Methods: Mirim Lagoon, RS, Brazil, Case Study. Water Air Soil Pollut 232, 363 (2021). https://doi.org/10.1007/s11270-021-05321-x

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-021-05321-x

Keywords

Search

Navigation