Avaliação da qualidade do solo urbano utilizando SIG

Abstract

Espera-se que esta dissertação constitua uma base sólida para o estabelecimento de relações entre a investigação científica e a tomada de decisão em áreas urbanas. Os resultados de estudos científicos nem sempre são suficientes, apropriados ou possuem o formato adequado para responder às necessidades de planeamento e gestão. Este estudo pretende criar um “continuum” de informação entre investigadores, cientistas e gestores de áreas urbanas. O produto final desta investigação é uma análise documentada de parâmetros de qualidade de solo urbano como base para práticas de gestão que visem o desenvolvimento sustentável em áreas urbanas, assente em metodologias consistentes e transparentes para os decisores. Os seguintes objectivos orientaram esta investigação: descrição dos efeitos dos processos de urbanização no solo urbano; a definição de qualidade de solo urbano; a descrição de um caso de estudo de avaliação da qualidade ambiental de solos urbanos utilizando Sistemas de Informação Geográfica (SIG) para a elaboração de mapas de variabilidade de parâmetros indicadores; dar exemplos da utilização de certas ferramentas de análise geoestatística e de interpolação dados em estudos de qualidade de solos; desenvolver uma estrutura conceptual para avaliação da qualidade de solo urbano. A associação entre a urbanização insustentável e a degradação do recurso “solo urbano” foi discutida neste estudo. A perturbação do “solo” em áreas urbanas contribui para um acréscimo da heterogeneidade desta matriz. As pressões antropogénicas nas cidades têm impactos na funcionalidade do solo que resultam em degradação (erosão, sobreposição, integração de resíduos na matriz), perda de matéria orgânica, impermeabilização, compactação e poluição. A poluição e a contaminação do solo afectam largamente a sua funcionalidade em áreas urbanas. Os resultados obtidos na análise da qualidade do solo urbano em Aveiro (Portugal) são coerentes com resultados obtidos noutras investigações, demonstrando que a análise de indicadores da qualidade do solo urbano é uma ferramenta eficaz para a gestão do solo e evidenciando que as concentrações de metais podem ser usadas como marcadores do impacto da influência antropogénica em áreas urbanas. A análise estatística nãoparamétrica dos resultados, em combinação com a análise da distribuição espacial de indicadores, é extremamente útil na avaliação da qualidade do solo e da variabilidade dos parâmetros analisados. A análise de indicadores de qualidade de solos urbanos não poderá ser dissociada da sua distribuição espacial e das implicações desta. A variabilidade de indicadores em áreas urbanas é extremamente aleatória, ocorre mesmo em escalas muito reduzidas e é considerada um parâmetro-chave no estudo de solos urbanos. A análise geoestatística tem sido largamente utilizada para estimar valores de concentração de indicadores em solos, em áreas não amostradas, particularmente em investigações de qualidade do solo em larga escala. Apesar disto, existem aspectos importantes a considerar na aplicação de ferramentas de geoestatística a indicadores de qualidade do solo em áreas urbanas. Dada a natureza muito heterogénea e a escala de variabilidade dos indicadores de qualidade do solo em cidades, pode dar-se o caso em que a estrutura espacial dos dados bem como a sua incerteza não possam ser adequadamente definidas. A partir deste estudo foi concluído que no futuro são necessários estudos que permitam o desenvolvimento de uma metodologia comum de avaliação da qualidade do solo urbano a uma escala Europeia (incluindo procedimentos de amostragem); que permitam a organização de bases de dados descritivas do ambiente urbano; e que permitam o desenvolvimento de uma base de conhecimento da qualidade do solo urbano que facilite a comunicação efectiva, a aquisição de informação e o desenvolvimento de arquivos de dados históricos, disponíveis para o planeamento urbano à escala Europeia.

ABSTRACT: This dissertation is expected to constitute a solid basis establishing links between science and decision-making in urban areas. The results of scientific studies are not always sufficient, appropriate or in the form required to fulfil the needs of planning and decision-making. This study attempted to define the continuum of expertise from basic to applied science through to urban managers. The output is an assessment and documentation on urban soil quality parameters as a basis for better management practices for sustainable development in urban areas, in light of consistent methodologies, transparent to decision-makers. The following objectives underpinned this investigation: to describe the effects of urbanisation on soils and provide a framework describing these effects; to define urban soil quality; to describe a case-study on urban soil quality assessment; to describe the importance of the use of Geographic Information Systems (GIS) to map variability of indicators; to provide insight on the use of geostatistical and data estimation tools in soil quality investigations; to provide a framework for future urban soil quality assessments; and identify communication tools that might be useful for sustainable urban land management. The association between unsustainable urbanisation and the degradation of the urban soil resource was discussed. Soil disturbance in urban areas strongly increase the heterogeneity of this medium. Anthropogenic pressures in urban areas impact urban soils functioning resulting in soil degradation (erosion, burial, integration of waste in the soil matrix), loss of soil organic matter, soil sealing, soil compaction and soil pollution. Soil pollution and contamination strongly affect the ability of soils to provide services in urban areas. Results obtained in an urban soil quality assessment in Aveiro (Portugal) were in agreement with previous soil quality investigations as they demonstrated that the analysis of urban soil quality indicators can be a powerful tool for urban soil management and that metal concentrations can be used as tracers of the impact of anthropogenic influence in urban areas. Non-parametric statistics combined with the spatial distribution analysis of soil quality indicators (using GIS) proved to be extremely useful in the assessment of both urban soil quality and parameters variability. Variability was considered the key issue when dealing with urban soil quality. An analysis of soil quality indicators cannot be dissociated from their spatial (and, when possible, temporal) features and implications. Soil quality indicators variability in urban areas was found to be highly random and to occur at very small scales (most likely at a point scale). Geostatistics have been widely used to produce the “best” estimation of the unknown values of concentrations of elements in soils at unsampled locations, particularly in large scale soil surveys. Nevertheless, certain aspects must be considered prior to the application of geostatistical when mapping soil quality in urban areas. Given the extremely diverse nature and the scale of variability of soil quality indicators in urban areas it may be the case that investigators are unable to define and understand the spatial structures of data as well as their uncertainty. From this study, it was concluded that there is a need for further research on the development of a common methodology for urban soil quality assessment (including sampling procedures) at a European level; on the organisation of comparable descriptive urban databases; and on the development of an expert knowledge base on urban soil quality at an European level, that allows effective communication, knowledge acquisition and creation of historical records, available for European-wide urban planning.