Estudos sobre a Poluição do Ar:
Partículas Sedimentáveis e
Incômodo
Abril de 2013
Jane Meri SantosNúcleo de Estudos da Qualidade do Ar
Departamento de Engenharia Ambiental
Universidade Federal do Espírito Santo
GTI Respira Vitória
O NQualiAr (diretório do grupo de pesquisas do CNPq ) é composto por 05 professores e 2 recém-
doutores:
Davidson M Moreira (nível 1C ): Físico, doutorado em Engenharia Mecânica pela UFRGS
Jane Méri Santos (nível 2): Engenheira Mecânica, doutorado em Tecnologias Ambientais
pela UMIST - UK
Neyval C Reis Júnior (nível 2): Engenheiro Mecânico, doutorado em Tecnologias
Ambientais pela UMIST - UK
Valdério Anselmo Reisen (nível 1C) Matemático, doutorado em Estatistica pela UMIST-
UK
Taciana T A Albuquerque: Meteorologista, doutorado em Ciências Atmosféricas pelo
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP.
Bruno Furieri : Engenheiro ambiental, doutorado em Génie Mécanique et Énergétique pela
École des Mines de Douai, França
Elisa V Goulart : Engenheira civil, doutorado em meteorologia pela University of Reading -
UK
Núcleo de Estudos da Qualidade do Ar (NQualiAr)/PPGEA/UFES
Sumário
1. Poluição do ar e as partículas sedimentáveis
2. Dissertações de mestrado e teses de doutorado concluídas e em
andamento
3. Estudos realizados e em andamento
a. Monitoramento, caracterização química e responsabilidade de
fontes na RGV e Anchieta;
b. Desenvolvimento de coletor automático de partículas;
c. Avaliação do nível de incômodo por MPS da população na RGV e
Anchieta.
Partícula de quartzo
Partículas de carbono (fuligem)
Partículas de carbono (fuligem)
Partículas de poeria do deserto do Saara
2
3
Poluição do ar por partículas
A legislação ambiental Brasileira prevê 3 parâmetros para
caracterizar a presença de particulados na atmosfera:
PTS (partículas totais em suspensão) d < 30 µm
MP10 (partículas inaláveis) d < 10 µm
Fumaça2
3
Poluição do ar por partículas
Novas diretrizes (OMS, 2005) PM10 24 horas 50 MAA 20
Novas diretrizes (OMS, 2005) PM2,5 24 horas 25 MAA 10
0
25
50
75
100
125
150
175
jan/
11
fev/
11
mar
/11
abr/1
1
mai
/11
jun/
11
jul/1
1
ago/
11
set/1
1
out/1
1
nov/
11
dez/
11
Tempo
Con
cetr
ação
PM
10
Laranjeiras Jardim Camburi Enseada do Suá Vitória Centro Vila Velha IBES Cariacica
CONAMA (padrão primário e secundário)
OMS
TEOM série 1400 ab
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
jan/
11
fev/
11
mar
/11
abr/1
1
mai
/11
jun/
11
jul/1
1
ago/
11
set/1
1
out/1
1
nov/
11
dez/
11
Tempo
Con
cent
raçã
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TS
Laranjeiras Carapina Jardim Camburi Enseada do Suá Vitória Centro Vila Velha IBES Cariacica
'
CONAMA (padrão secundário)
TEOM série 1400 ab
A legislação ambiental Brasileira prevê 3 parâmetros para
caracterizar a presença de particulados na atmosfera:
PTS (partículas totais em suspensão) d < 30 µm
MP10 (partículas inaláveis) d < 10 µm
Fumaça2
3
Poluição do ar por partículas
Entretanto, a legislação ambiental em outros países inclui outros
parâmetros para caracterizar a presença de particulados na atmosfera:
MP2.5 d < 2.5 µm
MPS (material particulado sedimentado) “Poeira presente na
atmosfera, suscetível à coleta por sedimentação livre, composta de
partículas sólidas ou líquidas suficientemente grandes para se
depositarem no frasco coletor e bastante pequenas para
atravessarem a peneira de 0,84 mm (ABNT – MB 3402, 1991)”.
Poluição do ar por partículas sedimentáveis
Alguns países possuem padrões de referência para o valor
limite da deposição de partículas sedimentáveis:
•Espanha
•Argentina
•Austrália
•Alemanha
•Finlândia
•Canadá*
•Estados Unidos*
*Alguns Estados possuem padrões próprios.
Minas Gerais(COPAM, 1991)
3 a 15 g/m2 ∙30 dias
5 a 10 g/m2 ∙30 dias
Poluição do ar por partículas sedimentáveis
Padrões de 3 a 5 g/m².30 dias segundo Vallack & Shillito, 1998.
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,012,0
14,0
16,0
18,0
20,0
22,0
24,0
abr-09
mai-09jun-09
jul-09
ago-09
s et-09out-0
9
nov-09
dez-09jan-10
fev-10
mar-10abr-1
0
mai-10jun-10
jul-10
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0
nov-10
dez-10jan-11
fev-11
mar-11abr-1
1
mai-11jun-11
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1
nov-11
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•Método ASTM D1739-98 que contempla o uso de um cilindro com anteparo instalado a 2 m de altura acima da superfície
Poluição do ar por partículas sedimentáveis
A maior parte da massa das partículas
sedimentadas não é suficientemente
pequena para penetrar mais
profundamente no sistema respiratório,
ficando mais restrita às vias aéreas
superiores.
Apesar de não estar fortemente ligada a
problemas de saúde pulmonar, a poeira
sedimentada causa incômodos à
população, tais como a sujeira gerada
pela deposição sobre superfícies de uso
cotidiano.
Poluição do ar por partículas sedimentáveis e o incômodo
Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981
Política Nacional do Meio Ambiente
Poluição é a alteração da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população, criem condições adversas às atividades sociais e econômicas, afetem desfavoravelmente a biota e as condições sanitárias do meio e/ou lancem matéria ou energia em desacordo com padrões estabelecidos.
Organização Mundial da Saúde (OMS)
(...) define a saúde como um estado de completo bem-estar físico, mental e social, e não apenas a ausência de doença ou enfermidade (WHO, 1948)
Poluição do ar por partículas sedimentáveis e o incômodo
Resolução CONAMA Nº 03/1990
(...) que define os padrões para qualidade do ar, poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde, inconveniente ao bem-estar público, danoso aos materiais, à fauna e flora, prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade.
Poluição do ar por partículas sedimentáveis e o incômodo
O termo incômodo é utilizado no cotidiano, porém é de difícil caracterização, por ser extremamente subjetivo para diferentes indivíduos e situações (AMUNDSEN,2008; KLAEBOE,2008).
A terminologia da palavra “incômodo” pode ser apresentada conforme Ferreira (2009): “1. Que não oferece comodidade; 2. Que causa desconforto; 3. Que enfada, aborrece; 4. Aquilo que incomoda, desagrada ou importuna; 5. Transtorno, perturbação; 6. Doença ligeira, indisposição [...]”.
Poluição do ar por partículas sedimentáveis e o incômodo
A literatura científica apresenta estudos que correlacionam a concentração de determinados poluentes do ar com o incômodo percebido pela população em centros urbanos.
Segundo Hislop (2008), o incômodo causado pelo material particulado esta relacionado, principalmente, com o aumento das sujidades em ambientes urbanos e residências quando este se sedimenta.
Os efeitos da deposição de partículas são visíveis e tangíveis, por isso a poeira é uma das principais causas de reclamação sobre a poluição do ar (HALL et al., 1993 apud VALLACK e SHILLITO, 1998).
Poluição do ar por partículas sedimentáveis e o incômodo
Estudos que avaliaram a relação exposição-resposta
•Klæbo et al (2000)
•Rotko et al (2002)
•Llop et al (2008)
•Stenlund et al (2009)
Concentrações de NO2 versus Incômodo causado pela poluição atmosférica e sonora ocasionado pelo tráfego de veículos – Oslo, Noruega.
Concentrações de NO2 e PM2,5 versus Incômodo em 3 ambientes - Europa (Expolis).
Concentrações de NO2 versus Incômodo causado pela poluição atmosférica e sonora em mulheres grávidas - Valência, Espanha.
Concentrações de material particulado versus Incômodo – Efeitos da diminuição da poluição – Oxelosund, Suécia.
Poluição do ar por partículas sedimentáveis e o incômodo
Sumário
1. Poluição do ar e as partículas sedimentáveis
2. Dissertações de mestrado e teses de doutorado concluídas e em
andamento
3. Estudos realizados e em andamento
a. Monitoramento, caracterização química e responsabilidade de
fontes na RGV e Anchieta;
b. Desenvolvimento de coletor automático de partículas;
c. Avaliação do nível de incômodo por MPS da população na RGV e
Anchieta.
2007: Camila C Trindade “Aval iação do uso de diferentes modelos receptores com
dados de PM2,5 : Balanço químico de massa e Fatoração de matriz posit iva”
2011: Larissa B de Souza. “Avaliação do incômodo à população por partículas
sedimentadas: estudo de correlação entre a percepção de incômodo e os níveis
de concentração de partículas sedimentáveis na atmosfera”
2011: Brigida G Maioli. “Quantif icação e Caracterização do Material Part iculado
Fino (MP2,5) na Região Metropoli tana da Grande Vitória-ES”
2011: Israel P Soares. “Avaliação do uso de diferentes modelos receptores para
determinação da contribuição das fontes de partículas totais em suspensão”
2011: Mayana Rigo Alves. “Estudo do f luxo de deposição de partículas para a
Região Metropolitana da Grande Vitória usando dados de PTS”
2012: Bruno Furieri. « Influence de la structuration tourbi l lonnaire turbulente d un
l 'écoulement d'air sur l 'érosion éolienne de matières granulaires »
Dissertações e teses concluídas sobre poluição do ar por partículas
Melina Conti “Caracterização Físico-Química e de Origem de Partículas
Sedimentáveis na Atmosfera” . Início: 2008
Edilson Luis do Nascimento. “Modelagem matemática da dispersão de partículas
provenientes de pi lhas de estocagem”. Início: 2009
Milena M de Melo. “Avaliação do incômodo causado por poluentes atmosféricos”.
Início: 2010
Ayres G Loriato. “Estudo da qual idade do ar nas regiões metropolitanas de Vitória
(ES)-Brasil e Dunkerque (França) empregando o modelos WRF-CHEM” . Início: 2011
Teses em andamento sobre poluição do ar por partículas
Sumário
1. Poluição do ar e as partículas sedimentáveis
2. Dissertações de mestrado e teses de doutorado concluídas e em
andamento
3. Estudos realizados e em andamento
a. Monitoramento, caracterização química e responsabilidade de
fontes na RGV e Anchieta;
b. Desenvolvimento de coletor automático de partículas;
c. Avaliação do nível de incômodo por MPS da população na RGV e
Anchieta.
Coleta de amostras de material part iculado nos receptores
Coleta de amostras de material part iculado nas fontes
Caracterização química do material part iculado das amostras
Correlação entre as composições químicas do material
part iculado nas amostras coletas nas fontes com as
composições das amostras coletas nos receptores
Monitoramento, caracterização e responsabil idade de fontes
Coleta de amostras de material part iculado nos receptores
Coleta de amostras de material part iculado nas fontes
Caracterização química do material part iculado das amostras
Correlação entre as composições químicas do material
part iculado nas amostras coletas nas fontes com as
composições das amostras coletas nos receptores
Monitoramento, caracterização e responsabil idade de fontes
RGV
Anchieta
Coletor projetado de acordo com a norma ASTM D1739.
Detalhe do alinhamento do coletor e da proteção. Ambos devem estar alinhados ou a distância entre a proteção e o coletor não deve ultrapassar 0,01m.
Deposição média de 12 meses
Sumário
1. Poluição do ar e as partículas sedimentáveis
2. Dissertações de mestrado e teses de doutorado concluídas e em
andamento
3. Estudos realizados e em andamento
a. Monitoramento, caracterização química e responsabilidade de
fontes na RGV e Anchieta;
b. Desenvolvimento de coletor automático de partículas;
c. Avaliação do nível de incômodo por MPS da população na RGV e
Anchieta.
• Celso Munaro: Engenheiro Eletricista, Doutor em Engenharia Elétrica e Professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Espírito Santo
• Projeto e construção de um protótipo de uma unidade de medição (UMED) capaz de realizar de forma autônoma ciclos de medição de partículas precipitáveis e enviá-las a um concentrador de dados remoto (computador), utilizando para isto telefonia celular.
Coletor automático de partículas sedimentáveis
Coletor automático de partículas sedimentáveis
(*) Resolução 0,7mg de partículas na área dada a cada hora
(*)
Proposta construt iva
Coletor automático de partículas sedimentáveis
Resolução 0,7mg de partículas na área dada a cada hora
Sumário
1. Poluição do ar e as partículas sedimentáveis
2. Dissertações de mestrado e teses de doutorado concluídas e em
andamento
3. Estudos realizados e em andamento
a. Monitoramento, caracterização química e responsabilidade de
fontes na RGV e Anchieta;
b. Desenvolvimento de coletor automático de partículas;
c. Avaliação do nível de incômodo por MPS da população na RGV e
Anchieta.
2011: Larissa B de Souza. “Aval iação do incômodo à população por partículas sedimentadas:
estudo de correlação entre a percepção de incômodo e os níveis de concentração de
partículas sedimentáveis na atmosfera”
Distribuição dos entrevistados na pesquisa de opinião.
Fluxo médio de deposição de PS nas estações da Ilha do Boi durante o período de desenvolvimento da pesquisa de painel.
9,09,4
5,44,6
3,2 3,6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
jan/11 fev/11 mar/11 abr/11 mai/11 jun/11
Fluxo de Deposição (g/m²30d)
Meses
Níveis mensais de percepção de incômodo
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
jan/11 fev/11 mar/11 abr/11 mai/11 jun/11
Nível de Incômodo Mensal
Meses
Níveis semanais de percepção de incômodo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nível de Incômodo semanal
Semanas
Níveis diários de percepção de incômodo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nível de Incômodo Diário
Dias
Nível mensal médio de incômodo x Fluxo médio de deposição de PS
y = 1,7389x - 3,6089R² = 0,9151
0123456789
10
3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Nível de incômodo mensal
Fluxo de deposição mensal experimental (g/m2*30dias)
Análise da relação Exposição-Resposta
6089,3*7389,1_ −= mensalmensal FluxoDepincomNível
PADRÃO
(g/m2 30
dias)
PAÍS/CIDADE PECULIARIDADENÍVEL DE INCÔMODO
CORRESPONDENTE
10,00Minas Gerais (MM)
Argentina (MA)Áreas Industrializadas 10,00
6,00 Nova York (MM) Áreas povoadas/ industrialização forte 6,82
5,00 Minas Gerais (MM) Áreas Residenciais e comerciais 5,09
5,25 Mississipi (MM) Áreas Residenciais 5,52
4,00 Austrália (MA) Mínimo Impacto Percebido 3,35
3,00 Nova York (MM)Áreas rurais para
agricultura/recreação1,61
Tabela 03: Nível de incômodo correspondente a alguns padrões de fluxo de deposição adotados por alguns locais.
Tendência de aumento
Ibes
Carapina
Laranjeiras
Campo Grande
Enseada do Suá
Jardim Camburi
Vitória - Centro
Vila Velha - Centro
¯0 2 4 6 81
km
Sistema de Coordenadas GeográficasProjeção Policônica
Datum/ Sistem a Geodésico de Referência: SAD-69Elaborado por: João Henrique Malverdes Coelho
Data: 03/11/2011Fonte: IBGE (2010)
Laboratório de Cartografia e Geotecnologias
Estações de Monitoramento da Qualidade do Ar Grande Vitória - ES
(Censo, 2010)
Milena M de Melo. “Aval iação do incômodo causado por poluentes atmosféricos”. Início:
2010
• Amostragem estratificada simples com alocação proporcional, devido a diferenças proporcionais na composição da população alvo.
12
)1(
)1(1
−
−−+≥
αz
e
PP
NNn n
N
Nn
i
i ×=(BARNETT, 1991).
onde: n é o tamanho da amostra; N é o tamanho da população geral; Ni é o tamanho da população na região i; ni é o tamanho da amostra na região i; Z é o nº de unidades de desvio padrão de acordo com a probabilidade e nível de confiança escolhidos;α é o nível de significância; P é a proporção populacional; e é a margem de erro, especificada como 0,05.
Região de Monitoramento Habitantes(n)
Habitantes(%)
Laranjeiras 31 8,13%
Carapina 28 7,40%
Jardim Camburi 30 7,91%
Enseada do Suá 35 9,00%
Centro de Vitória 50 12,92%
Centro de Vila Velha 71 18,54%
Ibes 79 20,60%
Campo Grande 59 15,49%
Total (mínimo) 384 100,00%
Cálculo de tamanho da amostra
Foram aplicados 515 questionários em julho de 2011 e 513 em janeiro de 2012.
Resposta ao Incômodo versus Exposição à PS
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
1 2 4 6 8 10 12 14 16 20
Fluxo de deposição PS (g/m2.30 dias)
Freq
. rel
ativ
a ac
umul
ada
Muito Incomodado
ContatoContato
Jane Meri SantosJane Meri [email protected]@pq.cnpq.br+ 55 27 3335 2066+ 55 27 3335 2066
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