UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
INSTITUTO DE OCEANOGRAFIA
CURSO DE GRADUAÇÃO DE OCEANOLOGIA
QUALIDADE DO AR NA ÁREA DE INFLUÊNCIA
DA USINA PRESIDENTE MÉDICI, CANDIOTA, RS
ÉRIKA ANTOLINI VEÇOZZI
Orientador: Dr. Paulo Roberto Martins Baisch
2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE
INSTITUTO DE OCEANOGRAFIA
CURSO DE GRADUAÇÃO DE OCEANOLOGIA
QUALIDADE DO AR NA ÁREA DE INFLUÊNCIA
DA USINA PRESIDENTE MÉDICI, CANDIOTA, RS
ÉRIKA ANTOLINI VEÇOZZI
Monografia apresentada ao Curso de Graduação
de Oceanologia da Universidade Federal do Rio
Grande, como requisito para a obtenção do grau
de Oceanólogo.
Orientador: Dr. Paulo Roberto Martins Baisch
RIO GRANDE
Janeiro de 2015
1
2
ÍNDICE
AGRADECIMENTOS ................................................................................................................. 3
Lista de Tabelas ......................................................................................................................... 4
Lista de Figuras .......................................................................................................................... 5
RESUMO ................................................................................................................................... 6
1. Introdução ............................................................................................................................ 7
1.1.
Efeitos na Saúde Humana............................................................................................ 7
1.2.
Gases Poluentes .......................................................................................................... 8
1.3.
Termoelétricas ............................................................................................................. 8
1.4.
Parceria entre CGTEE e FURG ................................................................................ 9
1.5.
Estudos Pretéritos ........................................................................................................ 9
1.6.
Justificativa .................................................................................................................. 9
1.7.
Contaminantes ............................................................................................................. 9
1.7.1. HPAs ........................................................................................................................ 9
1.7.2. Parâmetros do Monitoramento................................................................................ 10
1.8.
Padrões de Qualidade................................................................................................ 11
2. Área de estudo .................................................................................................................. 12
3. Objetivos ............................................................................................................................ 13
4. Material e Métodos ............................................................................................................ 13
5. Resultados e Discussão..................................................................................................... 18
5.1.
Partículas Inaláveis .................................................................................................... 18
5.2.
Dióxido de Enxofre ..................................................................................................... 19
5.3.
Dióxido de Nitrogênio ................................................................................................. 19
5.4.
Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos .................................................................... 20
5.4.1. Concentrações ....................................................................................................... 20
5.4.2. PEF ........................................................................................................................ 23
5.4.3. Origens e Fontes .................................................................................................... 25
6. Conclusões ........................................................................................................................ 26
7. Referências Bibliográficas .................................................................................................. 27
ANEXOS .................................................................................................................................. 31
3
AGRADECIMENTOS
Agradeço e dedico à minha família, os amores da minha vida! Além deste trabalho, dedico todo
meu amor a vocês.
Aos meus pais, Mário e Sonja, por todo amor do mundo, por confiarem , apoiarem e me darem
a oportunidade de concretizar não somente este trabalho, mas tudo que puderam me oferecer
durante esses anos. Sei o quanto vocês trabalham e que não mediram esforços pra que este
sonho se realizasse, sem a compreensão, ajuda e confiança de vocês nada disso seria
possível hoje.
À meu irmão Marcus, pelo amor, carinho e por não perder nenhuma oportunidade de me
sacanear.
À minha irmã Thaís, por toda paciência, compreensão, carinho e amor. Por me ajudar muitas
vezes a achar soluções quando elas pareciam não aparecer. Foi a pessoa que compartilhou
mais de perto os momentos de tristezas e alegrias.
À ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis) não somente pelo
financiamento da bolsa de graduação, mas, principalmente, pela oportunidade de fazer parte
do PRH-27 “Estudos Ambientais em áreas de atuação da indústria do petróleo”, possibilitando
oportunidades privilegiadas, além do enorme aprendizado na área de petróleo e meio
ambiente.
Ao meu orientador, Professor Dr. Paulo Roberto Martins Baisch, pela orientação, ideias, apoio e
paciência sempre que precisei.
À Professora Dra. Maria Isabel e ao Professor Gilberto Griep, coordenador do PRH-27, pelo apoio,
atenção e carinho não só comigo, mas com todos do PRH-27, sendo uma honra fazer parte dessa
família! Obrigada a vocês por todas oportunidades que só tive através do programa.
À Elisa, que me ajudou em todas as horas, desde as análises em laboratório até escolha da
banca. Sempre serei imensamente agradecida por seus conselhos e atenção comigo!
Aos meus amigos e colegas que sempre estiveram comigo, mesmo quando nem eu me
suportava, levarei vocês sempre comigo! Giu, Renata, Raísa, Marco e Murilo, sou infinitamente
agradecida por sempre me ajudarem e JAMAIS esquecerei o que cada um fez por mim nesses
anos todos!
4
Lista de Tabelas
Tabela 1: Valores dos padrões de qualidade do ar nacional e da EPA (CETESB, 1997; EPA,
1999). ....................................................................................................................................... 12
Tabela 2: Valores das médias, desvio padrão, máximos mínimos das concentrações de HPAs.
................................................................................................................................................. 21
Tabela 3: Valores de referência de cada composto em relação a Benzo(a)Pireno para cálculo
de PEF. .................................................................................................................................... 24
Tabela 4: Caracterização de origens de HPAs através das razões entre os compostos
analisados. ............................................................................................................................... 25
Tabela 5: Comparação entre os índices de HPAs obtidos e as principais fontes de emissão. .. 26
5
Lista de Figuras
Figura 1: Estações de monitoramento automático, Companhia de Geração Térmica de Energia
Elétrica-Eletrobras. ................................................................................................................... 14
Figura 2. Amostrador de Grande Volume para PM10 (AGV PM10). ............................................ 15
Figura 3: Localização do ponto de coleta dos filtros para HPAs. .............................................. 16
Figura 4. Amostrador de Grande Volume para PTS (AGV PTS). .............................................. 17
Figura 5: Gráfico das Médias de Partículas Inaláveis (PM10), comparado ao Padrão Nacional e
da EPA. .................................................................................................................................... 18
Figura 6: Gráfico das Médias de SO2, comparado ao Padrão Nacional e da EPA. ................... 19
Figura 7: Gráfico das Médias de NO2, comparado ao Padrão Nacional e da EPA. ................... 20
Figura 8: Concentração de HPAs em ηg/m³ para Lassance ao longo do tempo. ...................... 22
Figura 9: Soma das concentrações de HPAs em ηg/m³ ao longo do tempo. ............................ 23
Figura 10: Soma das concentrações de HPAs em ηg/m³ ao longo do tempo. .......................... 24
6
RESUMO
A exposição às partículas suspensas no ar e às substâncias a ela associadas causa danos à
saúde humana, dentre outros prejuízos. O aumento das emissões atmosféricas é provocado
pelo crescimento da população urbana e níveis de industrialização. Segundo a Organização
Mundial da Saúde, 3 milhões de pessoas morrem decorrentes da poluição atmosférica no
mundo, 5% do total de 55 milhões que ocorrem anualmente.
O objetivo do trabalho foi caracterizar a contaminação atmosférica da região de influência da
Termelétrica Presidente Médici, com base nos padrões de partículas inaláveis, dióxido de
nitrogênio, dióxido de enxofre e HPAs, compostos altamente perigosos à saúde humana e ao
meio ambiente.
O estudo está relacionado ao “Programa de Acompanhamento da Situação de Saúde da
População Residente na Área de Influência Direta e Indireta da Usina Termelétrica Presidente
Médici”, uma parceria entre a termelétrica Presidente Médici e a Universidade Federal de Rio
Grande (FURG), a fim de identificar e quantificar contaminantes e suas relações com a
qualidade de saúde da população local.
Em relação aos níveis de SO2, NO2 e partículas inaláveis, não se observou níveis acima dos
descritos pela legislação. Enquanto isso, os HPAs mostraram-se de grande relevância, com
possíveis fontes pirolíticas, ou seja, formados pela queima de matéria orgânica, o que pode estar
relacionado à queima de carvão pela usina termoelétrica.
7
1.
Introdução
A comunidade científica tem discutido questões ambientais buscando respostas às alterações
ocorridas no planeta Terra nas últimas décadas. Entre essas alterações é preocupante o
aumento indiscriminado das emissões de gases e partículas poluentes para a atmosfera desde
a Revolução Industrial, no final do século XIX, principalmente pelas atividades antrópicas.
A atmosfera é um sistema constituído por gases, partículas sólidas e líquidas. Dentre as
partículas respiráveis podem conter componentes tóxicos ou mutagênicos (Seinfeld, 1989).
A poluição atmosférica pode ser definida como a presença de substâncias estranhas na
atmosfera, resultantes da atividade humana ou de processos naturais, em concentrações
suficientes para interferir direta ou indiretamente na saúde, segurança e bem estar dos seres
vivos (Elson, 1992). Entre os de origem natural estão aqueles que provêm de atividades
vulcânicas, ventos do deserto, spray marinho, substâncias emitidas por plantas, e entre os de
origem antrópica estão aqueles originados de combustíveis fósseis para a produção de
energia, atividades industriais, veículos movidos por combustíveis fósseis, queimadas urbanas
e rurais, queima de resíduos sólidos, entre outros.
O aumento das emissões atmosféricas tem sido provocado pelo crescimento da população
urbana e dos níveis de industrialização. O aumento das emissões de poluentes atmosféricos,
principalmente dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NOx), compostos orgânicos
voláteis (VOCs) e aerossóis, está relacionado ao crescimento da população urbana que
demanda maior produção de energia por meio da queima de combustíveis fósseis sendo uma
das principais fontes de emissão desses poluentes atmosféricos (Migliavacca et al., 2005).
O crescimento da população e o consumo de energia aumentaram durante as últimas décadas
e resultaram em carga de poluentes atmosféricos em algumas regiões do mundo. Em
aglomerados urbanos, as fontes de contaminação do ar atmosférico estão relacionadas a
processos industriais e à intensa frota de veículos leves e pesados.
A exposição às partículas suspensas no ar e às substâncias a elas associadas pode causar
danos aos monumentos, à flora, à fauna, às edificações, prejuízos econômicos na agricultura,
dentre outros prejuízos.
Somado aos demais impactos negativos estão os problemas relacionados aos efeitos adversos
à saúde humana que pode estar exposta de maneira direta, por inalação de material
particulado suspenso no ar, ou indireta, por ingestão de água ou alimentos contaminados, ou
mesmo pela adsorção pela pele (Carmo et al., 2010).
1.1.
Efeitos na Saúde Humana
Os efeitos adversos da poluição atmosférica na saúde humana são muito antigos, havendo
registros em estudos arqueológicos desde a época medieval (Murray, 1998). A partir da
industrialização dos grandes centros, vários episódios de altas concentrações de poluentes
emitidos pelas indústrias, associados as condições meteorológicas desfavoráveis, mostraram
na prática os efeitos dos poluentes sobre a saúde humana.
Há uma clara associação entre a poluição atmosférica e mortalidade das populações. Mesmo
com concentrações abaixo do padrão de qualidade do ar, o efeito da poluição na saúde
humana é mostrado estatisticamente a partir de verificação de correlação entre variação de
concentrações de poluentes e admissão em prontos socorros, e aumento de mortalidade, em
estudos nos Estados Unidos, China, Santiago do Chile (Murray, 1998, Zmirou, 1996). Estudos
realizados na Faculdade de Medicina da USP mostram um aumento de 23% do número de
8
admissão de crianças menores de 13 anos em prontos socorros em São Paulo, nos dias em
que as concentrações de particulado inalável (partículas menores que 10µm - PM10) chegaram
a 95µg/m³. Verifica-se ainda um aumento de 13% na mortalidade de idosos com concentrações
de PM10 da ordem de 120µg/m³ (Saldiva et al., 1994; 1995).
Alguns efeitos toxicológicos de gases poluentes e particulado inalável são bem conhecidos na
literatura (Seinfeld, 1986; EPA, 1999; Murray, 1998; Lin, 1997). Por meio da respiração, os
poluentes atingem as vias respiratórias, das narinas aos alvéolos pulmonares, promovendo
diferentes processos de inflamação que debilitam o sistema respiratório. Os efeitos adversos
da poluição na saúde são mais notados em crianças, idosos e em pessoas que sofrem de
doenças respiratórias e cardiovasculares. Nestas pessoas, os poluentes levam a um
agravamento „do quadro da saúde‟, promovendo infecções mais graves como bronquites,
pneumonias, asma, câncer, também podendo antecipar a morte (Zmirou, 1996, Seinfeld, 1986;
EPA, 1999).
Segundo a Organização Mundial da Saúde (WHO, 2000), quase metade da humanidade vive
nas cidades e a população urbana está crescendo duas vezes e meia mais rápido que a rural.
Esse fator acaba contribuindo para o aumento do risco de exposição, uma vez que se estima
em 3 milhões o número de mortes causadas por problemas decorrentes da poluição
atmosférica no mundo.Tal valor representa 5% do total de 55 milhões de mortes que ocorrem
anualmente no mundo e, em algumas populações, cerca de 30% a 40% dos casos de asma e
20% a 30% de todas as doenças respiratórias podem ser relacionadas à poluição atmosférica.
1.2.
Gases Poluentes
Os gases poluentes na atmosfera são oriundos de produção primária e secundária. Dentre os
principais gases tóxicos emitidos diretamente pelas fontes estão o NO2 (dióxido de nitrogênio) e
SO2 (dióxido de enxofre). Os gases de produção secundária são formados a partir de reações
químicas e fotoquímicas na atmosfera como alguns HPAs (hidrocarbonetos policíclicos
aromáticos), ácidos e aldeídos.
Os gases possuem tempo de permanência na atmosfera que varia de minutos a séculos. O
longo período de permanência e as consequências devido à presença destes gases na
atmosfera geram grandes discussões a respeito de controles de emissão de poluentes dos
países desenvolvidos e em desenvolvimento.
1.3.
Termoelétricas
Em relação às termoelétricas que produzem energia através da queima de carvão, a
consequência é a emissão de gases e material particulado para atmosfera. Os principais
poluentes são os que servem como indicadores de qualidade do ar, tais como Dióxido de
enxofre (SO2), hidrocarbonetos totais e Óxido de nitrogênio (NOx) (Sanchez et al., 1994).
No sul do Brasil, a queima de combustíveis fósseis, principalmente carvão, está entre as fontes
industriais que têm provocado alterações da qualidade ambiental como na região de Candiota,
localizada ao sul do estado do Rio Grande do Sul (Paz et al., 2007).
A Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica-CGTEE foi constituída em julho de 1997
e em novembro de 1998, seu controle acionário foi transferido para a União. Posteriormente,em
31 de julho de 2000, a CGTEE tornou-se uma empresa do Grupo Eletrobras. A potência desta
termoelétrica atualmente é de 796 MW de capacidade, permanecendo em capacidade total
devido à grande demanda de energia (Teixeira et al., 2008).
9
1.4.
Parceria entre CGTEE e FURG
Com o crescimento da economia observado no Brasil nos últimos anos, houve um aumento
pela demanda de energia para os diferentes setores da economia. Neste sentido, a Eletrobrás
CGTEE a partir de 2011 aumentou sua produção de 446 MW para 796 MW.
A expansão na produção de energia precisa ser monitorada para que ocorra de forma
sustentável, sem prejuízos para o ambiente e população local. Dessa forma, foi implantado o
Programa de Acompanhamento da Situação de Saúde da População Residente na Área de
Influência Direta e Indireta da Usina Termelétrica Presidente Médici, estabelecido em contrato
entre a termelétrica Presidente Médici e a Universidade Federal de Rio Grande (FURG), a fim
de identificar e quantificar contaminantes ambientais e suas relações com a qualidade de saúde
da população local.
1.5.
Estudos Pretéritos
Estudos na região evidenciam o impacto atmosférico devido ao processo de produção de
energia termoelétrica, pelo carvão, assim como as atividades de mineração. Destacam-se os
trabalhos de Sanchez et al. (1994), Leite & Shüler-Faccini (2000), Braga et al. (2004), Dallarosa
(2005), Migliavacca et al. (2005), Saldanha (2005), Arbage et al. (2006), Paz et al. (2007),
Rosemberg et al. (2008), Teixeira et al. (2008) e Rohr (2012).
Migliavacca (2001), verificou precipitações levemente ácidas na região, podendo estar
relacionadas à poluição atmosférica por dióxido de enxofre e nitrogênio.
1.6.
Justificativa
Este trabalho justifica-se pela importância dos estudos de contaminação atmosférica em locais
de influência de usinas termelétricas, pela relevância do recente “Programa de
Acompanhamento da Situação de Saúde da População Residente na Área de Influência Direta
e Indireta da Usina Termelétrica Presidente Médici” que trata-se de estudos pioneiros na área
para a Universidade Federal do Rio Grande.
Ademais, esse estudo trará impactos positivos não apenas no município de Candiota e
adjacências, mas também para o estado do Rio Grande do Sul, devido a capacidade de
transporte dos contaminantes.
1.7.
1.7.1.
Contaminantes
HPAs
Na geração de energia em usinas termelétricas, o carvão é queimado em fornos de 1700ºC,
aproximadamente, gerando uma fração de cinzas leves, as quais são transportadas pelos
gases ao saírem pelas chaminés. As cinzas geradas não são inertes e podem mobilizar
compostos presentes na matéria orgânica das partículas não queimadas, como os
hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) (Bícego et al.,2006).
Em termos químicos, os HPAs são compostos químicos constituídos unicamente de átomos de
carbono e de hidrogênio, distribuídos em dois ou mais anéis aromáticos. Segundo a
Organização Mundial da Saúde (WHO, 2000), os HPAs são considerados como poluentes
orgânicos prioritários em estudos ambientais, com capacidades mutagênicas e tumorais em
sistemas biológicos.
A formação dos HPAs ocorre de forma espontânea e continua através da queima incompleta de
matéria orgânica, da biomassa vegetal, da madeira e de outros materiais orgânicos. Porém, a
10
contaminação ambiental está integrada com a origem antrópica, da qual o solo recebe
quantidades ponderáveis de HPAs. Devido a sua estrutura química complexa, baixíssima
solubilidade em água e forte tendência de sorção à fase sólida do solo, tornam-se
recalcitrantes, ou seja, de difícil degradação, permanecendo por longos períodos no ambiente,
o que aumenta a possibilidade de exposição de humanos e animais a esses compostos.
Em vista da característica fortemente apolar, os HPAs são lipossolúveis na membrana celular e
prontamente absorvidos nos organismos e no homem por vários órgãos e diferentes vias, com
posterior acúmulo no tecido adiposo. O metabolismo dessas substâncias gera compostos que
podem reagir como DNA, formando substâncias que podem dar início a um processo
mutagênico.
Os HPAs associados às partículas atmosféricas podem ser transportados por grandes
distâncias (Sehilia & Lammel, 2007; Ravindra et. al, 2008) antes de serem eliminados da
atmosfera pela precipitação seca ou úmida, passando assim às águas ou ao solo, ou por
transformações químicas e fotoquímicas (Offenberg & Baeker, 1999; Tsapakis, 2003). O
principal meio de transporte desses compostos é através do material particulado atmosférico,
mesmo estando também presentes na fase vapor (Marchand et al., 2004; Chang et al., 2006).
1.7.2.
Parâmetros do Monitoramento Automático
Os aerossóis são partículas sólidas ou líquidas em suspensão num gás. As partículas de
aerossol atmosférico são constituídas por uma mistura de partículas de origem primária
(emissão direta da fonte) e secundária (transformação gás – partícula).
As partículas de aerossol possuem tamanhos que variam de nanômetros (nm) a dezenas de
micrômetros (μm) de diâmetro. O particulado é naturalmente dividido em duas modas definidas
por intervalos de tamanho onde se tem maior concentração de partículas: a moda das
partículas finas, menores que 25 μm de diâmetro aerodinâmico e a moda das partículas
grossas, maiores que 25 μm. Isto é conveniente, pois as frações de tamanhos possuem
diferentes propriedades físicas e químicas, diferentes processos de emissão e remoção da
atmosfera (Seinfeld & Pandis, 1998).
A moda grossa é geralmente constituída por partículas primárias, formadas a partir de
processos mecânicos, como ressuspensão de poeira de solo por ventos, sal marinho, cinzas
de combustão e emissões biogênicas naturais. A moda fina contêm partículas primárias
geradas por processos de combustão por indústrias, veículos e partículas secundárias,
provenientes da formação de partículas na atmosfera a partir de gases como por exemplo a
formação de sulfatos a partir do SO2 (Seinfeld & Pandis, 1998).
O material inalável (conjunto que engloba as partículas das modas fina e grossa, menores que
10 μm) é basicamente constituído por sulfatos, nitratos, amônia, aerossol carbonáceo, sais
marinhos (NaCl), elementos de solo (Al, Si, Ti, Ca, Fe), metais pesados (Pb, Zn, Cu, V, Ni, Cd,
Cr, entre outros) e água.
A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA, 1999) classifica o material
particulado como uma mistura de partículas líquidas e sólidas em suspensão no ar. As
partículas com diâmetro menor que 10µm (PM10) são as partículas inaláveis, pois podem atingir
as vias respiratórias inferiores. Além disso, essas partículas apresentam capacidade de
transportar gases adsorvidos em sua superfície, transportando-os até as porções mais distais
das vias aéreas, onde ocorrem as trocas de gases nos pulmões.
O particulado possui, em geral, tempo de permanência de dias a semanas na atmosfera. Pode
ser, entretanto, transportado a longas distâncias por correntes de ar favoráveis, interferindo na
química e física da atmosfera não somente em escala local, mas também em escala regional e
até global.
11
Por meio da respiração, as partículas alcançam desde as narinas até os alvéolos pulmonares,
provocando processos inflamatórios que debilitam o sistema respiratório. Os efeitos adversos
são mais notados em crianças, idosos e em pessoas que sofrem de doenças respiratórias
cardiovasculares. Nestas pessoas, há um agravamento do quadro de saúde por meio de
infecções mais graves como bronquites, pneumonias, asma, câncer, podendo levar à morte,
intensificando seus efeitos, nas vias aéreas inferiores não há mecanismos eficientes de
expulsão destas partículas (Castanho, 1999; Saldiva et al.,1992).
O dióxido de enxofre é um poluente primário, resultado da liberação do enxofre na combustão
de combustíveis fósseis. O SO2 é um gás irritante para as mucosas dos olhos e vias
respiratórias, podendo ter, em concentrações elevadas, efeitos agudos e crônicos
especialmente no aparelho respiratório, e que agrava os problemas cardiovasculares. A
presença simultânea na atmosfera de dióxido de enxofre e partículas pode causar ou agravar
as doenças respiratórias crônicas ou aumentar o risco de doenças respiratórias agudas
(Seinfield & Pandis, 1998).
Os óxidos de nitrogênio são produzidos quando o ar é aquecido a altas temperaturas. Após a
dissociação térmica do N2, o nitrogênio reage como O2 para formar o óxido nítrico (NO) e,
posteriormente, este se converte em dióxido de nitrogênio (NO2). Entre os óxidos de nitrogênio
(NO e NO2), somente o NO2 é motivo de preocupação, pois devido à sua baixa solubilidade é
capaz de penetrar profundamente no sistema respiratório, podendo dar origem as nitrosaminas,
algumas das quais podem ser carcinogênicas. Seu efeito tóxico está relacionado ao fato de ser
um agente oxidante (Elson, 1992).
O dióxido de nitrogênio (NO2) é, também, um poderoso irritante, podendo conduzir a sintomas
que lembram àqueles do enfisema. Além disso, o dióxido de nitrogênio, na presença de luz
solar, reage com hidrocarbonetos e oxigênio formando ozônio, sendo um dos principais
precursores deste poluente na troposfera.
1.8.
Padrões de Qualidade
Devido aos efeitos prejudiciais dos poluentes atmosféricos ao ser humano foram definidos
padrões de qualidade do ar. Os padrões de qualidade do ar definem para cada poluente o
limite máximo de concentração ao qual a população pode ficar exposta, de forma a garantir
proteção à sua saúde e bem estar, baseados em estudos de caracterização dos efeitos de
cada poluente na saúde. Os padrões nacionais de qualidade do ar foram definidos pela portaria
normativa no. 348 de 14/03/1990 pelo IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos
Recursos Naturais Renováveis e transformados em Resolução CONAMA no. 03/90 (CETESB,
1999).
Foram estabelecidos em nível nacional e internacionalmente dois padrões de qualidade do ar.
O padrão primário estabelece o limite máximo tolerável para a saúde da população e o
secundário, mais rigoroso, prevê um mínimo de efeito adverso à população, fauna e flora,
deterioração de materiais e comprometimento à visibilidade. Nas áreas urbanas aplicam-se
somente os padrões primários, os secundários são aplicados em áreas de preservação. A
Tabela 1 apresenta os valores dos padrões nacionais (CETESB) e da Agência de Proteção
Ambiental Americana (EPA) que são o particulado total em suspensão, particulado inalável,
particulado fino e gases: dióxidos de enxofre, dióxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e
ozônio.
12
Tabela 1: Valores dos padrões de qualidade do ar nacional e da EPA (CETESB, 1997; EPA, 1999).
Poluente
PM10 (ng/m3)
SO2 (ppm)
NO2 (ppm)
Padrão Nacional
50
0,04
0,01
Padrão EPA
50
0,03
0,053
Importante distinção deve ser feita entre os conceitos de poluentes atmosféricos e padrões de
qualidade do ar. Os poluentes atmosféricos são todas as substâncias capazes de degradar a
qualidade do ar, estando previstas ou não na legislação ambiental. Os parâmetros adotados
como padrões pela legislação medem o nível de degradação da qualidade do ar, referindo-se a
determinadas espécies químicas (SO2, CO, O3, NO2) ou a conjuntos de substâncias medidos
por métodos de referência, tais como PTS, PM10 e Fumaça. Cada parâmetro é medido por um
método de referência, e a avaliação da qualidade do ar, para os efeitos legais, deve ser feita
através desses métodos ou outros oficialmente reconhecidos como equivalentes (Pandey &
Agrawal, 1992).
Com base no acima exposto, observa-se que para a caracterização da contaminação
atmosférica na região torna-se necessário estudar tanto os compostos relacionados à
qualidade do ar, quanto os aspectos meteorológicos da região. Neste contexto, a proposta
deste trabalho é estudar as partículas menores que 10μm (PM10), dióxido de nitrogênio (NO2) e
dióxido de enxofre (SO2) e HPAs da região de Candiota.
2. Área de estudo
O município de Candiota está localizado a sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, com uma
área de 933,8 km² onde vivem 8.771 habitantes (IBGE, 2010). Distante 420 km da Capital Porto
Alegre e com coordenadas geográficas de 54°10‟58‟‟/53°18‟35‟‟ longitude Oeste e
31°17‟35‟‟/32°02‟41‟‟ latitude Sul (Braga et al., 2004). Esta região, em sua generalidade,
caracteriza-se por apresentar durante toda sua extensão, terrenos planos, sem grandes
elevações que possam inviabilizar a aplicação do modelo de dispersão utilizado aqui neste
estudo.
Em relação à topografia a seu entorno, alguns fatores merecem serem destacados: a presença
de um vale a nordeste da fonte de emissão com uma altura de 150 metros e a existência a
sudoeste da fonte, a máxima elevação do terreno da região, da ordem de 420 metros de altura.
Climatologicamente caracteriza-se por apresentar estações bem definidas durante o
inteiro. A direção do vento predominante nessa área é de nordeste, (Alves, 1996).
ano
Em Candiota localiza-se o maior complexo termelétrico a carvão do estado, a Usina
Termelétrica Presidente Médici, a qual é operada pela Eletrobras CGTEE, Companhia de
Geração Térmica de Energia Elétrica. (Braga et al., 2004). As atividades da usina são
baseadas na geração de energia elétrica a partir do carvão mineral, explorado na própria região
pela Companhia Rio-grandense de Mineração, a CRM. O carvão é do tipo sub- betuminoso
com alto teor de cinzas (50%) e enxofre (1%) (DNPM, 1996).
Na região encontra-se a maior reserva carbonífera brasileira. As reservas da Jazida Grande
Candiota, dispostas segundo direção norte/sul, abrangem uma área aproximada de 2500 km2.
Representam cerca de 38% das reservas de carvão do Brasil, totalizando aproximadamente
12,3 bilhões de toneladas, das quais 30% são mineráveis a céu aberto. Na Usina Presidente
Médici, o carvão é pulverizado em moinhos e queimado em grandes caldeiras de geração de
vapor e estas alimentam as turbinas geradoras de eletricidade. (Dallarosa, 2005)
13
Esta região insere-se no tipo climático Cfa (clima subtropical com precipitações durante todo o
ano,segundo a classificação de Von Koepen), com uma precipitação total média anual
registrada entre 1961 e 1990 de 1.465mm, bem distribuída durante o ano, e temperatura média
anual de 18°C (Alves, 1996).
2.1.
O Carvão
O carvão é uma rocha sedimentar originada da decomposição de substâncias orgânicas que
sofrem profundas alterações físicas e químicas por efeito da ação térmica e de compressão. A
mineração do carvão é feita a céu aberto, em baixa profundidade (máximo 40m) e o seu
deslocamento é feito através de caminhões até o sistema de britagem de onde é levado por
correias transportadoras até a usina termelétrica, onde, é pulverizado em moinhos e queimado
nas caldeiras de geração de vapor, que alimentam as turbinas geradoras de eletricidade. Tratase de um carvão sub-betuminoso, com poder calorífico oscilando entre 2600 a 3200 kcal/kg e
umidade de 17%, (CGTEE, 2003).
3.
Objetivos
3.1.
Objetivo Geral
Caracterizar a contaminação atmosférica da região de influência da Termelétrica Presidente
Médici, com base nos padrões de partículas inaláveis, dióxido de nitrogênio, dióxido de enxofre
e HPAs.
3.2.
Objetivos Específicos:
- Avaliar a qualidade do ar no município de Candiota, através dos padrões legais.
- Analisar prováveis fontes dos HPAs nas proximidades da Usina Termoelétrica Presidente
Médici;
- Relacionar o nível de toxicidade das espécies de HPAs;
4.
Material e Métodos
O presente estudo está estruturado e fundamentado dentro do quadro atual da poluição
atmosférica proveniente de usina termelétrica apresentando a legislação ambiental e utilizandose dados compreendidos entre 18 de julho de 2012 a 17 de maio de 2013 para análise dos
HPAs e no período entre 1 de agosto de 2012 e 17 de maio de 2013 para SO2, NO2, partículas
inaláveis (PM10).
Os dados de HPAs foram coletados na estação Lassence e posteriormente analisados em
laboratório, enquanto os dados de SO2, NO2 e PM10 foram obtidos através da rede de
monitoramento automático da qualidade do ar pertencente à CGTEE Eletrobrás, situadas nas
estações: Aeroporto, Candiota, Três Lagoas, Pedras Altas e Aceguá (Figura 1). Estas estações
foram determinadas segundo a CGTEE, com base na topografia e padrões meteorológicos da
região.
14
Figura 1: Estações de monitoramento automático, Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica-Eletrobras.
15
As medidas de SO2 e NO 2 foram obtidas através das estações de monitoramento automático da
CGTEE, as quais são equipadas com medidor contínuo de gases, operando com o método de
fluorescência ultravioleta para SO2 e pelo com o método da quimiluminescência para NO 2.
Os dados de partículas inaláveis (PM10) foram obtidos pelo Método de Separação Inercial
seguida de Filtração, utilizando Amostrador de Grande Volume (AGV PM10) para Partículas
com diâmetro até 10 mm (MP10) da Marca Energética (Figura 2).
Figura 2. Amostrador de Grande Volume para PM10 (AGV PM10).
Este método atende as determinações da ABNT, NBR 13412, “Material Particulado em
Suspensão no Ar Ambiente - Determinação da Concentração de Partículas Inaláveis pelo
Método do Amostrador de Grande Volume Acoplado a um Separador Inercial de Partículas”.
Para a instalação do AGV MP10 foi construída uma base em aço que proporciona a instalação
da entrada do ar do equipamento acima de dois metros de altura do solo, seguindo as
recomendações do fabricante.
Os níveis de referência usados foram baseados nos padrões nacionais de qualidade do ar,
estabelecidos através da Portaria Normativa IBAMA nº 348 de 14/03/1990, transformados na
Resolução CONAMA nº 03/90, de 28/06/1990 (Tabela 1).
O presente estudo deu ênfase a investigação das 16 espécie de HPAs consideradas poluentes
prioritários pela USEPA: Naftaleno, Acenafteno, Acenaftileno, Antraceno, Fenantreno,
Fluoreno,
Fluoranteno,
Pireno,
Benzo(a)antraceno,
Benzo(a)pireno,
16
Benzo(b)fluoranteno,Benzo(k)fluoranteno, Criseno, Benzo(ghi)perileno, Dibenzo(a,h)antraceno,
Indeno(1,2,3-cd)pireno.
Durante o presente projeto foram realizadas medições de PTS na área de estudo com uma
frequencia regular dentro do plano de monitoramento contínuo da qualidade do ar (FEPAM). A
cidade de Candiota possui uma estação de amostragem de ar através de filtros, localizada no
distrito Lassance (Figura 2).
Figura 3: Localização do ponto de coleta dos filtros para HPAs.
Os filtros de quartzo utilizados para a amostragem de PTS foram equilibrados em campânula
fechada durante o período de 24 horas para estabilização da temperatura e umidade
específica. Após chegarem ao equilíbrio os filtros foram pesados em balança analítica de 5
dígitos. Estes filtros foram utilizados nos amostradores de grande volume por 24 horas. Após a
coleta os filtros foram retirados e embalados com papel alumínio e conduzidos ao laboratório
onde foram submetidos às mesmas condições de temperatura e umidade sendo então
pesados, e a concentração foi expressa em μg/m³. Os filtros foram então armazenados a 4ºC
para análises posteriores.
O estudo dos HPAs foi iniciado pela investigação desses contaminantes no material particulado
coletado no Amostrador de Grande Volume (AGV PTS), também conhecidos como “Hi-vol”, da
marca Energética (Figura 4). Os filtros empregados nas coletas foram de quartzo (203 mm x
254 mm) de 10μm, durante 24 horas, sendo realizadas entre 18 de julho de 2012 e 17 de
março de 2013.
17
Figura 4. Amostrador de Grande Volume para PTS (AGV PTS).
As análises dos compostos orgânicos do material particulado atmosférico foram baseadas na
metodologia descrita em USEPA, 1999.
Antes de ser iniciada a extração foram adicionados aos filtros 100 μl, de um padrão interno de
Recuperação para aferir a recuperação da extração dos hidrocarbonetos PIR HC (1 –
Eicoseno, 1 – Hexadeceno, Androstanol, 1 – Fenilnanodeceno, Paraterfenil – D14).
A extração dos filtros foi realizada com um sistema de Soxhlet e 250 ml de diclorometano
durante 12 horas, a uma temperatura entre 40-50ºC. As amostras foram concentradas até
aproximadamente 2 mL em rota evaporador e acondicionadas em tubos de ensaio de 10 mL. O
balão de extração foi rinsado (lavado) com n-hexano (aprox.0,5-1 mL) três vezes e transferido
o solvente para o mesmo tubo de ensaio da amostra.
O Cleanup foi realizado segundo metodologia descrita em UNEP, 1992; utilizando-se uma
coluna cromatográfica de adsorção em coluna de vidro. A coluna de foi empacotada com
sulfato de sódio (Na2SO4), sílica (SiO2) e alumina (Al2O3), utilizando como solvente o n-Hexano.
A sílica e alumina foram previamente aquecidas a 160°C durante 3 horas e então desativadas
a 5% em peso com água MiliQ pré-lavada com n-hexano. O extrato foi então adicionado à
coluna, em seguida foi adicionada uma seqüência de solventes: primeiramente 25 mL de nHexano, denominado F1, onde é retirada a fração de hidrocarbonetos alifáticos, e em seguida
uma mistura de diclorometano/n-hexano para separadar a fração aromática de
hidrocarbonetos. Este extrato foi então concentrado em evaporador rotativo a 40-50ºC e depois
de aferido à 1 ml com N2 sendo, então, adicionado 50 μL de padrão cromatográfico, contendo
18
os seguintes compostos: Acenaphetene – d10, Crysene – d12, Naphthalene – d8, Perylene –
d12, Phenanthrene – d10 e 1,4 Dichlorobenzene – d4.
Para a determinação dos HPAs foi utilizado um cromatógrafo de fase gasosa Perkin Elmer
Clarus 600 – acoplado com espectrômetro de massa, com coluna Elite-5MS (5% Difenil – 95%
dimetilsiloxano) com 30 m de comprimento, 0,25 mm D.I., 0,25 μm DF e injetor automático de
amostra. A rampa de aquecimento utilizada foi de 40°C, aumentando na razão 10°C min-1 até
60°C continuando o aquecimento na razão 5°C min-1 até 290°C, sendo mantida por 5 min;
mudando o aquecimento para a razão 10°C min-1 até 300°C, sendo mantida por 10 minutos.
Para o detector foi utilizada uma temperatura de fonte 29 de 200°C e a de linha de
transferência 280°C, empregando um impacto eletrônico de 70 eV. As amostras foram
injetadas no modo Splitless, com fluxo de 50 mL de hélio, após 1 minuto. O volume de amostra
injetado foi de 1 μL e a temperatura do injetor fixada em 280°C tendo como gás carreador Hélio
(1,5 mL min-1). O limite de detecção do equipamento é de 1 μg.kg-1. Para a identificação dos
HPAs foi utilizado o método SIR (selected íon recording) onde os íons característicos
correspondentes à massa/carga (m/z) de fragmentação de cada composto foram selecionados
e monitorados.
5. Resultados e Discussão
5.1.
Partículas Inaláveis
Os resultados referentes às Partículas Inaláveis (Figura 5) encontram-se em concentrações
abaixo do Padrão Nacional e da EPA, de 50 µg/m3. Variando de um valor mínimo de 12,66
µg/m3 em fevereiro, no ponto Aceguá, até 32,94 µg/m3 em novembro, no ponto de coleta
Candiota.
Médias - Partículas Inaláveis
60,00
50,00
[µg/m3]
40,00
30,00
Aeroporto
20,00
10,00
Candiota
Três Lagoas
Pedras Altas
0,00
Aceguá
PN
EPA
Figura 5: Gráfico das Médias de Partículas Inaláveis (PM10), comparado ao Padrão Nacional e da EPA.
19
A estação Candiota apresenta os maiores valores de Partículas Inaláveis comparada aos
demais pontos em quase todas as datas. Isto indica fontes de Material Particulado Inalável
devido à queima de carvão na CGTEE, contudo, abaixo dos padrões de qualidade.
5.2.
Dióxido de Enxofre
Os resultados referentes aos dióxido de enxofre (Figura 6) encontram-se em concentrações
abaixo do Padrão Nacional e da EPA, de 0,4 E 0,3 ppm, respectivamente, havendo dois
eventos durante os meses de setembro e outubro em que esse valor se encontra acima dos
padrões, com 0,25 ppm e 0,047 ppm de dióxido de enxofre no ponto Três Lagoas. Os valores
variam de um mínimo de 1,36 x 10-3 em outubro, no ponto Pedras Altas, até 0,25 ppm em
setembro, em Três Lagoas.
Médias - Dióxido de Enxofre
0,30000
0,25000
[ppm]
0,20000
0,15000
Aeroporto
0,10000
0,05000
Candiota
Três Lagoas
Pedras Altas
0,00000
Aceguá
PN
EPA
Figura 6: Gráfico das Médias de SO2, comparado ao Padrão Nacional e da EPA.
Os dois únicos picos de dióxido de enxofre foram observados na estação de Três Lagoas, o
que representa contaminação pelo carvão queimado pela usina. Esses valores estão
relacionados com o vento de nordeste predominante na região (Alves, 1996), o qual transporta
os contaminantes para a região sudoeste da CGTEE,na qual se encontra a estação de Três
Lagoas (Figura 1).
5.3.
Dióxido de Nitrogênio
Os valores de dióxido de nitrogênio encontram-se abaixo dos Padrões Nacionais e da EPA,
que estipulam os a concentração máxima de 0,1 e 0,053 ppm (Figura 7) O maior valor é
encontrado em maio, no ponto Aeroporto, com 5,4 x 10-3 ppm. Enquanto isso, a menor
concentração pode ser observada em novembro, no ponto Pedras Altas, com 1,26 x 10-3 ppm.
20
Médias - Dióxido de Nitrogênio
0,12000
0,10000
[ppm]
0,08000
Aeroporto
Candiota
0,06000
0,04000
0,02000
Três Lagoas
Pedras Altas
Aceguá
PN
EPA
0,00000
Figura 7: Gráfico das Médias de NO2, comparado ao Padrão Nacional e da EPA.
5.4.
5.4.1.
Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos
Concentrações
Observa-se uma dominância das espécies Benzo(g,h,i)Perileno, Indeno(1,2,3)Pireno e
Dibenzo(a,h), Criseno, Benzo(K)fluoranteno e Benzoo(b)fluoranteno, tendo os valores de média
e máximos mais expressivos (Tabela 2). As maiores médias encontram-se com valores de
11,365 ng/m3 (Benzo(g,h,i)Perileno) e 6,000 ng/m3 (Indeno(1,2,3)Pireno) e 2,026 ng/m3
(Criseno). Os valores de concentração máximos encontrados foram 51,898 ng/m3
(Benzo(g,h,i)Perileno), 29,537 ng/m3 (Indeno(1,2,3)Pireno) e 15,700 ng/m3 (Dibenzo(a,h)).
É importante ressaltar que estas espécies destacadas apresentam grande dominância sobre as
demais. Além disso, possuem maior peso molecular, com 4 a 6 anéis aromáticos, reforçando a
predominância dos HPAs pirogênicos, derivados da queima incompleta de matéria orgânica, e
com menor degradação e solubilidade em água.
21
Tabela 2: Valores das médias, desvio padrão, máximos mínimos das concentrações de HPAs.
Unidades em ng/m3
Média
CRISENO
FLUORANTENO
PIRENO
BENZO(b) FLUORANTENO
INDENO(1,2,3..)PIRENO
BENZO(g,h,i)PERILENO
DIBENZO(a, h)
BENZO(k)FLUORANTENO
ACENAFTILENO
ANTRACENO
FLUORENO
BENZO(a)PIRENO
BENZO(a)ANTRACENO
NAFTALENO
FENANTRENO
ACENAFTENO
2,026
0,816
0,586
1,872
6,000
11,365
1,714
1,192
0,008
0,092
0,008
0,932
0,503
0,155
0,375
0,018
Máximo Mínimo
9,996
4,508
2,154
12,911
29,537
51,898
15,700
11,554
0,080
0,729
0,081
6,198
2,390
0,368
1,481
0,042
Nd
Nd
0,038
nd
0,076
0,097
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
0.029
nd
nd
Desvio
Padrão
3,480
1,258
0,672
3,305
7,234
12,792
4,070
3,129
0,023
0,186
0,021
1,917
0,666
0,098
0,432
0,022
nd = não detectado
Foram quantificados os seguintes compostos no PM10, tomando-se como referencia a USEPA:
Naftaleno (NAP), Acenaftaleno (ACY), Acenafteno (ACE), Fluoreno (FL), Fenantreno (PHEN),
Antraceno (ANT), Fluoranteno (FLR), Pireno (PYR), Benzo(a)antraceno (BaA), Criseno
(CHRY), Benzo(b)fluoranteno (BbF), Benzo(k)fluoranteno (BkF), Benzo(a)pireno (BaP),
Indeno(1,2,3-cd)pireno (INP), Dibenzo(a,h)antraceno (DahA) e Benzo(g,h,i)perileno (BghiP).
Os resultados das concentrações de HPAs em ng/m3 podem ser observados no Anexo 1 e na
Figura 8 . Analisando estes dados, visualiza-se a predominância dos compostos
Benzo(g,h,i)Perileno, Indeno(1,2,3...)Pireno e Benzo(a)pireno.
22
Figura 8: Concentração de HPAs em ηg/m³ para Lassance ao longo do tempo.
Com o somatório de todas as espécies de HPAs (Figura 9), durante todo o período amostrado,
a curva acompanha principalmente o perfil das curvas individuais de Benzo(g,h,i)Perileno e
Indeno(1,2,3...)Pireno, que são as espécies mais abundantes dentre as estudadas. A grande
influência desses dois compostos expõe a origem pirolítica dos HPAs.
23
Figura 9: Soma das concentrações de HPAs em ηg/m³ ao longo do tempo.
5.4.2.
PEF
Para um melhor entendimento do potencial efeito sobre a saúde, foi levada em consideração a
toxicidade relativa de cada uma das espécies. A Tabela 3 ilustra a toxicidade de cada espécie
relativa ao benzo(a)pireno, onde cada concentração foi multiplicada pelo seu fator de
toxicidade equivalente e então os valores resultantes somados. Essa abordagem permite
identificar o nível de toxicidade da amostra analisada, eliminando as discrepâncias entre
concentração das espécies e seus efeitos.
24
Tabela 3: Valores de referência de cada composto em relação a Benzo(a)Pireno para cálculo de PEF.
HPAS
PEF
Referência
CRISENO
FLUORANTENO
PIRENO
BENZO(b)FLUORANTENO
INDENO(1,2,3..)PIRENO
BENZO (g, h, i)PERILENO
DIBENZO (a, h)
0.01
0.001
0.001
0.1
0.1
0.01
1
BENZO (k)FLUORANTENO
ACENAFTILENO
ANTRACENO
FLUORENO
BENZO (a) PIRENO
BENZO(a)ANTRACENO
NAFTALENO
FENANTRENO
ACENAFTENO
0.1
0.001
0.01
0.001
1
0.1
0.001
0.001
0.001
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Malcon e Dobson,
1994
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Nisbet e LaGoy, 1992
Utilizando a abordagem de Toxicicidade Equivalente para dos HPAs do material particulado
pode-se perceber no gráfico da Figura 10 as variações ao longo do tempo de forma a ilustrar
melhor o impacto por HPAs do que a soma direta das espécies. Verifica-se nessa mesma
figura que os valores de HPAs comumente ultrapassam em muito o valor de referência usado
pela União Européia, de 0,25 ng/m3, podendo ser até cem vezes superiores a esse padrão de
referência.
Figura 10: Soma das concentrações de HPAs em ηg/m³ ao longo do tempo.
25
5.4.3.
Origens e Fontes
A avaliação de HPAs em matrizes ambientais e a identificação de suas origens específicas são
limitadas. Isso porque muitas vezes os HPAs ocorrem no ambiente em misturas complexas.
Assim, a tentativa de avaliar a concentração desses contaminantes com relação ao seu perfil
característico muitas vezes não é bem sucedida. Na maioria dos casos, a caracterização
desses perfis está voltada para a identificação de HPAs com origens petrogênicas ou pirolíticas
(Page et al. 1999, Yunker et al. 2003).
Em geral, as contribuições de HPAs de diferentes origens em complexas misturas caracterizam
fontes não pontuais de contaminação. Já HPAs de origem petrogênica podem está associados
a contaminações locais, como próximo a refinarias, rodovias e rotas marítimas de navegação
(Mantis et al. 2005).
HPAs petrogênicos são constituídos predominantemente por 2 e 3 anéis aromáticos (
naftaleno, fluoreno e fenantreno), enquanto HPAs pirolíticos apresentam uma maior frequência
relativa para compostos com 4 a 6 anéis (fluoranteno, pireno, benzo(b,k)fluorantenos e
benzo(g,h,i)perileno).
Diferentes estudos vêm utilizando razões de HPAs individuais com o intuito de identificar e
calcular possíveis fontes de origem desses contaminantes (Budzinski et al. 1997, Page et al.
1999, Readman et al. 2002). A utilização dessas razões está baseada na temperatura de
formação dos HPAs, levando-se em conta a estabilidade química individual de cada composto.
HPAs com massa moleculares de 202 (pireno e fluoranteno) e 276 (benzo[g,h,i]perileno
indeno[1,2,3cd]pireno) são bons indicadores, por exemplo, na distinção entre fontes de origem
petrogênicas vs. pirolíticas (Tabela 4). Com maiores concentrações de Pireno e Fluoranteno
indicando origem petrogênica e os demais recomendando origem pirolítica.
Tabela 4: Caracterização de origens de HPAs através das razões entre os compostos analisados.
Razões*
Fen/Antr
Fluor/Pir
Naf/Fen
Caracterização da origem
Petrogêncio
Pirolítico
>15
<10
<1
>1
>>1
Referências
Budzinski et al. 1997
Readman et al. 2002
Steinhauer & Boehm
1992
Ind/B(g,h,i)P
>1
<1
Wasserman et al. 2001
Fluor/(Fluor+Fen)
<0.1
>0.1
Yunker et al. 2002
Fluor/(Fluor+Pir)
<0.5
>0.5
Yunker et al. 2002
Ind/(Ind+B(g,h,i)P)
<0.2
>0.5
Yunker et al. 2002
*1Fen. – Fenantreno; Antr. – Antraceno; Fluor. – Fluoranteno; Pir. – Pireno; Naf. – Naftaleno;
Ind. – Indeno(1,2,3cd)pireno; B(g,h,i)perileno.
Com base nas referências citadas na Tabela 4 os resultados das razões (Anexo 2) propostas
sugerem que os HPAs analisados na estação Lassance, ao longo de aproximadamente 10
meses, tenham origem essencialmente pirolítica.
A análise dessas razões apresenta 80 razões indicando origens pirolíticas para apenas 21
recomendando origens petrogênicas. Esses resultados sugerem que a formação desses
compostos está atribuída a processos de combustão em alta temperatura, que inclui atividades
industriais e de queimas de combustíveis fósseis.
Complementando a análise anterior, pode-se considerar as razões propostas por Dallarosa
(2005), exibida na Tabela 5, onde os valores das razões baseados nas concentrações das
26
espécies de HPAs obtidas, sugerem que a principal fonte desses contaminantes seja a
combustão de gasolina, seguida da queima do carvão. Essas razões confirmam a análise
anterior, tendo como conclusão que os HPAs presentes nas amostras são oriundos de fontes
pirolíticas com a queima de combustíveis fósseis.
Tabela 5: Comparação entre os índices de HPAs obtidos e as principais fontes de emissão.
Razões
No
estudo
Origens
das
emissões
Óleo Diesel
Referências
Gasolina
0,40 –
0,6
Fluor/(Fluor+Pir)
0,5818
Ind/(Ind+B(ghi)P)
0,3455
B(a)A/B(a)P
0,539
0,90 – 1,70
B(ghi)P/ Ind
1,8941
1,1
0,50 –
0,70
3,5
Pir/B(a)P
0,629
11
1,5
Carvão
Madeira
0,56
1,0 – 1,5
0,8
Tsapakis et
al.2002
Grimmer et al.
1983
Li and Kamens
1993
Li and Kamens
1993
Masclet et al.
1986
Todas as razões avaliadas na Tabela 5 que apresentam valores de referencia para a gasolina
encontraram-se na faixa da mesma, estando mais distante das faixas do óleo diesel. Já a razão
Ind/(Ind+B(ghi)P) que é aplicada para identificar influencia oriunda de queima de carvão
(matéria prima da usina) apresentou valor um pouco abaixo da referencia, possivelmente pela
impossibilidade de se distinguir o Indeno oriundo do carvão do oriundo da gasolina, de modo
que a presença combustíveis de automóveis como fonte de HPAs mascara ligeiramente as
emissões por queima de carvão.
Tendo como base a localização da estação os resultados são coerentes, pois alem da estação
de coleta esta posicionada a cerca de 3 km das fontes de emissão da CGTEE, também se
encontra em área urbanizada adjacente as vias de acesso à usina, que possui movimentação
considerável de veículos leves e pesados.
6. Conclusões
O presente estudo baseou-se em concentrações de dióxido de nitrogênio, dióxido de enxofre,
partículas inaláveis e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, sendo fundamentado por análises
químicas e referenciado com a legislação ambiental.
Em relação aos níveis de SO2, NO2 e Partículas Inaláveis, não se observou níveis acima do
esperando pela legislação, exceto em dois eventos de maiores concentrações de SO2. Como só
se observou valores elevados de dióxido de enxofre, isto demonstra que o SO2 é o parâmetro
mais crítico e significativo para o monitoramento da qualidade do ar.
Enquanto isso, os HPAs mostraram-se de grande relevância, com possíveis fontes pirolíticas, ou
seja, formados pela queima de matéria orgânica, o que pode estar relacionado à queima de
carvão pela usina termoelétrica.
Nas análises dos HPAs , as espécies de Benzo(g,h,i)Perileno, Indeno(1,2,3)Pireno e
Dibenzo(a,h), Criseno, Benzo(K)fluoranteno e Benzo(b)fluoranteno apresentam grande
dominância sobre as demais, e possuem maior peso molecular, com 4 a 6 anéis aromáticos,
27
reforçando a predominância dos HPAs pirogênicos, derivados da queima incompleta de
matéria orgânica, e com menor degradação e solubilidade em água.
As espécies destacadas de HPAs apresentam alto potencial carcinogênico e mutagênico
mesmo em concentrações muito baixas.
Em relação à toxicidade dos Hidrocarbonetos Policíclicos aromáticos, os valores comumente
ultrapassam o valor de referência descrito pela União Européia, indicando, novamente, que
estes compostos são críticos e altamente significativos para o monitoramento ambiental da
região.
7. Referências Bibliográficas
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 13412 . 1995. Material Particulado
em Suspensão na Atmosfera - Determinação da concentração de Partículas inaláveis pelo
Amostrador de Grande Volume acoplado a um Separador Inercial de Partículas.
Alves, R.C.M.1996. Estudo da dispersão do SO2 emitido pela usina Termoelétrica de
Candiota, RS, Brasil. Dissertação (Mestrado em Meteorologia) – Curso de pós-graduação em
Meteorologia, Universidade de São Paulo, São Paulo.105 p.
Arbage,M.C.A., Degrazia, G. A., Moraes, O. L. L. 2006. Simulação Euleriana da dispersão local
da pluma de poluente atmosférico de Candiota - RS. Revista Brasileira de Meteorologia,
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31
ANEXOS
ANEXO 1: Concentrações de HPAs, Estação Lassance, Candiota, RS.
18/07/2012
11/08/2012
10/09/2012
10/10/2012
10/11/2012
16/12/2012
22/12/2012
04/01/2013
17/01/2013
23/01/2013
16/02/2013
06/03/2013
18/03/2013
17/04/2013
17/05/2013
0
0,49225
0,96383
0,34536
1,42482
0,69429
0,04932
0,31729
0,59663
10,8074
0,06038
1,85817
0,19911
9,99553
2,58414
0
0,19611
0,58871
0,03892
0,54852
0
0,14187
0,07393
1,40662
4,50815
0,05565
1,25181
0,05667
2,64796
0,72465
1,87467
0,22504
0,51004
0,08552
0,28451
0,97843
0,10437
0,0605
0,86255
0,03811
0,06136
0,99556
0,09911
2,15362
0,46335
12,9106
1,3979
2,45086
0
0
0,32112
0
0
3,72937
1,01771
0
0,75876
0
2,95939
2,53157
9,09438
0,82457
3,29404
2,52977
0,76419
3,14201
2,20632
2,86185
6,97757
10,0544
1,71642
9,90011
3,84787
29,5371
3,25501
BENZO (g,
h,
i)PERILENO
8,22866
0,97469
6,73405
5,38173
1,48789
7,67063
5,91607
5,56491
16,1698
21,9999
3,62912
19,6358
9,23929
51,8983
5,95168
Desvio
∑
Média
Máx
Min
PEF.referência
PEF.calculado
3,48037
30,38849
1,257492
12,23959
0,672385
8,796742
3,304515
28,07723
7,234149
90,00558
2,0259
0,8159
0,5864
1,8718
9,99553
0
0,01
0,020259
4,50815
0
0,001
0,000816
2,15362
0,03811
0,001
0,000586
12,9106
0
0,1
0,18718
Data
INDENO
CRISENO FLUORANTENO PIRENO BENZO(b)FLUORANTENO
(1,2,3..)PIRENO
DIBENZO
BENZO
(a, h) (k)FLUORANTENO
0
0,13233
0
0,14497
0
0,20831
0,12054
0
4,50765
0,81691
0
1,7977
0
15,6995
2,28478
11,554
1,25537
0,25626
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4,8195
12,79169
170,4824
4,070216
25,71272
3,128647
17,88508
6,0003
11,3654
1,7142
1,1923
29,5371
0,076419
0,1
0,60003
51,8983
0,097469
0,01
0,113654
15,6995
0
1
1,7142
11,554
0
0,1
0,11923
1
BENZO
Data
ACENAFTILENO ANTRACENO FLUORENO
(a)
BENZO(a)ANTRACENO NAFTALENO FENANTRENO ACENAFTENO
PIRENO
18/07/2012
0,04437
0,07603
0
0
0
0,02948
0,12124
0
11/08/2012
0
0,06345
0
0,55371
0,64869
0,03574
0,09542
0,041727
10/09/2012
0
0
0
1,44436
0,35382
0,12553
0,18488
0
10/10/2012
0
0
0
0,1582
0,09276
0,16645
0,13194
0
10/11/2012
0
0,08835
0
0
0,11444
0,36844
1,13792
0,044729
16/12/2012
0
0
0,01337
0
1,27446
0,24113
0,14147
0,02082
22/12/2012
0
0,05333
0,01663
0
0,02323
0,1987
0,18718
0,015655
04/01/2013
0
0
0
0
0,04989
0,04514
0,11907
0,069
17/01/2013
0
0,10793
0,02016 0,83899
0,82081
0,22515
1,48149
0,040489
23/01/2013
0
0,03216
0
0
1,09424
0,06325
0,77865
0
16/02/2013
0
0
0
0
0,02528
0,09449
0,08136
0,026568
06/03/2013
0
0,02075
0
0
0,33612
0,2271
0,34688
0
18/03/2013
0
0,72939
0
0
0
0,2614
0
0
17/04/2013
0
0
0
6,19762
2,38977
0,11826
0,50707
0
17/05/2013
0,0795
0,21045
0,08096
4,7903
0,31429
0,12478
0,30336
0,009989
Desvio
∑
Média
Max
Min
PEF
(referência)
PEF(calculado)
0,022781
0,12387
0,008258
0,0795
0
0,185659
1,381855
0,092124
0,72939
0
0,021162
0,131117
0,008741
0,08096
0
1,916915
13,98318
0,932212
6,19762
0
0,665557
7,537791
0,502519
2,38977
0
0,097728
2,325041
0,155003
0,36844
0,02948
0,431989
5,617911
0,374527
1,48149
0
0,022044
0,268977
0,017932
0,04173
0
0,001
8,26E-06
0,01
0,000921
0,001
8,74E-06
1
0,932212
0,1
0,050252
0,001
0,000155
0,001
0,000375
0,001
1,79E-05
2
ANEXO 2: RAZÕES DIAGNÓSTICAS DOS HPAs
Data
18/07/2012
11/08/2012
10/09/2012
10/10/2012
10/11/2012
16/12/2012
22/12/2012
04/01/2013
17/01/2013
23/01/2013
16/02/2013
06/03/2013
18/03/2013
17/04/2013
17/05/2013
Fen/Antr
1,594653 Pirolítico
1,50393 Pirolítico
Fluor/Pir
0
0,87146
1,154237
0,455081
12,87937
1,927943
0
3,509677 Pirolítico
1,359341
1,221952
13,72613
1,630777
24,20949 Petrogêncio 118,3053
0,907
16,71628 Petrogêncio 1,257392
0 Pirolítico
0,571766
1,229538
1,441458 Pirolítico
1,563959
Naf/Fen
0,243177
0,374564
0,679025
1,261575
0,323779
1,704493
1,061581
0,379115
0,151976
0,081224
1,161388
0,654702
Petrogêncio
Pirolítico
Petrogêncio
Pirolítico
Pirolítico
Pirolítico
Petrogêncio
Pirolítico
Pirolítico
Petrogêncio
Pirolítico
Pirolítico
Pirolítico
Pirolítico
Pirolítico
Pirolítico
Pirolítico
Petrogêncio
Pirolítico
Pirolítico
Petrogêncio
Pirolítico
0,233234 Pirolítico
Pirolítico
0,411315 Pirolítico
Ind/B(g,h,i)P
1,105209 Petrogêncio
0,845983 Pirolítico
0,489162 Pirolítico
0,470066 Pirolítico
0,513602 Pirolítico
0,409616 Pirolítico
0,372937 Pirolítico
0,514267 Pirolítico
0,431519 Pirolítico
0,457021 Pirolítico
0,472957 Pirolítico
0,504187 Pirolítico
0,416468 Pirolítico
0,569134 Pirolítico
0,546907 Pirolítico
Fluor/(Fluor+Fen)
0 Petrogêncio
0,672686 Pirolítico
0,761015 Pirolítico
0,227792 Pirolítico
0,325252 Pirolítico
0 Petrogêncio
0,431161 Pirolítico
0,383071 Pirolítico
0,48704 Pirolítico
0,852718 Pirolítico
0,40618 Pirolítico
0,783023 Pirolítico
1 Pirolítico
0,839283 Pirolítico
0,704907 Pirolítico
Fluor/(Fluor+Pir)
Ind/(Ind+B(g,h,i)P)
0 Petrogêncio
0,524988
0,465658 Petrogêncio
0,458283
0,535799 Pirolítico
0,328481
0,312753 Petrogêncio
0,319759
0,658463 Pirolítico
0,339325
0 Petrogêncio
0,290587
0,576153 Pirolítico
0,271634
0,549945 Pirolítico
0,339614
0,619884 Pirolítico
0,301441
0,991618 Pirolítico
0,313668
0,475616 Petrogêncio
0,321094
0,557011 Pirolítico
0,335189
0,363773 Petrogêncio
0,294019
0,551477 Pirolítico
0,362706
0,609978 Pirolítico
0,353549