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ESTUDO DA COMPOSIÇÃO DO AEROSSOL ATMOSFÉRICO DE PONTE NOVA
Odair Alonso e Maria de Fátima Andrade
Depart. de Meteorologia-IAG-USP
Caixa Postal 30627 São Paulo
INTRODUÇÃO
Neste trabalho, dentro do Experimento Meteorológico 111 do
projeto
Radasp
lI,
procuramos
caracterizar
o
aerossol
atmosférico(AA) de Salesópolis e identificar e quantificar suas
fontes através da utilização do modelo receptor MBM (Modelo de
Balanço de Massa).
MÉTODOS DE AMOSTRAGEM E ANÁLISE
Para coletar o aerossol
utilizou-se amostrador de
particulado fino e grosso (AFG) que é um aparelho de filtragem
que utiliza dois filtros em sequência de tal forma que o
primeiro, com furos de 8um, retém o particulado de diâmetro
aerodinâmico superior a 2.5um. O segundo filtro da sequência tem
furos de 0.4um e retém particulado inferior a 2.5um. Uma
estrutura chamada "inlet" é sobreposta ao amostrador AFG para
impedir a entrada de particulado superior a 15um, que são os
inaláveis pelo organismo. A soma do material particulado fino
(MPF) com o material particulado grosso (MPG) denomina-se
material particulado inalável (MPI).
A amostragem consistia em um sistema de coleta com dois
AFGs, sendo um para cada direção (norte ou sul). As bombas de
aspiração estavam ligadas a válvulas solenóides acionadas quando
um anemêmetro apontava a direção adequada (norte ou sul)
e os
3
amostradores eram trocados quando um total de 20m de ar eram
coletados. Os amostradores foram montados a 3. 5m do solo numa
fazenda do DAEE no cinturão verde de S.P. a aproximadamente 50Km
a leste do centro de São Paulo , aproximadamente 30Km do oceano
e pouco mais de 800m de altitude.Havia uma fábrica de papel (uma
das maiores da América do Sul) a 18 Km a NW e uma siderúgica a
20Km W em região escarpada e com bastante vegetação.
As amostragens foram realizadas de 12/02/89 a 20/02/89
resultando na coleta de 5 amostras correspondentes a direção N e
3 amostras de S tanto para o MPG quanto para o MPF.
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Os filtros foram submetidos a Análise Gravimétrica e
Análise PIXE (Particle Induced X-Ray Emission). A análise
Gravimétrica constituiu-se na
pesagem dos filtros antes e após
a coleta onde, por diferença, determina-se a massa amostrada.
Os filtros foram submetidos a Análise PIXE (Tabacniks, 1983)
pãra determinação de seus elementos-traços constituintes.
RESULTADOS
I.Análise Gravimétrica
Na tabela I temos a concentração por cada filtro coletado.
TABELA 1 Identificação e concentração em ug/m 3 das amostras
coletadas, para a Matéria Particulada Fina, Grossa e Inalável.
AFG DIR INÍCIO
PN02 N 12/02
PN03 N 14/02
PN05 N 17/02
PNII N 20/02
PN13 N 22/02
MPF
5.8
7.8
9.4
12.1
8.3
MÉDIA
8.7
DESV.PADR. 2.1
MPG
8.7
8.1
5.8
8.4
8.4
7.9
1.0
MPI
14.5
15.9
15.3
20.5
16.6
16.6
2.1
PN01
PN04
PN06
4.6
10.5
12.6
MÉDIA
9.2
DESV.PADR. 3.3
6.8
5.4
11.5
7.9
2.6
11.4
16.0
24.1
17.2
5.2
S
S
S
12/02
16/02
20/02
Observa-se analisando a média para as duas direções que a
concentração média do MPI está abaixo do valor 50 ug/m 3
considerado como padrão americano para qualidade aceitável do
ar.
A penetração da BM é observável na maioria dos dias na
Estação Meteorológica do IAG-USP, localizada a 60km do oceano e
a 800m de altitude; porém, a predominância do vento NW para o
período de amostragem dificultou a penetração da BM, impedindo
que encontrássemos diferenças para a amostragem de norte e sul.
2. Análise PIXE
As figuras 1 e 2 apresentam os histogramas das
concentrações médias em ng/m 3 dos elementos traços de acordo com
a direção do vento. O K, que é traçador de vegetação, queima de
madeira e fábrica de papel, predominou de norte, provavelmente
devido
à
fábrica
de
papel,
a
maior
quantidade
de
vegetação
697
continente a dentro e queimas locais. O Ni e V apareceram
somente no MPF sendo, possivelmente gerados a longas distâncias
e oriundos de queimas de óleo residual. O Si e o AI são
traçadores de solo e apresentaram um maior aporte de sul para o
MPG. O S foi obtido em quantidades enormes para MPF evidenciando
contribuição exógena com componente de sul,
possivelmente
traçando a emissão de 40km sudoeste da Represa Billinqs
fortemente eutrofizada e da pluma de veículos e indústrias de
S.P.
3. Análise com MBM
Com o objetivo de caracterizarmos as fontes desse AA foi
aplicado o MBM às concentrações elementares para cada caso
analisado: o programa CMB7.0 operando em microcomputadores,
fornecido pela EPA-USA (agência de proteção ambiental americana)
e que traz a relação de assinaturas de fontes (Core, 1985).
utilizamos para a fonte solo o perfil descrito por Lawson para o
aerossol do solo de várias regiões do Brasil e da America do
Sul (Lawson,1978). O CMB é um modelo receptor onde cada
concentração da espécie química é uma contribuição linear de
diversas fontes. Como as fontes compartilham de elementos comuns
mas com ponderações peculiares, o CMB distribui de todas as
formas possíveis os elementos, de acordo com as características
de cada fonte e considera o restante como massa não explicada.
Na tabela 2 concluímos que contribuíram para o MPG: queima de
madeira, sulfatos e solo e, para o MPF: sulfatos, queima de
madeira e solo.
TABELA 2. Contribuição das fontes identificadas pelo MBM,
apresentadas em porcentagem da matéria particulada medida (%) •
MATERIAL PARTICULADO GROSSO
FONTES
SOLO
OLEO
SULFATOS
MADEIRA
PAPEL
%MASSA
X2
PNSU4
3.20
0.07
12.39
13.86
PNSU1
1.28
0.02
23.89
44.23
PNSU6
4.83
0.01
6.95
12.99
PNN03
4.38
0.03
9.58
26.77
PNN05
3.76
0.0
0.0
8.43
44.57
29.5
3.4
69.4
17.34
24.8
2.96
40.98
48.96
56.8
8.3
PNN011
2.29
0.09
7.03
16.40
1.39
27.2
2.48
PNN013
2.95
0.0
5.44
17.44
.25.8
2.01
698
Continuação da tabela '2:
MATERIAL PARTICULADO FINO
FONTES PNSU4
SOLO
0.31
OLEO
0.25
SULF.
59.47
MADEIRA 10.31
PAPEL
PNSU1
0.33
0.0
64.80
19.38
14.08
PNSU6
0.96
0.37
56.64
12.88
PNN02
0.22
0.12
27.05
5.92
PNN03
0.42
0.25
40.97
14.50
PNN05
0.44
0.25
75.32
10.95
PNN011
1.08
0.34
43.35
9.14
PNN013
1.43
0.0
32.87
7.47
12.19
%~SSA
70.4 98.6 70.9 33.3 56.1 87
53.9
54
X
0.9
3.7
1.31 1.76 0.95 1.06
2.5
13.53
A fonte OLEO se refere a queima de óleo residual, SULF. a fonte
sulfatos, MADEIRA a queima de madeira e PAPEL a indústria de
papel. O baixo valor para x 2 indica que as fontes foram bem
ajustadas. Estas fontes foram as que melhor explicaram o perfil
dos elementos medidos após várias tentativas, sempre levando em
conta as características físicas da reg1ao. Para a amostra
PNN05, correspondente ao período de 17/02 a 20/02, temos uma
grande participação da fonte fábrica de papel
(MPG) coincidente
com a verificação da não entrada de brisa no dia 17/02
(Manuscritos do IAG) intensificando a pluma de N.
CONCLUSÃO
A metodologia se mostrou satisfatória e as assinaturas e
outras
premissas
assumidas
pelo
aplicativo
americano
se
mostraram coerentes quando confrontadas com a realidade. O
problema do não aparecimento do mar como fonte no CMB pode ser
atribuído a dif~culdade de medir o Na devido as incertezas para
esse elemento no método PIXE. Um problema que podemos ressaltar
foi
a
baixa estatística de dados.
Seria necessária uma
experiência que compreendesse um período maior de amostragem.
REFERÊNCIAS
Core, J. E., J.J. Shah, J. A. Cooper e D. Safreit (1985).
Receptor Model Source composition Library. U. S . Environmental
Protection Agency. Research Triangle Park, N.C.
Tabacniks, M. H.(1983): Calibração do sistema PIXE-SP de análise
elementar.
Dissertação
de mestrado
apresentada
ao
IFUSP.
Lawson,D. ,1978: Chemistry of the natural aerosol: a case study
in South America. Dissertação apresentada na "Florida State
University"
para
a
obtenção
do
título
de
Doutor.
699
FIGURA 1.
DA
ELEMENTOS-TRAÇOS
ANÁLISE
PIXE
PARA
A
CONSTITUINTES
REGIÃO
DA MPG
OBTIDOS
ATRAVÊS
DE
PONTE NOVA, SALESÓPOLIS. OS
VALORES PARA CONCENTRAÇÃO ESTÃO EM NG/M 3 PARA A DIREÇÃO NORTE E
DIREÇÃO SUL.
350
CONCENTRACAO (ng/m3)
------_._--
.- - - - - - - - - -
._---"--
300
260
~
,
200
f
160 -
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100
~
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FIGURA
DA
2.
ELEMENOS-TRAÇOS
ANÁLISE
PIXE
PARA
A
Ca
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Cr
Fe
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~1ij SUl;
CONSTITUÍNTES
REGIÃO
Mn
DE
DA
MPF
OBTIDOS
ATRAVÊS
PONTE NOVA, SALESÓPOLIS. OS
VALORES PARA CONCENTRAÇÃO ESTÃO EM NG/M 3 PARA A DIREÇÃO NORTE E
DIREÇÃO SUL.
140
CONCENTRACAO (ng/m3)
------------
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100
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