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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.14.2019.tde-27092018-224325
Documento
Autor
Nome completo
Luís Henrique Mendes dos Santos
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Andrade, Maria de Fatima (Presidente)
Kerr, Americo Adlai Franco Sansigolo
Santos, Jane Meri
Título em português
O impacto das fontes de poluição na distribuição de tamanho em número e massa do material particulado atmosférico em São Paulo
Palavras-chave em português
Análise de Componentes Principais
Black Carbon
Emissões veiculares
Fatoração de Matriz Positiva
Modelos Receptores
MP2.5
Poluição
Positive Matrix Factorization
São Paulo
Resumo em português
Diversos estudos tiveram como objetivo determinar e caracterizar o aerossol atmosférico na cidade de São Paulo, quanto a seu tamanho e composição química, bem como encontrar as suas fontes emissoras e contribuições em massa para a região estudada. A coleta dos constituintes atmosféricos foi realizada na estação de amostragem do Laboratório de Análises dos Processos Atmosféricos (LAPAt) do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP), localizada na zona oeste da cidade de São Paulo, geograficamente em 23°3334 S e 46°4400 O. O experimento foi realizado de 15 de agosto a 16 de setembro de 2016. Foram realizadas coletas de material particulado para análise da concentração em massa de sua fração fina inalável e composição química. A distribuição de tamanho para massa de material particulado foi determinada através da coleta com um impactador em cascata. A distribuição de tamanho para número foi obtida a partir de medidas com um Scanning Mobility Particle Sampler (SMPS) com o cálculo da concentração número de partículas (PNC) para o intervalo de 9 a 450 nm de diâmetro. Para estudar as relações entre os gases presentes na região amostrada com a radiação ultravioleta e com o PNC utilizamos os valores horários de concentrações dos gases (O3, NO, NO2 e NOX) e UV medidos na Rede Telemétrica da CETESB (Companhia de Tecnologia Ambiental do Estado de São Paulo). Os filtros coletados foram analisados pela técnica de Fluorescência de Raios-X dispersivo em energia (EDX). As concentrações de Black Carbon (BC) foram obtidas por refletância. Para a determinação das fontes de material particulado fino (MP2,5) foram utilizados os seguintes modelos receptores: Análise de Componentes Principais (ACP) e Fatoração de Matriz Positiva (FMP). Para análise de dispersão do poluente, utilizamos dados meteorológicos da estação climatológica do IAG situada no Parque do Estado. A concentração média de MP2,5 foi de 18,6 (±12,5) g/m³ e a concentração média de BC foi de 1,9 (±1,5) g/m³. As principais fontes encontradas, por ambos modelos receptores ACP e FMP, foram: veículos pesados (a diesel), veículos leves, queima de biomassa, ressuspensão de poeira de solo, pavimentos e construção, processos secundários e misturas de fontes. Os elementos-traço foram definidos em diferentes modas de tamanho: Al, Ca, Si e Ti com picos nas modas de acumulação, traçadores de ressuspensão de pavimento; Fe, Mn, P, K e Cr com picos na fração mais grossa da moda de acumulação, traçadores de emissões veiculares e queima de biomassa. Cu, Zn, Br, Pb, S e BC apresentam picos na fração mais fina da moda de acumulação, traçadores de emissões veiculares e queima de biomassa.
Título em inglês
The Impact of Pollution Sources on Number and Mass Size Distribution of Atmospheric Particulate Matter in São Paulo
Palavras-chave em inglês
Black Carbon
MP2.5
Pollution
Positive Matrix Factorization
Principal Component Analysis
Receptor Modeling
São Paulo.
Vehicle Emissions
Resumo em inglês
Several studies aimed to determine and characterize the atmospheric aerosol in the city of São Paulo, not only to its size and chemical composition, but as well as to find its emitting sources and mass contributions in the studied area. The atmospheric constituents were collected at the Laboratório de Análise dos Processos Atmosféricos (LAPAt) of the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences (IAG) of the University of São Paulo (USP), located in the western zone of the city of São Paulo Paulo, geographically at 23°33'34"S and 46°44'00" W. The experiment was conducted from August 15 to September 16 of 2016. Samples of particulate matter were collected to analyze the mass concentration and chemical composition of its inhalable fine fraction. The particulate mass size distribution was determined through the collection with a cascade impactor. The number size distribution was obtained from measurements with a Scanning Mobility Particle Sampler (SMPS) with the calculated number of particle concentration (PNC) for the range of 9 to 450 nm of the diameter. In order to study the relationships among the compounds present in the region and the PNC, we used the hourly values of the gaseous concentrations (O3, NO, NO2 and NOx) and UV measured in CETESB's Air Quality Telemetric Network in the State of São Paulo. The sampled filters were analyzed by the energy dispersive X-ray Fluorescence (EDX) technique to determine the elemental composition. The concentrations of Black Carbon (BC) were obtained by reflectance analysis. In order to determine the sources of fine particulate matter (PM2.5), the following Receptors Models were used: Principal Component Analysis (PCA) and Positive Matrix Factorization (PMF). For air pollution dispersion analysis, we used meteorological data from the IAG climatological station located in the Southeast of the city. The mean MP2.5 concentration was 18.6 (± 12.5) g/m³ and the mean concentration of BC was 1.9 (± 1.5) g/m³ for the sampling period. The main sources found by both ACP and PMF models were heavy-duty vehicles (diesel), light-duty vehicles, biomass burning, resuspension of soil dust, pavements and construction, secondary processes and mixed sources. The trace elements were defined at different size distributions: Al, Ca, Si and Ti with peaks in accumulation fraction (related to pavement resuspension tracers); Fe, Mn, P, K and Cr with peaks in the largest fraction of accumulation mode, characteristic of vehicular emissions tracer and biomass burning. Cu, Zn, Br, Pb, S and BC presented peaks in the finer fraction of the accumulation mode, related to vehicle emissions tracer and biomass burning.
 
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Data de Publicação
2019-01-22
 
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