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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2020.tde-03022020-142524
Document
Auteur
Nom complet
Victória Maria Lopes Peli
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2019
Directeur
Jury
Fornaro, Adalgiza (Président)
Bourotte, Christine Laure Marie
Silva Filho, Marcelo Vieira da
Titre en portugais
Análise da composição física e química do material particulado e de sua relação com variáveis meteorológicas na Região Metropolitana de São Paulo
Mots-clés en portugais
balanço de massa
composições física e química
distribuição de tamanho
MP
relação MP-variáveis meteorológicas
Resumé en portugais
Material Particulado (MP) são partículas em suspensão na atmosfera com diâmetro aerodinâmico (da) variando entre 0,001 e 100 m. Dependendo do seu tamanho, interage de formas diferentes com as variáveis meteorológicas. O objetivo do presente estudo é analisar as distribuições de tamanho da concentração em massa e da composição química do MP e sua relação com as variáveis meteorológicas na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). Para isso foram feitas amostragens no terraço do prédio principal do IAG/USP com o MOUDI, um impactador em cascata com estágios com diferentes diâmetros de corte (D50) de tamanhos de partículas, nos invernos de 2017 e 2018. Para determinação das concentrações em massa foi utilizada a técnica gravimétrica, um refletômetro óptico para as de Black Carbon (BC), fluorescência de raios-x para as elementares e cromatografia iônica para as de íons. Os dados meteorológicos foram da Estação Meteorológica do IAG/USP, do Aeroporto Campo de Marte e do CPTEC/INPE. A distribuição de tamanho da concentração em massa média apresentou duas modas, com picos nos estágios de D50 0,32 (4,64 ± 2,88 g.m-3) e 3,2 m (3,21 ± 2,41 g.m-3). As maiores concentrações médias de BC estiveram nas partículas menores do que 0,32 m. Os elementos Al, Fe, Si e Ti tiveram picos de concentrações médias no estágio de 3,2 m (49,4 ± 58,1, 103 ± 90,3, 130 ± 135 e 6,91 ± 6,44 ng.m-3, respectivamente), os quais estão associados à ressuspensão de partículas do solo e de pavimentos, e emissões de construção civil. SO42-, NH4+ e K+ tiveram picos em 0,32 m (763 ± 461, 237 ± 173 e 64,6 ± 77,7 ng.m-3, respectivamente). Na+, Cl-, Ca2+, Mg2+ e NO3- tiveram picos em 3,2 m (108 ± 132, 65,6 ± 98,6, 205 ± 118, 46,1 ± 28,0 e 157 ± 118 ng.m-3, respectivamente). No balanço de massa, BC e K+ tiveram maiores porcentagens nas partículas mais finas, SO42- e NH4+ nas intermediárias, e os outros compostos nas mais grossas. Entretanto, as maiores porcentagens em todos os estágios foram de compostos não quantificados através da metodologia empregada neste estudo. Concentrações de MP aumentando estiveram associadas com aumento de temperatura (correlação linear positiva), diminuição da umidade relativa e da velocidade do vento, e ausência de precipitação (correlações negativas). Diminuições nas concentrações de MP estiveram associadas ao aumento da pressão, velocidade do vento e umidade relativa, e registro de precipitação (correlações negativas). A passagem de frentes frias diminuiu as concentrações em massa de MP.
Titre en anglais
Particulate matter physical and chemical composition and its relation with meteorological variables analysis on Metropolitan Area of São Paulo
Mots-clés en anglais
mass balance
physical and chemical compositions
PM
PM-meteorological variables relation
size distribution
Resumé en anglais
Particulate Matter (PM) is particles suspended on the atmosphere, which have aerodynamic diameter between 0.001 and 100 m. Depending on its size, PM interacts differently with meteorological variables. This study aimed to analyze PM mass concentration and chemical composition size distribution and its relations with meteorological variables in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP). Focus on this, it was made samplings on IAG/USP principal building terrace using MOUDI, a cascade impactor which stages have different cut diameters (D50) of particle sizes, in 2017 and 2018 winters. To measuring PM mass concentrations it was used gravimetric technique, an optical reflectometer to measure Black Carbon (BC) concentrations, the fluorescence of x-rays to elements and ionic chromatography to ions. Meteorological data was from IAG/USP Meteorological Station, Campo de Marte Airport and CPTEC/INPE. The size distribution of average mass concentration had two modes, with peaks on D50 stages of 0.32 (4.64 ± 2.88 g.m-3) and 3.2 m (3.21 ± 2.41 g.m-3). The highest BC average concentrations were observed on particles smaller than 0.32 m. The elements Al, Fe, Si, and Ti had average concentration peaks on the stage of 3.2 m (49.4 ± 58.1, 103 ± 90.3, 130 ± 135 and 6.91 ± 6.44 ng.m-3, respectively). These elements have as sources on coarse mode soil and pavements particle resuspension and emissions from building constructions. SO42-, NH4+ and K+ had peaks on 0.32 m (763 ± 461, 237 ± 173 and 64.6 ± 77.7 ng.m-3, respectively). Na+, Cl-, Ca2+, Mg2+ and NO3- had peaks on 3.2 m (108 ± 132, 65.6 ± 98.6, 205 ± 118, 46.1 ± 28.0 and 157 ± 118 ng.m-3, respectively). Mass balance results were BC and K+ having higher percentages on fine particles, SO42- and NH4+ on intermediates, and the other compounds on coarse particles. However, the highest percentages on all stages belonged to compounds not quantified on the methodology applied. PM concentration increases were associated with the increase in temperature (positive linear correlations), decrease in relative humidity and wind speed, and lack of precipitation (negative correlations). The decrease in PM concentrations was associated with the increase in pressure, wind speed and relative humidity, and precipitation occurrence (negative correlations). Cold front passages decreased PM mass concentrations.
 
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Date de Publication
2020-03-17
 
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