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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2022.tde-20062022-191544
Document
Auteur
Nom complet
Arthur Dias Freitas
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Fornaro, Adalgiza (Président)
Carbone, Samara
Rosário, Nilton Manuel Évora do
Titre en portugais
Formaldeído na atmosfera urbana e florestal: dados de satélite para o estado de São Paulo
Mots-clés en portugais
HCHO
megacidade
ozônio troposférico
queimadas
TROPOMI
Resumé en portugais
O formaldeído (HCHO) é um produto comum da oxidação atmosférica de compostos orgânicos voláteis (COV), mas também apresenta fontes de emissão direta, antropogênicas, biogênicas e pirogênicas. Seu tempo de residência na atmosfera é de poucas horas, qualificando-o como um bom traçador dos COV que lhe deram origem e dos produtos provenientes da sua fotólise, oxidação ou deposição úmida, sobretudo ozônio troposférico. O HCHO na atmosfera vem sendo monitorado de forma remota por satélites desde a década de 1970, porém, ainda não existiam estudos que avaliassem as colunas monitoradas sobre o estado de São Paulo. Este trabalho teve como objetivo utilizar as colunas atmosféricas de formaldeído, registradas no ano de 2020 pelo espectrômetro TROPOMI, a bordo do satélite Sentinel-5P, para estudar como as suas concentrações em áreas urbanas e florestais do estado de São Paulo se relacionaram com as condições meteorológicas, ocorrência de focos de queimadas e concentrações de ozônio troposférico. Foram avaliadas 19 áreas específicas em quatro regiões: duas áreas de Mata Atlântica preservadas (PEMD e PETAR); um cultivo de cana-de-açúcar (NERG); e a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), incluindo áreas densamente urbanizadas e uma terceira área de Mata Atlântica preservada, próxima à megacidade (Reserva do Morro Grande). Um total de 3.677 dados validados foram analisados, correspondendo a uma média de 193 dias de passagem do Sentinel-5P para cada área. Também foi avaliada a diferença estatística entre as concentrações médias identificadas na Região Metropolitana de São Paulo (12,2 ± 7,30 x 1015 moléculas/cm²) e nas outras três regiões de interesse no interior do estado (9,49 ± 6,38 x 1015 moléculas/cm²). Uma metodologia para estimativa da concentração de HCHO em superfície a partir das colunas atmosféricas foi proposta, possibilitando a comparação dos resultados com estudos realizados com instrumentos em superfície. Estudos de caso com dias selecionados de 2020 mostraram que as queimadas no interior do estado se relacionaram com os episódios de máxima densidade das colunas de formaldeído. As concentrações desse constituinte nas áreas urbanas foram maiores nos dias de semana, com maior circulação de automóveis nas ruas. Os resultados apresentaram significativa sazonalidade, com maiores concentrações durante o inverno e menores concentrações durante o verão, períodos de seca e chuva, respectivamente.
Titre en anglais
Formaldehyde in urban and forest atmosphere: satellite data for the state of São Paulo
Mots-clés en anglais
HCHO
megacity
TROPOMI
tropospheric ozone
wildfire
Resumé en anglais
Formaldehyde (HCHO) is a common product in the atmospheric oxidation of volatile organic compounds (VOC), but it also has anthropogenic, biogenic and pyrogenic direct emission sources. Its lifetime in the atmosphere is a few hours, qualifying it as a good tracer for the VOC that gave rise to it and for the products resulting from its photolysis, oxidation or wet deposition, especially tropospheric ozone. HCHO in the atmosphere has been remotely monitored by satellites since the 1970s, however, there were still no studies that assessed the monitored columns over the state of São Paulo. This work aimed to use atmospheric formaldehyde columns, recorded in 2020 by the TROPOMI spectrometer, aboard the Sentinel-5P satellite, to study how their concentrations in urban and forest areas of the state of São Paulo were related to meteorological conditions, wildfire outbreaks and tropospheric ozone concentrations. Were evaluated 19 specific areas from four regions: two Atlantic forest areas (PEMD and PETAR); one sugarcane cultivation (NERG); and the Metropolitan Area of São Paulo (RMSP), including densely urbanized areas and a third preserved Atlantic forest near the megacity (Morro Grande reserve). A total of 3,677 validated data were analysed, corresponding to an average of 193 days of Sentinel-5P passage for each area. The statistical difference between the concentrations identified in the Metropolitan Area of São Paulo (12.2 ± 7.30 x 1015 molecules/cm²) and in the three other areas of interest within the state (9.49 ± 6.38 x 1015 molecules/cm²) was also evaluated. A methodology for estimating the HCHO concentration on the surface from the atmospheric columns was proposed, allowing the comparison of results with studies carried out with instruments on the surface. Case studies with selected days of 2020 showed that wildfires in the interior of the state were related to episodes of maximum density of formaldehyde columns. The concentrations of this constituent in urban areas were higher on weekdays, with greater circulation of cars on the streets. The results showed significant seasonality, with higher concentrations during the winter and lower concentrations during the summer, dry and rainy periods, respectively.
 
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Date de Publication
2022-06-21
 
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