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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2010.tde-09052024-163922
Documento
Autor
Nombre completo
Carlos Henrique Portezani
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2010
Director
Tribunal
Pagliuso, Josmar Davilson (Presidente)
Abrantes, Rui de
Correa, Nivaldo Aparecido
Schulz, Harry Edmar
Sogabe, Milton Norio
Título en portugués
Desenvolvimento de método e aplicativo para utilização de modelos na avaliação contínua de concentrações de poluentes atmosféricos
Palabras clave en portugués
fonte pontual
modelos de dispersão atmosférica
monitoramento da qualidade do ar
poluição do ar
Resumen en portugués
Problemas relacionados à poluição atmosférica são de grande preocupação mundial. Com a finalidade de amenizar estes problemas, a comunidade científica vem ampliando seus esforços ao estudo, monitoramento e controle da qualidade do ar. O nível de poluição do ar está relacionado com os níveis de concentrações dos poluentes em receptores, os quais podem ser os seres humanos, animais, plantas, materiais, e até mesmo uma localização definida por coordenadas. A concentração de poluentes nos receptores é devido às emissões destes pelas fontes e devido a processos físicos (dispersão) e químicos (reações químicas) que ocorrem na atmosfera. Algumas indústrias necessitam conhecer continuamente os níveis de poluentes atmosféricos ao redor delas, considerando as mudanças temporais ocorridas nas taxas de emissões dos poluentes e nas condições meteorológicas locais, incluindo a influência das edificações e da topografia do local. Estas necessidades podem em parte ser solucionadas através de estações de monitoramento da qualidade do ar. Entretanto, isto pode requerer um grande número de estações, caracterizando uma rede, o qual acarreta um elevado custo financeiro devido a sua implantação e manutenção. Além disto, a rede de estações pode não ser capaz de identificar a fonte de um poluente específico. Analisando os fatos acima surgiram as idéias e as motivações para esta pesquisa, a qual tem como objetivo o desenvolvimento de um método e um aplicativo para a utilização de modelos de dispersão na avaliação contínua de concentrações de poluentes atmosféricos, visando um baixo custo financeiro para sua implantação em comparação a uma rede de estações de monitoramento da qualidade do ar. O método proposto é caracterizado pela utilização contínua no tempo de um modelo de dispersão atmosférica para a determinação dos níveis de concentrações dos poluentes nos receptores, um pré-processador meteorológico que fornece os parâmetros meteorológicos atualizados para o modelo e o uso de uma estação meteorológica de superfície. A implementação computacional do método foi realizada através do desenvolvimento de um aplicativo, a Interface de Avaliação Contínua da Dispersão de Emissões Atmosféricas (IACDEA) que contêm os softwares PPM e PLUME, também desenvolvidos neste trabalho. O software PPM é um pré-processador meteorológico para modelos de dispersão atmosférica que incorpora métodos alternativos para a determinação das classes de estabilidades atmosféricas e as alturas horárias da camada de mistura, sendo assim adequado para ser utilizado em condições de pouca disponibilidade de dados meteorológicos, as quais estão presentes nas maiorias das situações onde a IACDEA pode ser empregada. O software PLUME caracteriza-se como uma ferramenta de automatização que efetua a simulação contínua no tempo da dispersão atmosférica de uma fonte pontual, obtendo os níveis de concentrações dos poluentes nos receptores ao redor da fonte, utilizando para isto o modelo CALPUFF. A conclusão obtida é que o método proposto e a IACDEA são viáveis, entretanto maiores estudos são necessários a fim de aumentar a sua confiabilidade, mais precisamente em relação aos métodos do software PPM para determinação das classes de estabilidades atmosféricas e para as alturas horárias da camada de mistura atmosférica
Título en inglés
Development of a metbod and application of models for use in tbe continuous assessment of concentrations of air pollutants
Palabras clave en inglés
Air pollution
atmospheric dispersion models
monitoring air quality
point source
Resumen en inglés
Problems related to air pollution are of great concern worldwide. In order to alleviate these problems, the scientific community has broadened its efforts to study, monitor and control air quality. The level of air pollution is related to the concentration levels of pollutants in the receptors, which may be humans, animals, plants, materials, and even a location defined by coordinates. The concentration of pollutants in the receptors is due to emissions by sources and those due to physical processes (dispersion) and chemical (chemical reactions) that occur in the atmosphere. Some industries have the need to know continuously the level of air pollutants around them, considering the temporal changes occurring in the rates of emissions of pollutants and the local meteorological conditions, including the influence of buildings and topography of the site. These needs can be partly solved by monitoring stations of air quality. However, this may require a large number of stations, forming a network, which carries a high financial cost due to its deployment and maintenance. In addition the stations network may not be able to identify the source of a specific pollutant. Analyzing the above facts have emerged the ideas and motivations for this research, which aims to develop a method and an application for the use of dispersion models for continuous assessment of concentrations of air pollutants, aiming at a low cost to its implantation compared to network of monitoring stations of air quality. The proposed method is characterized by continuous use over time of an atmospheric dispersion model to determine the concentration levels of pollutants in the receptors, a meteorological pre-processor that provides updated weather parameters for the model and the use of a surface weather station. The computational implementation of the method was performed by developing an application, the Interface of Continuous Assessment of Dispersion of Atmospheric Emissions (ICADAE) that contain the PPM and PLUME software, also developed in this work. The PPM software is a meteorological preprocessor for atmospheric dispersion models incorporating alternative methods for determining atmospheric stability classes and the hourly heights of the mixed layer, thus being suitable for use in low availability of meteorological data, which are present in most of the situations where the ICADAE can be employed. The PLUME software is characterized as an automation tool that performs the continuous time simulation of atmospheric dispersion from a point source, obtaining the concentration levels of pollutants in the receptors around the source, using for this the CALPUFF model. The conclusion is that the proposed method and ICADAE are feasible, although further studies are needed to increase its reliability, specifically in relation to methods of PPM software to determine the atmospheric stability classes and hourly heights of the atmospheric mixed layer
 
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Fecha de Publicación
2024-05-09
 
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