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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.46.2020.tde-02122022-172743
Documento
Autor
Nome completo
Sofia Ellen Caumo Miranda
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Vasconcellos, Perola de Castro (Presidente)
Miranda, Regina Maura de
Solci, Maria Cristina
Tavares, Marina Franco Maggi
Título em português
Caracterização química e determinação do potencial oxidativo em material particulado atmosférico coletado perto de uma área industrial na região metropolitana de São Paulo
Palavras-chave em português
Benzo(a)pireno equivalente
Emissões industriais
Fontes de emissão antropogênicas
HPA
Material particulado atmosférico
Poluição atmosférica
Potencial oxidativo
Resumo em português
O aumento da industrialização e o consumo de combustíveis fósseis na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) causaram um crescimento das emissões de material particulado (MP) na atmosfera e dos problemas relacionados à saúde da população. Neste trabalho foram investigadas as principais fontes de emissão de poluição atmosférica em uma área que a população residente apresenta alto índice de doenças respiratórias e problemas da tireoide. Nas vizinhanças do sítio de amostragem está locado um complexo industrial que abriga mais de catorze indústrias. Neste trabalho foi determinada a composição química de amostras gasosas e de MP coletadas próximas a este sítio industrial e em outras regiões da RMSP entre 2015 e 2018. Foram determinados o carbono orgânico (OC), carbono elementar (EC), hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) e seus derivados nitrados e oxigenados (nitro e oxi-HPA), n-alcanos, n-alcenos e hopanos. OC e EC foram determinados por técnica de transmissão termo-óptica, enquanto as classes orgânicas por cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massa. Entre os HPA, o benzo(a)pireno, classificado como cancerígeno para os seres humanos, foi detectado como um dos dominantes nas amostragens de 2016, 2017 e 2018. Os nitro e oxi-HPA, que podem ser mais tóxicos que os HPA parentais, foram mais abundantes na fração fina (2017 e 2018) do que nas partículas suspensas totais (PTS, 2015 e 2016). O benzo(a)pireno equivalente para HPA (BaPEq) e o benzo(a)pireno equivalente para nitro-HPA (BaPEq Nitro-HPA) foram calculados para todas as campanhas, bem como o risco de câncer de pulmão (RCP) e esses parâmetros indicaram um alto risco toxicológico na atmosfera da região industrial. Os n-alcanos apresentaram predominância de compostos emitidos por fontes antropogênicas e, em relação à idade geológica dos compostos emitidos pelo petróleo, os hopanos, indicaram uma maior emissão a partir do petróleo classificado como completamentemaduro. O potencial oxidativo (OP) e a carga oxidativa (OB) são análises consideradas recentes e estão sendo consideradas relevantes para a saúde, pois avaliam os perigos e os riscos associados à poluição do ar em uma determinada região. Três ensaios de OP acelular (ascorbato, glutationa e ditiotreitol) foram testados e comparados a estudos anteriores. Esses métodos foram aplicados às mesmas amostras cuja caracterização química foi previamente determinada, afim de avaliar a variabilidade de OP e OB no material particulado. Tanto o OP quanto o OB exibiram comportamentos distintos, sendo o OP maior para as amostras de PTS e o OB apresentando maior capacidade de depleção de antioxidantes para amostras de partículas finas. Por fim, os casos de internações na região durante o período de amostragem apresentaram aumento no número de hospitalizações relacionadas as doenças cardiorrespiratórias para todos os anos de amostragem; e os valores de OP e OB sugerem que a área industrial apresenta grande influência de fontes locais, ocasionando maior risco à saúde do que as outras áreas da RMSP em que ocorreram amostragens.
Título em inglês
Chemical characterization and determination of oxidative potential in atmospheric particulate matter collected near an industrial and urban site in the metropolitan region of São Paulo
Palavras-chave em inglês
Anthropogenic emissions
Atmospheric particulate matter
Benzo(a)pyrene equivalent
Industrial complex
Oxidative potential
PAH
Resumo em inglês
The increasing of industrialization and consumption of fossil fuels in the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP), Brazil, have caused a growth of the particulate matter (PM) emissions to the atmosphere, and an increase in population health problems. An attempt to investigate the major sources of PM emissions has been proposed in the last years due to the high rate of thyroid diseases in the population living near this region. In this work, particulate and gaseous phase composition were determined in samples collected between 2015 and 2018 near this industrial area and in other regions of MRSP. Organic carbon (OC), elemental carbon (EC), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and its derivatives (nitro and oxy-PAH), n-alkanes, n-alkenes, and hopanes were determined. OC and EC were determined by thermal-optical transmission technique, while organic classes of compounds by gas chromatograph coupled to a mass spectrometer. Among PAH, benzo(a)pyrene, which is classified as carcinogenic to humans, was detected as one of the dominant during the samplings of 2016, 2017 and 2018. The nitro and oxyPAH, which can be more toxic than the parent PAH, were dominant in fine particles campaign (2017 and 2018) comparing to total suspended particles campaign (TSP, 2015 and 2016). The benzo(a)pyrene equivalent carcinogenic concentration of PAH (BaPEq) and the carcinogenic equivalent concentration of nitro-PAH (BaPEq Nitro-PAH) were calculated for all campaigns, as well as the lung cancer risk (LCR) and these parameters indicated a high risk of cancer in the industrial neighbourhood. The n-alkanes showed a predominance of anthropogenic sources, and, regarding to geological age of the crude oil compounds, hopanes indicated a major emission from completely mature petroleum. Oxidative potential (OP) and oxidative burden (OB) are emerging health-relevant metrics for assessing hazard and risk associated with air pollution. Three acellular OP assays (ascorbate, glutathione, and dithiothreitol) were tested and compared to previous studies. These methods were applied to the same samples which chemical characterization weredetermined previously to assess the variability in the OP and OB of ambient particulate matter. OP and OB exhibited different performances, with OP being higher for PTS quantities and OB showing greater antioxidants depletion capacity for fine particles. Finally, cases of hospitalizations in the region during the sampling period showed an increase in the number of hospitalizations related to cardiorespiratory diseases for all years of sampling; and the values of OP and OB suggest that the industrial area has strong influence from local sources, causing higher health risk than other areas of the RMSP where sampling occurs.
 
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Data de Publicação
2022-12-19
 
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