ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Determinação dos fatores de emissão de gases traços poluentes e a contribuição relativa de cada tipo de veículo/combustível na formação de ozônio na RMSP
AUTORES: ALVIM, D. S. (IPEN) ; GATTI, L.V. (IPEN) ; CÔRREA, S.M. (UERJ) ; GARCIA, L.F.A. (UERJ) ; VILARRUBIA, A.C.F (IPEN) ; ODRIOZOLA, R.R (IPEN)
RESUMO: Com o objetivo de determinar os fatores de emissão de gases traços NOx, CO,, COVNM totais, CH4, HCNM e aldeídos, assim como a contribuição relativa de cada tipo de veículo/combustível na formação de ozônio na região metropolitana de São Paulo (RMSP), foram realizadas ensaios de emissão veicular para 10 veículos (etanol, gasolina e diesel) e uma motocicleta (gasolina). Os aldeídos representam 69% dos COV emitidos em veículos a etanol em termos de massa e 88% nos veículos a diesel. Os alcanos são a principal classe de compostos emitidos em veículos a gasolina e motocicletas representando 59% e 34% do total respectivamente. Os aldeídos são a principal classe de compostos na formação de O3 para emissão veicular, representando 54% da formação deste poluente.
PALAVRAS CHAVES: poluição atmosférica, compostos orgânicos voláteis, ozônio
INTRODUÇÃO: Os compostos orgânicos voláteis (COV) são um dos grupos de poluentes atmosféricos que afetam a qualidade do ar nos grandes centros urbanos. Em conjunto com óxidos de nitrogênio (NOx), são os principais precursores de ozônio (O3) troposférico, sendo este último, atualmente o principal problema de poluição da RMSP. Alguns desses compostos são tóxicos e carcinogênicos, portanto produzem efeitos adversos e diretos na saúde humana. A deterioração da qualidade do ar na RMSP, onde vivem 17 milhões de pessoas, é devido as emissões da frota veicular de 9,7 milhões de veículos e de 2000 indústrias de alto potencial poluidor. Esta frota é composta por 7,9 milhões de veículos do ciclo Otto, 515 mil veículos a diesel e 1,3 milhão de motos, que representam cerca de 1/5 do total nacional (DETRAN, 2010). De acordo com as estimativas de 2009, essas fontes de poluição são responsáveis pela emissão para a atmosfera dos seguintes poluentes: 1,57 milhões de t ano-1 de monóxido de carbono (CO), 382 mil t ano-1 de hidrocarbonetos, 376 mil t ano-1 de óxidos de nitrogênio (NOx), 63,0 mil t ano-1 de material particulado total (MP) e 25,5 mil t ano-1 de óxidos de enxofre (SOx). Desses totais, os veículos são responsáveis por 97% das emissões de CO, 97% de HC, 96% de NOX, 40% de MP e 32% de SOX (CETESB, 2010). O objetivo deste trabalho é determinar os fatores de emissão de NOx, CO, COVNM totais, CH4, HCNM e aldeídos provenientes de veículos a etanol, gasolina, motocicletas e veículos a diesel, além de investigar os principais COV precursores de O3 emitidos por estes tipos de combustíveis utilizando a escala de reatividade incremental (IR) calculada usando-se o modelo de trajetórias OZIPR (Gery and Crouse, 1990) como detalhado no trabalho de Orlando et al. (2010).
MATERIAL E MÉTODOS: Foram estudados 3 veículos a álcool (2008, 2008 e 2007), 2 a gasolina (2004 e 2005), 5 a diesel (2008, 2007, 2006, 2005 e 2003) e 1 moto (2009), segundo a norma NBR 6601, que emprega um dinamômetro de rolo em 3 fases diferentes de ensaio, simulando um veículo no percurso urbano, e outro dinamômetro de rolo para uma moto (gasolina) com apenas 1 fase de ensaio. Cada fase do ensaio fica armazenada em sacos de teflon e após o ensaio foram coletados em ampolas de aço inox de 6 litros, eletropolidos internamente e analisados, utilizando a técnica CG-EM e CG-DIC para análise e especiação dos HCNM. Os aldeídos foram analisados através da técnica de CLAE-UV. Os gases CO, NOx, HCNM, COVNM e CH4, foram medidos utilizando a técnica de infravermelho não dispersivo, quimiluminescência, CG-DIC, respectivamente, diretamente nas bolsas de teflon durante o ensaio veicular.
A concentração de cada COVNM, HCNM, CH4 em ppb foi transformada para mg km-1, CO e NOx em ppm foram transformados para g km-1 utilizando o cálculo da emissão de escapamento conforme NBR 6601. Onde:
Mtg = {[0,43 x (Mg1 + Mg2/ D1 + D2)] + [0,57 x (Mg3 + Mg2/D3 + D2)]}
Massa Total do gás (Mtg): Mg1, Mg2, Mg3: massa em miligrama ou grama das fases 1, 2, 3 e D1, D2, D3: distância em km percorrida em cada fase. No ensaio de emissão de motocicleta, realizado apenas para fase 1, foi considerado a massa total do gás divido por 5,9 km. Foram determinados os principais COV precursores de O3 emitidos pelos veículos (álcool, gasolina, diesel e moto) utilizando o valor de incremento de reatividade (IR), calculada pelo modelo de trajetórias OZIPR acoplado ao modelo químico SAPRC, otimizado para as condições características da RMSP. O IR de cada COV foi multiplicado pelo FE de cada composto para cada veículo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Tabela 1 são apresentados os fatores de emissão para NOx, CO, COVNM totais, CH4, aldeídos totais e por espécies e HCNM totais e por espécies dos ensaios realizados. Foram quantificadas 64 espécies de hidrocarbonetos nos veículos a etanol, 89 compostos nos a gasolina, 54 veículos a diesel, 83 em motocicletas. Na Tabela 1 são apresentados os 30 HCNM mais abundantes em ordem decrescente para veículos a gasolina. Para veículos a etanol e gasolina também foram determinados os aldeídos, enquanto nos ensaios para veículos a diesel e motocicleta, os aldeídos não foram determinados. Para estudo comparativo foram utilizados resultados de aldeídos do estudo de Abrantes et al.(2005) realizado em veículos a diesel. Verifica-se que nos veículos a etanol e a diesel os principais compostos emitidos são os aldeídos Na Figura 1 é apresentada a contribuição de cada classe de veículos na formação de O3 na RMSP. Considerando as emissões de formaldeído e acetaldeído que estão entre os 4 principais compostos precursores de O3 na RMSP, sendo os dois primeiros 1-buteno e eteno, os veículos a etanol representam 32% da emissão de aldeídos, seguido por 31% gasolina, 29% diesel e 8% moto, considerando que na RMSP a frota a etanol representa 28% dos veículos e a diesel apenas 5% (CETESB, 2010, Alvim et al., 2011). A emissão de aldeídos nos veículos a etanol encontrada foi de 12,6 mg km-1, a gasolina de 6,4 mg km-1 e nos a diesel 58.7 mg km-1. O equilíbrio nas emissões de aldeídos se deve ao tamanho da frota veicular de cada classe de veículos. Como a tendência é o aumento dos veículos a etanol a emissão desta classe de compostos deve aumentar também. Mas o pior cenário seria um aumento dos veículos a diesel.
CONCLUSÕES: Os aldeídos representam 69% dos COV emitidos em veículos a etanol em massa (mg.km-1) e 88% nos veículos a diesel. Os alcanos são a principal classe de compostos emitidos em carros a gasolina e motocicletas representando 59% e 34% do total respectivamente. Os aldeídos são a principal classe de compostos na formação de O3 para emissão veicular, representando mais da metade da formação deste poluente. É necessário que seja estabelecido limite de emissão para aldeídos em veículos a diesel, pois estes emitem seis vezes mais aldeídos do que veículos a etanol e gasolina.
AGRADECIMENTOS: ELEKTRO, CNPQ e FAPERJ
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. Abrantes R, Assunção J. V., Hiraia E. Y. Caracterização das emissões de aldeídos de veículos do ciclo diesel. Revista de Saúde Pública. 2005; 39(3):479-85
2. Alvim D. S., Gatti L. V., Santos M. H., Yamazaki A. Estudos dos compostos orgânicos voláteis precursores de ozônio na cidade de São Paulo. Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental. 2011; .
3. Associação Brasileira de Normas Técnicas [ABNT]. NBR 6601: Veículos rodoviários automotores leves – Determinação de hidrocarbonetos, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono no gás de escapamento. Rio de Janeiro; 2001. p. 29.
4. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Relatório de Qualidade do Ar no Estado de São Paulo – 2009, série ISSN 0103-4103, 2010.
5. Conselho Nacional de Meio Ambiente [CONAMA]. Resolução n. 315, de 29 out 2002: Dispõe sobre as novas etapas do Programa de Controle de Poluição do Ar por veículos Automotores [Proconve]. Brasília (DF): Diário Oficial da União; 15 mar 2002.
6. DETRAN/PRODESP (Depto. de Análises) Arquivo: Frota Circulante- 2009, São Paulo, 2010.
7. GERY, M. W.; CROUSE, R. R. User’s Guide for Executing OZIPR , U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, N. C., EPA- 9D2196NASA, 1990
8. Orlando, J.P., Alvim, D.S., Yamazaki A., Corrêa S. M. Ozone precursors for the São Paulo Metropolitan Area. Science of The Total Environment. 2010; Volume 408(7): 1612-1620.
9. United States of America. Code Federal Regulations. CFR 40 part 86 sub part B. Emission regulations for 1977 and later model year new light-duty vehicles and new light-duty trucks; test procedures. Available from URL: http:// www.access.gpo.gov/nara/cfr/waisidx_99/ 40cfr86_99.html [2000 Apr 12]
