Influências de variações sazonais nas concentrações de BTEX na atmosfera da cidade de Salvador-BA

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Gomes, I.V.S. (UFBA) ; Cruz, L.P.S. (UFBA) ; Santos, D.F. (UFBA) ; Santos, E.C. (UFBA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos sazonais nas concentrações e distribuições dos compostos benzeno, tolueno, etilbenzeno e os xilenos (o+m+p)-BTEX, na atmosfera da cidade de Salvador-BA. Desta forma, este estudo foi realizado em dois períodos climáticos distintos: chuvoso e seco. Foram usados amostradores passivos da marca Radiello, com período de exposição de 14 dias. Os compostos adsorvidos foram extraídos com 1mL de CS2 e determinados utilizando cromatografia a gás com detecção por ionização em chama. As concentrações de BTEX apresentaram pouca variação em função do efeito sazonal e encontraram-se na faixa: 0,46-3,47 μg m-3 para benzeno, 0,49-4,51 μg m-3 para tolueno, 0,42-1,72 μg m-3 para etilbenzeno, 0,25-1,79 μg m-3 para m,p-xileno e 0,39-1,07 μg m-3 para o-xileno.

Palavras chaves

BTEX; Variações sazonais; Salvador

Introdução

Nas últimas décadas, a preocupação mundial com a degradação da qualidade do ar tem sido crescente, e muitas pesquisas têm mostrado os impactos causados no meio ambiente e na saúde humana resultantes das emissões de grandes quantidades de gases e partículas potencialmente nocivos para a atmosfera. Compostos orgânicos voláteis (COV) constituem uma classe de substâncias que são predominantemente emitidas pela frota veicular (combustão de combustíveis fósseis e perdas evaporativas) e por processos industriais. Dentre os vários tipos de COV, os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) são os mais intensivamente estudados em função dos problemas que eles podem acarretar ao meio ambiente, de uma forma geral: toxicidade e ação cancerígena nos seres vivos, a exemplo do benzeno; além da formação, através de reações fotoquímicas com óxidos de nitrogênio, de substâncias oxidantes na troposfera. A avaliação sazonal de poluentes atmosféricos ajuda a compreender quais são os principais processos que podem estar envolvidos nas variações observadas. Em cidades de clima temperado, por exemplo, as variações nas concentrações de COVs podem ser atribuídas ao aumento das emissões durante o inverno, devido aos processos de combustão para aquecimento interno (tanto combustíveis fósseis como madeira) (BAEK et al., 1992; HARRISON et al., 1996; PISTIKOPOULOS et al., 1990). Entretanto, em cidades de clima tropical, como Salvador, normalmente é observada uma mínima variação a partir de fontes estacionárias ao longo do ano, pois o aquecimento interno não é necessário, e as variações sazonais devem, então, ser explicadas através da análise dos parâmetros meteorológicos (velocidade e direção de ventos, temperatura, índice de radiação solar e precipitação).

Material e métodos

Para a realização deste estudo foram utilizados amostradores passivos difusivos da marca Radiello contendo carvão ativado como adsorvente, que foram expostos durante 14 dias em períodos chuvoso (14-28/07/2014) e seco (28/11-12/12/2014) em 12 locais em vias urbanas de Salvador-BA, e um local selecionado como área limpa por receber massas de ar de longa trajetória vindas do Atlântico em pelo menos 66% do tempo. Os compostos BTEX adsorvidos foram extraídos com 1,0 mL de CS2, em banho de ultrassom com água gelada a 15 °C durante 10 min com agitação manual a cada 2 min, sendo posteriormente determinados por cromatografia a gás com detecção por ionização em chama, com as seguintes condições de análise: cromatógrafo a gás, marca Agilent, modelo 7820, utilizando-se uma coluna HP-5 (5% fenil, 95% dimetilpolissiloxano), da Agilent (30 m de comprimento x 0,32 mm ID x 0,25 μm de espessura do filme), a temperatura inicial foi mantida a 40°C por 3 min, em seguida elevada a 140 °C com taxa de aquecimento de 8 °C/min e, elevada a 220°C com taxa de aquecimento de 20°C/min, permanecendo por 4,5 min nesta temperatura. Injetor com divisão de fluxo (split) na razão 1:20, utilizando como gás de arraste hélio a uma vazão de 1,5 mL/min e nitrogênio como gás make-up, com a chegada de ambos ao detector a uma vazão de 30 mL/min, a chama do detector é mantida com ar sintético a 300 mL/min e hidrogênio a 30 mL/min. O software ChemStation foi usado na aquisição e processamento dos dados. Os dados referentes aos parâmetros meteorológicos (velocidade e direção do vento, temperatura, umidade relativa do ar, índice de precipitação e índice de radiação solar), foram adquiridos através da rede de monitoramento da qualidade do ar de Salvador, a qual é operada pela CETREL.

Resultado e discussão

Através da análise dos dados da Tabela 1 é possível observar que os compostos BTEX, de maneira geral, apresentaram tendência à redução de suas concentrações nas amostras coletadas no período seco. A alteração de resultados observada na amostra do Imbuí para o tempo seco, pode ser atribuída à utilização de tintas e verniz no local de exposição, não é verificada para o benzeno, uma vez que a utilização deste monoaromático em solventes está proibida desde 1997 conforme disposto na NR-15. É possível verificar que a variação sazonal foi pequena, exceto na Av. Paralela, o que pode ser atribuída ao fato de que em Salvador, além da variação sazonal de temperaturas não ser muito expressiva, as temperaturas são em geral altas o ano inteiro, interferindo pouco na variação da distribuição destes poluentes. A velocidade de vento afeta significativamente a dispersão de poluentes atmosféricos, causando assim a sua diluição ou até mesmo o transporte dos poluentes para outras regiões, reduzindo suas concentrações no local de estudo. A direção do vento é outro parâmetro meteorológico que pode afetar o mecanismo de dispersão dos poluentes atmosféricos. A mudança constante da direção do vento pode provocar alta variabilidade na concentração de compostos orgânicos voláteis na atmosfera (XIANG et al., 2012), este fenômeno foi observado na Av. Paralela. Existe ainda a influência da radiação solar que contribui para a degradação fotoquímica dos COV, e que é mais expressiva em tempo seco, elevando a velocidade de reações de remoção de BTEX da atmosfera, principalmente por radicais OH• que desempenham um papel fundamental na degradação de poluentes atmosféricos, especialmente hidrocarbonetos aromáticos (ATKINSON, 2000; HO et al., 2004; HOQUE et al., 2008).

Tabela 1 - Concentrações de BTEX (µg m-3) nos períodos chuvoso e seco em Salvador-BA.

Conclusões

Os parâmetros meteorológicos representam fatores importantes para a dispersão de poluentes atmosféricos em áreas externas. As temperaturas são em geral altas o ano inteiro, interferindo pouco na variação da distribuição destes poluentes. Em tempo chuvoso ocorrem as piores condições de dispersão e degradação destes poluentes na atmosfera (menores temperaturas, maior estabilidade atmosférica) e, por isso as concentrações de BTEX foram mais elevadas neste período. Adicionalmente, ocorre a influência da radiação solar que contribui para a degradação dos BTEX, e é mais expressiva em tempo seco.

Agradecimentos

CAPES, CETREL e FAPESB.

Referências

ATKINSON, R. Atmospheric chemistry of VOCs and NOx. Atmospheric Environment, v. 34, p. 2063 - 2101, 2000.
BAEK, S. O.; GOLDSTONE, M. E.; KIRK, P. W. W.; LESTER, J. N. ; PERRY, R. Concentrations of particulate and gaseous polycyclic aromatic hydrocarbons in London air following a reduction in the lead content of petrol in the United Kingdom. The Science of the Total Environment. 111: 169-199,1992.
HARRISON, R. M., Smith, D. J. T. & Luhana, L. Source Apportionment of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons collected from an urban location in Birmingham, U.K.. Environmental Science & Technology. 30: 825-832, 1996.
HO, K.; LEE, S.; GUO, H.; TSAI, W. Seasonal and diurnal variations of volatile organic compounds (VOCs) in the atmosphere of Hong Kong. Sci Total Environ v.322(1): p155–166. 2004
HOQUE, R.R.; KHILLARE, P.; AGARWAL, T.; SHRIDHAR, V.; BALACHANDRAN, S. Spatial and temporal variation of BTEX in the urban atmosphere of Delhi, India. Sci Total Environ v. 392(1), p 30–40, 2008.
PISTIKOPOULOS, P., MASCLET, P. & MOUVIER, G. A receptor model adapted to reactive species: polycyclic aromatic hydrocarbons; evaluation of source contributions in an open urban site - 1. Particle compounds. Atmospheric Environment. 24A: 1189- 1197. 1990.
XIANG, Y.; DELBARRE, H.; SAUVAGE, S.; LÉONARDIS, T.; FOURMENTIN, M.; AUGUSTIN, P.; LOCOGE, N. Development of a methodology examining the behaviours of VOCs source apportionment with micro-meteorology analysis in an urban and industrial area. Environmental Pollution 162(0): 15-28, 2012.