Emissões de black carbon em um trecho urbano da cidade de Fortaleza – Ceará

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Ambiental

Autores

Maria Aguiar da Costa Alves, C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE)) ; Kessy Silva Lima, B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE)) ; Fádua Santos Teodósio, L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE)) ; Angélica Policarpo, N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE)) ; Lisa Moura de Oliveira, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ (UECE))

Resumo

A poluição atmosférica está associada às emissões de compostos poluentes em concentrações que podem causar riscos à saúde humana. Dentre estes poluentes está o black carbon (BC), objeto de estudo do presente trabalho. Realizou-se, durante 4 semanas, o monitoramento da qualidade do ar pela determinação de BC em um trecho urbano de intenso fluxo veicular na cidade de Fortaleza – CE. O teor médio de BC encontrado foi de 0,40 μg/m³, com variação de 0,34 μg/m³ a 0,51 μg/m³. Dados meteorológicos foram registrados no período e apresentaram os seguintes valores médios: temperatura de 27,7 °C, umidade relativa de 79,4% e velocidade média dos ventos de 0,6 m/s. A qualidade do ar quanto ao teor de BC em Fortaleza foi considerada adequada.

Palavras chaves

Blackcarbon; Poluição atmosférica; Poluentes

Introdução

A qualidade de vida das pessoas é bastante influenciada pela qualidade do ar do ambiente que se vive. Diversos estudos demonstram que a poluição atmosférica é responsável por danos ambientais e à saúde humana. A poluição atmosférica tem afetado todo o mundo, matando cerca de 3 milhões de pessoas por ano e cerca de 90% das pessoas respiram ar que está em desacordo com as Diretrizes de Qualidade do Ar da Organização Mundial de Saúde (WHO, 2016). O Brasil estabeleceu padrões de qualidade do ar através da Resolução CONAMA nº 03/90 (MMA, 2017). A determinação sistemática da qualidade do ar se dá pela medição de parâmetros como material particulado total em suspensão, black carbon (BC) e outras. Essas medições são realizadas através de monitoramento dos poluentes com metodologias indicadas pela resolução aliadas à utilização de uma estação meteorológica a fim de analisar a sua influência sobre os poluentes. Entre os poluentes citados, o BC é um aerossol constituído de material particulado fino e de carbono elementar (EVANS et al., 2017), que absorve a luz solar. O BC é derivado da combustão incompleta de combustíveis fósseis e biomassa (BAIRD; CANN, 2011; FRONDIZI, 2008). Esse poluente vem ganhado interesse nos últimos anos pelo fato de que a geração de BC é majoritariamente devida à ação do homem, sendo um indicativo do desenvolvimento urbano e industrial (SOUSA, 2017; WHO, 2016). Entre os parâmetros de qualidade do ar adotados pela legislação nacional, o black carbon ainda não é um poluente legislado (LIMA, 2015; SOUSA, 2017). Todavia, o presente trabalho considera que o monitoramento de BC nos centros urbanos é de suma importância. Nesse contexto, as emissões de BC foram monitoradas em uma região de intenso tráfego veicular na cidade de Fortaleza - CE.

Material e métodos

O estudo foi realizado na área da estação de monitoramento da Universidade Estadual do Ceará (UECE), Campus Itaperi. É uma região da cidade de Fortaleza conhecida pela grande movimentação de pessoas e veículos. Além disso, a região compreende uma vasta área residencial, comercial e escolar, além de circular diariamente 21 linhas de ônibus (ETUFOR, 2016). As amostragens de BC foram realizadas por quatro semanas, no período de 08/05/2017 à 01/06/2017, somente de segunda a quinta. O horário de amostragem iniciava às 12 h e finalizava às 12 h do dia seguinte, totalizando 24 horas. A coleta de BC foi efetuada utilizando um amostrador de pequeno volume (APV), denominado Monogás, adaptado segundo à metodologia oficial. O aparato é formado por um trem de amostragem que gera um fluxo de ar de aproximadamente 2 L/min via bomba de vácuo, retendo a fumaça ao passar por um filtro de celulose da J. Prolab®, 80 g/m² de gramatura e 5,5 cm de diâmetro, inserido em um porta filtro de aço inox. A análise de BC foi realizada pelo método da refletância da luz sobre a área enegrecida do filtro, utilizando um refletômetro SmokeStainRefletometer M43 da Diffusion System. A concentração de BC foi calculada em função da refletância R (%), da área da porção enegrecida do filtro A (cm²) e do volume de ar amostrado V (m³), conforme a equação (LIMA, 2015): BC (μg/m³) = {81,95 – [71,83 x log(R)] + [14,43 x log(R)²]} x A/V Juntamente com a amostragem de BC, foi realizada a aquisição dos parâmetros meteorológicos: temperatura, umidade relativa (UR), precipitação, velocidade e direção do vento. Para isso, utilizou-se a estação meteorológica da marca Instrutemp, modelo ITWH1080.

Resultado e discussão

A Figura 1 mostra os parâmetros meteorológicos registrados durante as amostragens de BC no trecho urbano estudado. A temperatura média foi de 27,7°C. Esse parâmetro influencia diretamente na concentração do BC na atmosfera. O ar quente promove a dispersão dos poluentes, enquanto a inversão térmica favorece o aumento da poluição. No entanto, a presença de BC na atmosfera pode ocasionar o aumento da temperatura local (BAIRD;CANN, 2011; EVANS et al., 2017). A UR variou de 71,3 a 93,4%. Esse parâmetro está associado diretamente à precipitação de chuvas no período que foi praticamente nula, variando entre 0,0 a 0,6 mm. A umidade relativa que aumenta com a precipitação implica na supressão da formação de novas partículas no ar (LIMA, 2015). Além disso, a deposição úmida leva as partículas de poluentes ao solo e recursos hídricos (SUHKLA et al., 2008). Os ventos apresentaram velocidades cujas variações foram de 0,1 a 1,0 m/s, com média de 0,6 m/s. Quanto maior a velocidade dos ventos, maior a dispersão dos poluentes (LIMA, 2015). A Figura 2 mostra os resultados das emissões de BC, que variaram entre 0,34 e 0,52 μg/m³, com média de 0,40 μg/m³. A utilização do Monogás foi eficiente no monitoramento das emissões de BC. Sousa (2017) mediu os teores de BC na mesma localidade, utilizando um APV denominado OPSONS(Energética®). O autor observou uma média de 0,44 μg/m³, valor muito similar ao obtido neste trabalho. Também usando o OPSONS, Lima (2015) obteve uma média de 0,69 μg/m³ de BC em outra região de Fortaleza, compreendendo o período aqui estudado e cujo tráfego veicular também era intenso. Frente a outras regiões brasileiras e do mundo (BRUM, 2010; SAMEK et al., 2017), cujas concentrações ultrapassam 1 μg/m³, as concentrações de BC obtidas em Fortaleza são bastante inferiores.

Parâmetros meteorológicos nos dias de coleta de BC.


Emissões de BC versus dias de coleta.

Conclusões

O Monogás é um equipamento inovador para estudos da análise da qualidade do ar, pois foi possível observar que os teores de BC aqui obtidos foram similares aos de trabalhos que usaram outros equipamentos, como o OPSONS da Energética®. O teor médio de BC no trecho urbano da cidade de Fortaleza foi de 0,40 μg/m³. A qualidade do ar local quanto ao teor de BC foi considerada boa quando comparada a outras regiões do Brasil e do mundo, cujos valores se encontram acima de 1 μg/m³. Apesar de não ser legislado, o teor de BC na atmosfera é comprovadamente prejudicial ao meio ambiente e à saúde humana.

Agradecimentos

Agradeço à equipe do laboratório LACEEMA, à Universidade Estadual do Ceará (UECE) e ao CNPq pelo incentivo à pesquisa.

Referências

BAIRD, C.; CANN, M. Química Ambiental. 4 a Edição. Porto Alegre: Bookman, 2011.
BRUM, D. R. Estudo da composição química do material particulado fino (MP 2,5)
em Porto Alegre e Belo Horizonte. 2010. 77 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Atmosféricas) – Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010.
EPA. United States Environmental Protection Agency. Report to Congress on Black Carbon. Department of the Interior, Environment, and Related Agencies Appropriations. 2012.
EVANS, M.; KHOLOD, N.; KUKLINSKI, T.; DENYSENKO, A.; SMITH, S. J.; STANISZEWSKI, A.; HAO, W. M.; LIU, L.; BOND, T. C. Black carbon emissions in Russia: A critical review. Atmospheric Environment, 163, 9-21, 2017.
FRONDIZI, C. A. Monitoramento da qualidade do ar: Teoria e prática. 4 a Edição. Rio de Janeiro: E-papers Serviços Editoriais, 2008.
ETUFOR. Empresa de Transporte Urbano de Fortaleza. [Informação]. 2016.
LIMA, R. M. Avaliação da qualidade do ar em um trecho urbano da cidade de Fortaleza – Ceará. 2015. 102 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico em Tecnologia e Gestão Ambiental) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, Fortaleza, 2015.
LOPES, M. H. P. S. Avaliação da qualidade do ar em ambientes urbanos usando como indicadores gases inorgânicos. 2016. 101 f. Dissertação(Mestrado Acadêmico em Físicas Aplicadas) – Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, 2016.
MMA. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente, CONAMA. Resolução CONAMA nº 03/90, de 28 de junho de 1990. Disponível em: http://www.mma.gov.br>. Acesso em: 30 maio 2017.
SAMEK, L.; STEGOWSKI, Z.; FURMAN, L.; STYSZKO, K.; SZRAMOWIAT, K.; FIEDOR, J. Quantitative assessment of PM 2.5 sources and their seasonal variation in Krakow. Water Air Soil Pollut, 228:290, 2017. DOI 10.1007/s11270-017-3483- 5.
SOUSA, N. A. Determinação de material particulado em um corredor de trânsito e modelagem da deposição no sistema respiratório: Estudo de caso em Fortaleza – CE. 2016. 103 f. Dissertação (Mestrado Acadêmico em Físicas Aplicadas) – Universidade Estadual do Ceará, Fortaleza, 2016.
SHUKLA, J. B.; MISRA, A. K.; SUNDAR, S.; NARESH, R. Effect on removal of gaseous pollutant and two different particulate matters from the atmosphere of a city. Matematical and Computer Modelling, 48, 832-844, 2008.
WHO. World Health Organization. Ambient air pollution: a global assessment of
exposure and burden of disease. Switzerland, 2016.