Autores
Farias, C.N. (INSTITUTO DE QUÍMICA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO) ; Vasconcellos, P.C. (INSTITUTO DE QUÍMICA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO) ; Artaxo Netto, P.E. (INSTITUTO DE FÍSICA - UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO)
Resumo
O material particulado abaixo e igual a 2,5 µm (MP2,5) foi coletado na cidade
universitária da USP utilizando-se amostrador de grande volume durante o período
de março a agosto de 2020. As análises de OC e EC foram realizadas por análise
termo-óptica. As concentrações de EC foram menores do que as do OC, o que indica
a forte contribuição de processos secundários para a fração orgânica. A
determinação dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) foi realizada por
cromatografia a gás acoplado ao detector de massas (CG-EM). Os resultados
indicaram uma redução nas emissões destes poluentes com relação aos valores
reportados em trabalhos anteriores realizados em São Paulo, embora o tráfego
veicular ainda tenha sido a principal fonte de emissão devido à adesão parcial
ao isolamento social.
Palavras chaves
Pandemia; Poluição Atmosférica; Covid-19
Introdução
Devido à rápida transmissibilidade do SARS-CoV-2, muitos países adotaram
políticas de distanciamento social para conter o avanço do vírus e evitar a
sobrecarga dos sistemas de saúde. Após a OMS declarar a pandemia de Covid-19 em
março de 2020, alguns estados brasileiros adotaram políticas de distanciamento.
No estado de São Paulo, o primeiro período de medidas restritivas foi decretado
no dia 22 de março e se estendeu até 28 de julho de 2020. As medidas de
distanciamento social, com redução da atividade industrial, fechamento de
escolas, comércio e suspensão de serviços não-essenciais, promoveram uma
drástica redução no tráfego veicular e resultaram na diminuição dos níveis de
poluição atmosférica ao redor do mundo. Estudos reportaram a redução das
emissões de material particulado (MP10 e MP2,5) e poluentes gasosos (CO, NO2,
SO3) na Europa, na Ásia e nas Américas (LIU; WANG; ZHENG, 2021). A poluição
atmosférica é uma das principais causas de mortes prematuras no mundo e
representa um grande problema para organizações de saúde e de meio ambiente.
Diversos estudos reportam a relação entre a exposição a curto prazo ao material
particulado fino (MP2,5) com a incidência de pneumonia, doença respiratória
inferior, bronquite e bronquiolite em crianças (DARROW et al., 2014; KIM et al.,
2020) e com o aumento da mortalidade por pneumonia e insuficiência respiratória
em adultos (GUAITA et al., 2011). Além de transportar patógenos invasivos, as
partículas atmosféricas afetam a imunidade do corpo, aumentando a
suscetibilidade à infecção (MAGAZZINO; MELE; SCHNEIDER, 2020). O presente estudo
tem como objetivo a avaliação dos efeitos das medidas de distanciamento social
sob a composição química do material particulado fino em São Paulo em 2020 e
investigação das fontes de emissão.
Material e métodos
Coleta do MP2,5
As amostras de MP2,5 foram coletadas com o amostrador de grande volume, em
períodos de 24h e fluxo 1,13 m3 min-1. Utilizou-se filtros de fibra de quartzo,
previamente descontaminados em mufla (550ºC, 5 h). A coleta de amostras foi
realizada no IQ-USP, de março a agosto de 2020 (campanha extensiva). As amostras
foram estocadas sob refrigeração (4ºC).
Determinação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA)
Os HPA foram extraídos por agitação em ultrassom com diclorometano (3x60 mL,20
min). Os extratos foram concentrados e fracionados em coluna cromatográfica de
sílica-gel (2,5 g). A primeira fração (n-alcanos) foi obtida pela eluição com 15
mL de n-hexano, e a segunda fração (HPA e derivados) pela eluição com 10 mL de
diclorometano e 5 mL de acetona. A análise das amostras foi realizada por CG-EM
(Agilent, EM 5975, CG 7820A), utilizando-se a coluna DB-5MS (30 m x 0,250 mm,
0,25 µm) e fluxo de He de 1,0 mL min-1). As injeções foram feitas no modo
splitless. O programa de temperatura do forno iniciou a 80ºC, com aquecimento a
10ºC/min até 100ºC. Em seguida, a taxa de aquecimento de 8ºC/min foi utilizada
até 230ºC, e por fim, 2°C/min até 315°C. A análise foi realizada no modo SIM e
os HPA foram quantificados pelo método do padrão externo utilizando-se padrões
certificados (SIGMA ALDRICH).
Determinação de Carbono Orgânico e Elementar (OC e EC)
A determinação de OC e EC foi realizada por análise termo-óptica (Sunset, EPA)
com recortes de 1 cm2 dos filtros. Para a determinação de OC, os filtros foram
aquecidos por etapas (de 200ºC a 650ºC) sob atmosfera de He. O EC foi
determinado pelo aquecimento de 500 a 850°C, sob fluxo de gás He contendo 4% de
O2. A transmitância do filtro foi analisada continuamente pela irradiação com um
feixe de laser (EPA, 2018).
Resultado e discussão
As concentrações de OC e EC em 2020 variaram de 0,47 a 16,8 µg m-3 (mediana 3,5
µg m-3) e de <LD a 3,6 µg m-3 (mediana 0,69 µg m-3), respectivamente. Esses
resultados indicam a redução nas emissões de EC, um poluente primário, com
relação a campanhas anteriores. As razões OC/EC variaram de 0,8 a 16,8 (mediana
de 4,8), valores mais altos do que o reportado em estudos anteriores. As razões
OC/EC variaram de 1,9 a 4,8 em 2012 e de 1,5 a 4,3 em 2013 (CAUMO et al, 2016).
Em 2014, a razão OC/EC média da campanha extensiva foi de 1,7. A razão OC/EC
menor ou próxima de 1 é frequentemente observada em locais influenciados pelo
tráfego veicular, enquanto que valores mais altos indicam influência de
processos secundários (PEREIRA et al., 2017).
As concentrações de HPA, as razões diagnósticas e o índice BaPE calculados para
o presente estudo são apresentados na Tabela 1. O índice BaPE foi calculado pela
Eq. (1):
BaPE = ([BaA]×0,06) + ([BbF]×0,07) + ([BaP]×1) + ([DBA]×0,6) +([IP]×0,08) (Eq.
1)
Os resultados indicam a redução das emissões de HPA em 2020. A concentração
média de HPA totais no MP2,5 foi de 18,4 ng m-3 para na campanha extensiva de
2014 (PEREIRA et al, 2017). Na campanha realizada entre 2015 e 2016, a
concentração média de HPA totais foi de 14 ng m-3 (ALVES et al., 2020). A
redução da emissão destes poluentes em 2020 é esperada considerando redução das
atividades antrópicas. O índice BaPE também foi menor do que os valores
reportados nos estudos anteriores (PEREIRA, et al, 2017; ALVES et al, 2020).
Ainda assim, o limite de 1 ng m-3 recomendado pela EPA (VASCONCELLOS et al.,
2011) foi ultrapassado em 4 dias. As razões diagnósticas de HPA indicam o
envelhecimento das emissões e apontam que o tráfego veicular ainda foi a
principal fonte de emissão.
Variação temporal das concentrações de (a) HPA total e MP2,5 e (b) OC e EC em São Paulo no período de março a agosto de 2020.
Concentrações de HPA no MP2,5 de São Paulo, razões diagnósticas e índice de benzo(a)pireno equivalente em 2020.
Conclusões
O presente estudo mostrou a redução das emissões de poluentes MP2,5 em São Paulo
no período de medidas de restrição social devido à pandemia de covid-19, em 2020.
Estes resultados estão de acordo com as observações reportadas na literatura sobre
os efeitos do isolamento e medidas de restrição social em centros urbanos. A maior
redução do EC em relação ao OC indica a menor influência das fontes de combustão e
maior contribuição de processos secundários. Apesar da redução do tráfego veicular
no período de estudo, as razões diagnósticas apontam que essa ainda foi a
principal fonte de emissão dos HPA.
Agradecimentos
Os autores agradecem à CAPES (CAPES PROEX-88887.624108/2021-00) e METROCLIMA
(Projeto 2016/18438-0), CNPq (Projeto 301503/20218-4); agradecemos o aluno Yendry
Parra pela coleta dos filtros.
Referências
ALVES, N. et al. Inflammation response, oxidative stress and DNA damage caused by urban air pollution exposure increase in the lack of DNA repair XPC protein. Environment International, v. 145, 2020.
CAUMO, S. E. S. et al. Physicochemical characterization of winter PM10 aerosol impacted by sugarcane burning from São Paulo city, Brazil. Atmospheric Environment, v. 145, p. 272–279, 2016.
DARROW, L. A. et al. Air pollution and acute respiratory infections among children 0-4 years of age: An 18-year time-series study. American Journal of Epidemiology, v. 180, n. 10, p. 968–977, 2014.
EPA. Review of Sunset Organic and Elemental Carbon (OC and EC) Measurements During EPA's Sunset Carbon Evaluation Project. 2019. Disponível em: < https://www.epa.gov/sites/default/files/2019-05/documents/sunset_epa-454r-19-005_1.pdf> Acesso em 28 de agosto de 2022.
GUAITA, R. et al. Short-term impact of particulate matter (PM2.5) on respiratory mortality in Madrid. International Journal of Environmental Health Research, v. 21, n. 4, p. 260–274, 2011.
KIM, K. N. et al. Effects of short-term fine particulate matter exposure on acute respiratory infection in children. International Journal of Hygiene and Environmental Health, v. 229, n. March, p. 113571, 2020.
LIU, F.; WANG, M.; ZHENG, M. Effects of COVID-19 lockdown on global air quality and health. Science of the Total Environment, v. 755, p. 142533, 2021.
MAGAZZINO, C.; MELE, M.; SCHNEIDER, N. The relationship between air pollution and COVID-19-related deaths: An application to three French cities. Applied Energy, v. 279, n. September, p. 115835, 2020.
PEREIRA, G. et al. Particulate pollutants in the Brazilian city of Saõ Paulo: 1-year investigation for the chemical composition and source apportionment. Atmospheric Chemistry and Physics, v. 17, n. 19, p. 11943–11969, 2017.
VASCONCELLOS, P. C. et al. Comparative study of the atmospheric chemical composition of three South American cities. Atmospheric Environment, v. 45, n. 32, p. 5770–5777, 2011.
