b Outros equipamentos

No posto AVE foram também utilizados diversos equipamentos para medição de parâmetros atmosféricos. De seguida, são identificados os equipamentos e são abordadas algumas características relevantes sobre princípios de funcionamento e sobre a sua utilização (Tabela II.4).

O princípio de funcionamento utilizado pelo analisador de partículas (método β), após a passagem de ar por uma cabeça de pré-selecção (PM2,5 entre 1 de Julho e 13 de Dezembro de 2002; PM10 entre 16 de Dezembro de 2002 e 5 de Junho de 2003) inclui a deposição do

II-Parte Experimental

aerossol sobre uma fita (filtro de fibra de quartzo). Seguidamente, são emitidos raios ß de

baixa energia radioactiva, provenientes de uma fonte de 14C, através do aerossol

depositado. Estes raios são absorvidos por colisão com electrões, sendo o seu número proporcional à densidade. Assim, a absorção verificada é função da massa da matéria atravessada pela radiação, independentemente da sua natureza fisico-química. A determinação da radiação ß a jusante do depósito do aerossol é efectuada por um contador Geiger-Müller.

Tabela II.4. Outros equipamentos utilizados no posto de amostragem AVE.

Equipamento Considerações sobre utilização

Partícul

as Analisador de Partículas (método ß) Modelo: Environnement S.A. – MP101 M Período: Julho 02 – Junho 03 Tempo de leitura/ média: 3h/3h

Analisador de Carbono Negro (Etalómetro)

Modelo: Magee Scientific Company – AE-16 Periodo: Julho 02 – Dezembro 02 Tempo de leitura/ média: 10s/5min.

Gases

Analisador de Ozono Troposférico (O3)

Modelo: Environnement S.A. – O341M

Período: Julho 02 – Junho 03

Tempo de leitura/ média: 10s/15 min.

Analisador de Monóxido de Carbono

Modelo: Environnement S.A. – CO11M Período: Julho 02 – Junho 03 Tempo de leitura/ média: 10s/15 min.

Analisador de Óxidos de Azoto (NOx)

Modelo: Environnement S.A. – AC31M

Período: Abril 03 – Junho 03

Tempo de leitura/ média: 10s/15 min.

Analisador de Radão Período: Setembro 02 – Junho 04

Tempo de leitura/ média: 30min./30 min.

Mete

or

olo

gia

Estação Meteorológica (Velocidade e Direcção do

Vento, Temperatura Húmida e Seca, e Humidade Relativa

Modelo: Didcot TWS-042 _{Setembro 02 – Junho 04}

Tempo de leitura/ média: 10 s/15 min.

Medidor Radiação Global

Modelo: Philipp Schenk – Piranómetro tipo 8101 Medidor Precipitação

Modelo: Environmental Measurements LTD. - tipo

ARG100

“Datalogger”

Modelo: “Datataker” 50

Aquisição de dados meteorológicos

O etalómetro permite a medição de carbono negro em tempo quase real (Hansen et al., 1982). Tal como referido anteriormente, o carbono negro apresenta propriedades ópticas, sendo estas a base de operação deste equipamento. Assim, o método óptico utilizado baseia-se na medição da atenuação do feixe de luz transmitido através da amostra quando colhida sobre o filtro. A atenuação óptica é definida pela seguinte equação:

ATN = 100 ln Io

em que ATN corresponde à atenuação óptica; I0 corresponde à intensidade da luz

transmitida através do filtro sem depósito; e I corresponde à intensidade da luz transmitida através do filtro com depósito. O cálculo da concentração de carbono negro é efectuada a partir da variação da atenuação óptica. O aumento de ATN é proporcional ao aumento da carga de carbono negro sobre o filtro através da seguinte equação:

d(ATN)=σ [CN]V

A Equação II.2,

em que σ corresponde à atenuação específica da secção transversal do depósito do aerossol

no filtro (m2.g-1); [CN] corresponde à concentração de carbono negro (ng.m-3); V

corresponde ao volume de ar que passou pelo filtro (m3); e A corresponde à área do

depósito do aerossol colhido no filtro (cm2).

O princípio de funcionamento do analisador de O3 é baseado na absorção da radiação ultra- -violeta (UV) pelas moléculas de O3, através da Lei de Beer-Lambert, apresentado na equação seguinte: [O₃]_ppm = _{α l ln}106 io i P_o P t t_o Equação II.3,

em que α corresponde ao coeficiente de calibração; l ao percurso óptico; i0 à energia UV

medida quando a amostra não contém ozono (passagem da amostra por um filtro selectivo de óxido de manganês); i corresponde à energia UV medida quando a amostra contém

ozono; Po corresponde à pressão atmosférica normal (101,3 kPa); P corresponde à pressão

atmosférica medida; to corresponde à temperatura normal (273 K); e t corresponde à

temperatura medida.

O princípio de funcionamento do analisador de monóxido de carbono é baseado na absorção da radiação infra-vermelha (IV) pelas moléculas de monóxido de carbono, através da Lei de Beer-Lambert, apresentado na equação seguinte:

[M.Carbono]_ppm = _i o i 1- iro i_r α Equação II.4,

em que α corresponde ao coeficiente de calibração; i corresponde à energia do sinal IV na

janela de medida com a absorção de monóxido de carbono; io corresponde à energia do

II-Parte Experimental

energia do sinal IV na janela de referência sem a absorção de monóxido de carbono; e ir

corresponde à energia do sinal IV na janela de referência com a absorção de monóxido de carbono. Interessa referir que o feixe de IV ao passar através da câmara óptica é temporariamente separado em três feixes diferentes devido a um pulsador (roda de correlação). Cada um destes feixes origina um sinal electrónico, o qual se relaciona com a medição efectuada (sinal zero → célula opaca; sinal de medida → célula vazia; sinal de referência → célula cheia com monóxido de carbono). A concentração de monóxido de carbono da amostra é calculada através da medição da intensidade de luz infra-vermelha absorvida por esta. A utilização do pulsador justifica-se devido à necessidade de eliminar as interferências causadas por gases que absorvem radiação numa zona muito próxima da do monóxido de carbono.

O princípio de funcionamento do analisador de NOx baseia-se na reacção fotoquímica que ocorre entre NO e O3, a qual leva à formação de uma molécula excitada de NO2. Esta molécula de NO2 volta ao seu estado mais estável, através da emissão de radiação, produzindo um sinal eléctrico, o qual é linearmente proporcional à concentração de NO (Equação II.5).

[NO]_ppm = α i _{Equação II.5,}

em que α corresponde ao coeficiente de calibração; e i corresponde à radiação emitida. Por sua vez, a concentração de NOx é medida através da passagem prévia da amostra por um

conversor de NO2 → NO de alta eficiência, de molibdénio, e a concentração de NO2 é

calculada pela diferença entre NOx e NO.

O analisador de radão utilizado durante toda a campanha foi construído pela Universidade de Heidelberg, na Alemanha. O princípio de funcionamento deste equipamento inclui a amostragem de ar atmosférico a um caudal constante e a recolha do aerossol atmosférico sobre um filtro de fibra de quartzo (QM-A Whatman Ref. 1851865). Este filtro está em contacto com um detector de radiação α, que mede a actividade dos produtos de

decaimento do radão 222 (222Rn) (T1/2 = 3,8 dias), nomeadamente o polónio 218 (218Po)

(T1/2 = 3 minutos) e polónio 214 (214Po) (T1/2 = 162 µsegundos).

Usualmente, efectua-se a medição do 222Rn, em ambientes interiores devido aos seus

efeitos na saúde humana. Mesmo assim, no ambiente exterior, é possível utilizar este gás nobre como marcador de massas de ar com origem continental, bem como, à escala

regional parameterizar, quantitativamente, variações diurnas da profundidade da camada de inversão (Levin et al., 2002).

De referir que o 222Rn é um dos produtos da série de decaimento do 238U, que é um

composto vestigial no solo. Comparativamente à superficial continental, as áreas oceânicas

emitem quantidades negligenciáveis de 222Rn (Levin et al., 2002).

Os produtos de decaimento de vida curta do 222Rn (218Po e 214Po) são metais e,

consequentemente, imediatamente após a sua produção, aderem a partículas sub- -micrométricas, sendo então possível determinar as suas actividades.

O piranómetro é um instrumento utilizado para medir o fluxo radiativo no comprimento de onda entre os 0,3 e os 3,0 µm. Este intervalo inclui a radiação visível, ultra-violeta e infra- -vermelha do espectro solar, sendo esta correspondente à radiação global. Este equipamento apresenta doze secções pintadas, alternadamente, com uma coloração preta (absorve radiação) e uma coloração branca (reflecte radiação). Quando expostos à radiação solar, os sectores pretos são mais aquecidos que os brancos, sendo essa diferença de temperatura determinada por um termopar, o qual transmite um sinal eléctrico ao “datalogger”.

O princípio de funcionamento do medidor de precipitação inclui a passagem da água através de um funil e o seu encaminhamento para um recipiente. Este recipiente é substituído por um segundo recipiente, quando atinge o seu limite de capacidade de armazenamento (0,199 mm H2O). No instante em que decorre a troca do recipiente para armazenamento é transmitido um sinal eléctrico ao "datalogger". Este processo ocorre indefinidamente, desde que o evento de precipitação seja contínuo.

Todos os equipamentos utilizados foram sujeitos a calibração e manutenção, de acordo com as especificações dos fabricantes.

II-Parte Experimental