DESCRIÇÃO DOS DADOS EXPERIMENTAIS UTILIZADOS

Os dados referentes às amostras de partículas menores que 2,5 μm (PM2,5), utilizados neste

trabalho são disponibilizados na página eletrônica da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA, 2008). Esses dados são provenientes do estudo da qualidade do ar (Northern Front Range Air Quality Study) realizado em várias cidades do Colorado, EUA, por Watson et al. (1998). Watson et al. (1998) apresentam o relatório final do estudo, maiores informações dos receptores, dos perfis de fonte e das contribuições de fontes são apresentadas nos relatórios de Chow et al. (1998), Zielinska et al. (1998) e Fujita (1998), respectivamente.

Uma breve descrição do local, das técnicas de amostragem e dos métodos analíticos utilizados para determinação das concentrações compostos ou elementos químicos presentes nas amostras no ponto receptor e nas fontes estão apresentadas a seguir.

6.1.1 Receptor

6.1.1.1 Local de amostragem

O ponto de amostragem (receptor) está situado na cidade de Brighton, Colorado-EUA, próximo a capital do Estado de Denver (Figura 6.2). O local apresenta características de ambientes rurais, no qual as atividades ao redor do ponto receptor são, principalmente, agricultura e pastagem. O local possui algumas habitações próximas e um centro de distribuição da rede de lojas K-Mart. Devido a este centro de distribuição há muita movimentação de caminhões nas estradas de terra locais.

Estados Unidos

Denver

Brighton

COLORADO

6.1.1.2 Técnica de Amostragem

Watson et al. (1998) coletaram amostras de PM2,5 no período entre 18 dezembro de 1996 a 30

de janeiro de 1997. As amostras foram coletadas três vezes ao dia com durações diferentes: de 06:00 às 12:00, de 12:00 às 18:00 e de 18:00 às 06:00. Essas amostras com as concentrações e as incertezas das espécies encontram-se no ANEXO B.

No total de 69 amostras, 19 tinham a soma das concentrações das espécies maior que a concentração de PM2.5. Chow et al. (1998) comentam que os bons resultados dos métodos de

análises químicas para determinar as concentrações dos elementos devem ter a soma das concentrações das espécies (NO3-, SO4=, NH4+, OC, EC, Al, Si, P, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn,

Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, Zr, Hg, Pb) menores que a concentração de PM2,5. Nesta

dissertação optou-se por eliminar apenas as amostras que tiveram a soma das concentrações das espécies 20% maior que a concentração de PM2,5 (5 amostras), uma vez que 19 amostras

eliminadas seria um número representativo. Sendo assim, 64 amostras foram utilizadas nos modelos receptores. As 5 amostras eliminadas foram as: 18/12/1996 iniciada as 18:00; 2/1/1997 iniciada as 18:00; 18/1/1997 iniciada as 06:00; 19/1/1997 iniciada as 06:00; e 30/1/1997 iniciada as 18:00.

O equipamento utilizado na amostragem de PM2,5 foi um sistema de amostragem seqüencial

de filtros quartzo e teflon de volume médio (Bendix 240 ciclones, com eficiência de 50% no diâmetro de corte de 2,5 µm para a vazão de 113 l/min). O filtro de quartzo foi utilizado para determinar o carbono elementar, carbono orgânico e os íons (nitrato, sulfato e amônio), enquanto o filtro de teflon foi utilizado para determinar os outros elementos químicos (CHOW et al., 1998).

Watson et al. (1998) também analisaram os compostos orgânicos, todavia não foi utilizado nesta dissertação pois conforme Brown e Hafner (2005), espécies duplicatas não se ajustam ao modelo fatoração de matriz positiva, utilizou-se como representante dessas espécies o carbono orgânico. Espécies duplicatas são aquelas medidas por mais de um método de análise, como ocorre também com o enxofre e o sulfato.

6.1.1.3 Métodos de Análise

Os compostos químicos foram determinados nas amostras dos filtros de quartzo. Esses filtros foram analisados pelo método thermal/optical reflectance (TOR), cromatografia iônica (CI) e colorimétrico automatizado (CA). O método TOR determina o carbono elementar e carbono organico, o método CI determina o nitrato e o sulfato, e o método CA determina o amônio (CHOW et al., 1998).

Os filtros de teflon foram analisados pelo método x-ray fluorescence (XRF) para determinar os elementos químicos (CHOW et al., 1998).

6.1.2 Perfis das Fontes

Os perfis de fontes de PM2,5 de Brighton, utilizados nesta dissertação, são apresentados no

ANEXO C. Watson et al. (1998) agruparam essas fontes em 11 grupos: (i) veículos a diesel, (ii) veículos a gasolina desregulados, (iii) veículos a gasolina regulados com motor frio, (iv) veículos a gasolina regulados com motor estabilizado, (v) combustão de madeira macia, (vi) combustão de madeira dura, (vii) cozimentos de carnes, (viii) solos, (ix) sulfato de amônio, (x) nitrato de amônio e (xi) termoelétrica. Esses grupos são mostrados na Tabela 6.1 com os principais elementos químicos emitidos para cada grupo.

As fontes de emissão veiculares são separadas por tipos de combustíveis (diesel ou gasolina), condições de funcionamento (regulado ou desregulado) e temperatura de funcionamento do motor (motor frio ou estabilizado). As queimas de madeiras são referentes aos vários tipos de madeiras utilizadas em lareiras e fogões. A classificação das madeiras consiste em madeira dura e macia, que diferencia pela presença de ductos que transportam água, presente apenas nas madeiras duras. As fontes de cozimentos de carne são os diversos tipos de carnes utilizados na culinária (hambúrguer, frango e bife de carne). Já as fontes geológicas dizem respeito a solos e ressuspensão de solos. Os poluentes secundários, tratados como fontes, são formados a partir de reações atmosféricas dos óxidos de nitrogênio (NOx), do dióxido de

veiculares, termoelétricas e queima de madeira, já a amônia é produzida pelo uso de fertilizantes, criação de animais e queima de madeira.

Tabela 6.1 - Principais elementos químicos emitidos pelas fontes de Brighton

Grupos de Fontes Principais Poluentes

Diesel EC, OC, SO4=, S, NO3-, Cl,

Ca, Zn, Fe, K, Pb

Desregulado OC, EC, NO3-, S, SO4=, Ca, Fe, Cl, Zn, K, Pb

Veículos

Gasolina _{Regulado (motor}

frio e estabilizado)

OC, EC, Fe, SO4=, Si, S, Zn, Ca, Al, P, Cl, Mg, Na, NO3-, Pb, K, Cr, Cu, Br

Madeira Macia OC, EC, K, SO4=, Cl, NO3-,

NH4+, S, Si

Combustão de madeira em

lareiras e fogões _{Madeira Dura} OC, EC, K, SO4=, S, NH4+, Na, Cl, NO3-, Mg, P, Fe, Al, Rb, Si

Cozimentos de carne

OC, EC, K, S, Cl, Na, SO4=, P, Zn, Fe, Si, NO3-, Al, NH4+

Solos

Si, OC, Al, Fe, Cl, Ca, K, Na, SO4=, EC, Mg, S, NO3-, Ti, Zn, NH4+, Cu, Mn, Sr, P, Pb

Sulfato de amônio SO4=, NH4+, S

Nitrato de Amônio NO3-, NH4+

Termoelétrica

SO4=, Si, Al, EC, Ca, S, Fe, P, K, Ti, NH4+, Sr, Zn, Pb, Cl, Se, Mn, Zr, Cu, Cr, Br Fonte: Watson et al. (1998)

Nota-se na Tabela C.1, apresentada no anexo, que as fontes pertencentes ao mesmo grupo tem ínfima variação na composição das espécies nos perfis de fontes. Essa similaridade nos perfis, esbarra em uma das limitações do modelo balanço químico de massa (BQM), por isso Watson et al. (1998) testaram diversas fontes no modelo BQM e escolheram um representante de cada grupo para ser utilizado no BQM. Essas fontes foram: NWNSP para representar o grupo de veículos a gasolina regulados com motor frio, NWNSP2 para veículos a gasolina regulados com motor estabilizado, NWSM para veículos a gasolina desregulados, NWHDc para veículos a diesel, NMc para cozimentos de carnes, NWFSc para combustão de madeira macia, NWSHc para combustão de madeira dura, NRDC para solos, AMSUL para sulfato de amônio, AMNIT para nitrato de amônio e PCHCLC1 para termoelétrica.