MONITORAMENTO DA POLUIÇÃO DO AR

A acurácia e a precisão dos estudos de poluição do ar dependem da qualidade do monitoramento. É na etapa de monitoramento que parte dos dados serão coletados para alimentar os modelos que objetivam representar a dinâmica da poluição atmosférica (CONGALTON; GREEN, 1999; WALLACE et al., 2009; JOLY; PEUCH, 2012). A implantação de uma infraestrutura para a coleta desses dados é justificada pelo fato de ser uma ferramenta de auxílio para as políticas de saúde pública, fornecimento de dados para ativar ações de emergências, acompanhamento de tendências, controle do processo poluidor, controle dos padrões de emissão, fornecimento de dados para o cálculo dos fatores de emissão e para o entendimento da exposição ao ar poluído. Essas justificativas levam a um objetivo principal, contribuir com as ações de promoção para o bem estar da população (AGUIAR et al., 2005).

1.1.3.1 Tipos de monitoramento

As opções para o tipo de monitoramento, assim como o tipo de equipamento para coleta dos dados, podem ser classificados em quatro categorias: passivos ou ativos (YANNOPOULOS, 2011; BHANGAR et al., 2013), fixos ou móveis (KOUSOULIDOU et al., 2013), automático (KUMAR et al., 2011; FERNANDO et al., 2012), biomonitoramento (SAYEGH, 2012; BUSTAMANTE et al., 2013) e monitoramento por satélite (KLOOG et al., 2012).

O monitoramento passivo é aquele em que ocorre pelo processo de difusão molecular, no qual o poluente atmosférico passa por uma camada estática ou por alguma membrana. O equipamento de amostragem, os amostradores, é caracterizado pela existência de uma superfície absorvente em que fica exposta ao ar por um certo período de tempo (hora, dia, mês). Após a exposição em campo, os amostradores são levados ao laboratório para determinação da concentração dos poluentes absorvidos. O método passivo é comum para determinação das concentrações de NO2, SO2, NH3 e O3 (ROADMAN et al., 2003; BHANGAR et al., 2013). Por

outro lado, o monitoramento ativo é aquele característico pela presença de um equipamento responsável pelo bombeamento do ar. O equipamento não fica somente exposto ao ar, como no monitoramento passivo. O ar bombeado pode ser coletado pelos processos de adsorção, filtração, difusão, reação ou por uma combinação desses processos. Os equipamentos de monitoramento ativo são comuns para as determinações das concentrações dos MP, SO2, NO2

Destaca-se que tanto os amostradores passivos, quanto os ativos, já foram utilizados para os estudos que buscaram avaliar a contribuição das fontes de poluição (MOODLEY et al., 2011; BHANGAR et al., 2013), os efeitos da poluição atmosférica (LEE et al., 2004; SOLOMON et al., 2011; CABALLERO et al., 2012), além das relações espaciais e temporais das variáveis em questão (GARCIA et al., 2010; DERAISME et al., 2011; RIVERA et al., 2012; PIRJOLA et al., 2012).

Em relação ao monitoramento fixo ou móvel, a diferença está na facilidade de mobilidade do equipamento. Alguns equipamentos necessitam de uma infraestrutura instalada no local para a realização do monitoramento, energia elétrica, grade de proteção etc. Nesses casos, o monitoramento é considerado fixo, pois seria inviável mover frequentemente os equipamentos juntamente com a infraestrutura. Já os equipamentos móveis, são passíveis de mobilidade nas áreas de estudo, o que contribui para as pesquisas que objetivam avaliar a relação espacial ou exposição individual (AGUIAR et al., 2005; WALLACE et al., 2009; FULLER et al., 2012). Os equipamentos móveis podem ser de grande ou de pequeno porte. Os de grande porte são conhecidos por estarem integrado a um conjunto de equipamentos, em um contêiner, por exemplo, e que podem ser transportados por um veículo automotor. Nesse caso, o contêiner é caracterizado como uma estação de monitoramento móvel (WALLACE et al., 2009). E quanto aos equipamentos de pequeno porte, podem-se citar os conhecidos como portáteis (KANG; KIM, 2012; KOUSOULIDOU et al., 2013). A característica dos equipamentos portáteis é que pode ser transportado por pessoas, o que abre a possibilidade de avaliar a exposição pessoal ao ar poluído (LEE et al., 2006; MENG et al., 2012). Destaca-se que alguns equipamentos passivos também possuem a característica de serem portáteis (CABALLERO et al., 2012; BHANGAR et al., 2013).

O desenvolvimento da tecnologia está possibilitando o surgimento de equipamentos que determinam a concentração dos poluentes atmosféricos de maneira automática. Com isso, a operação manual e de laboratório fica cada vez mais reduzida, pois alguns equipamentos já possuem a função de calcular a concentração dos poluentes e enviar os dados via internet. Já é comum encontrar essa função automática nos equipamentos móveis, sobretudo, os portáteis. Também, algumas estações fixas também podem ser compostas por equipamentos automáticos (METCALFE; DERWENT, 2005).

Conforme Kang e Kim (2012) os equipamentos automáticos podem fornecer medidas com resolução temporal relativamente alta, dia, hora, e até minutos. São utilizados princípios eletro- óptico para determinação da concentração do poluente. Esses princípios eletro-óptico podem

ser exemplificados como: como fluorescência, quimiluminescência, absorção de infravermelho, cromatografia gasosa.

O biomonitoramento é uma técnica que utiliza organismos vivos, os bioindicadores, para avaliar a qualidade ambiental do ar, da água, do solo (PANT; TRIPATHI, 2012; KÄFFER et al., 2012). Quanto à qualidade do ar, já foi testado com frequência e viu-se que é indicado o uso de plantas, liquens, fungos como bioindicadores da poluição atmosférica (PAOLI et al., 2012; SANTOS et al., 2012; ACHOTEGUI-CASTELLS et al., 2013; KHAVANIN et al., 2013).

O entendimento do monitoramento da qualidade do ar por satélite se baseia no conceito de sensoriamento remoto. Menezes et al. (2012) definem sensoriamento remoto como a ciência que avalia as interações da radiação eletromagnética com os materiais terrestres. Dentre esses materiais, citam-se os poluentes atmosféricos. Nesse sentido, a radiação eletromagnética emitida pelas partículas atmosféricas podem informar algumas características sobre o material, como por exemplo, o tipo e a concentração de material particulado de uma determinada área (CONGALTON; GREEN, 1999; HEIDEN et al., 2012).

Devido à limitação da resolução espacial dos primeiros satélites, a avaliação da poluição atmosférica por meio dos sensores presentes nos satélites era limitada somente às áreas grandes. No entanto, a partir da década de 90, com o desenvolvimento tecnológico mais intenso dos sensores e melhoria das características das plataformas (satélites), tornou-se possível a observação de pequenas áreas. Atualmente, já se têm satélites com resolução menor que 1 metro (BANZHAF; HÖFER, 2008; MENEZES et al., 2012; MOZUMDER et al., 2012).

Uma das vantagens do monitoramento por satélite é que pode suprir a cobertura das estações fixas a um custo mais baixo (BECHLE et al., 2013). Pesquisas têm utilizado com frequência os dados de ambos os tipos de monitoramento, estações fixas e satélites, para obter um melhor entendimento do comportamento espacial dos poluentes atmosféricos. Como exemplo, a Figura 3 apresenta o resultado de um estudo feito na região Nordeste dos EUA (New England), no qual mostrou que é possível avaliar a concentração do MP2,5 por meio de satélites. Um modelo misto

de regressão (mixed effects models) gerou como resultado um coeficiente de determinação (r2₎

igual a 0,83. Esse coeficiente é referente à análise do valor predito pelos satélites e do valor monitorado em campo pelas estações fixas na região de New England dos EUA (LEE et al., 2012).

Figura 3 - Distribuição espacial da concentração de MP2,5 na região nordeste dos EUA.

Fonte: Lee H. J. et al. (2012), com edição.

Outras pesquisas também destacaram a viabilidade do uso dos dados de satélites para os estudos de outros poluentes, como NO2 (BECHLE et al., 2013), aerosol (HU, 2009; MISHRA et al.,

2012), SO2 (MOZUMDER et al., 2012), CO2 (BAPTISTA, 2004).

Portanto, ressalta-se que os diversos métodos de monitoramento podem ser utilizados simultaneamente, ou isoladamente, conforme os objetivos e as limitações de cada estudo. As redes atuais de monitoramento dos grandes centros urbanos não necessariamente trabalham com um método. A rede da região metropolitana de São Paulo, por exemplo, é composta por equipamentos automáticos, equipamentos manuais, estações fixas e estações móveis, conforme dados da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB, 2013).

1.1.3.2 Redes de monitoramento

As redes de monitoramento são conhecidas como um conjunto de equipamentos de mensuração da poluição atmosférica instalados em um determinado lugar, que geram, processam e disponibilizam informações de forma contínua. Quanto à escala espacial de uma rede, pode ser desde a cobertura de um bairro, uma cidade, um estado, como de um país. Destaca-se, que as informações divulgadas pela rede são importantes para auxiliar na formulação de políticas públicas, como por exemplo, uma ferramenta de apoio para a regulação da qualidade do ar (ADEME, 2002; GOMES, 2010).

Devido ao elevado custo de implantação de uma rede, geralmente a operação fica sobre responsabilidade dos órgãos ambientais (ADEME, 2002). No Brasil, por exemplo, a CETESB, órgão do estado de São Paulo, opera a maior rede do país, composta por 83 estações fixas e móveis, além de equipamentos passivos, ativos, manuais e automáticos (CETESB, 2013). Em Brasília, a rede que ainda está no processo inicial de consolidação, o que a torna precária e de pouca representatividade para a região, é configurada com 7 estações fixas que possuem equipamentos ativos manuais (IBRAM, 2013).

Além de São Paulo e Brasília, poucos outros estados possuem uma rede de monitoramento. Cita-se o estado do Rio de Janeiro, rede operada pelo Instituto Estadual do Ambiente - INEA (INEA, 2013); o estado do Paraná, rede operada pelo Instituto Ambiental do Paraná - IAP (IAP, 2013); o estado do Rio Grande do Sul, rede operada pela Fundação Estadual de Proteção Ambiental - FEPAM (FEPAM, 2013); o estado de Minas Gerais, rede operada pela Fundação Estadual do Meio Ambiente - FEAM (FEAM, 2013). Esse cenário brasileiro resulta no desconhecimento das relações entre as fontes de emissão e qualidade do ar em uma escala nacional. Sobre uma análise geral do país, o Brasil ainda carece de uma rede consolidada, representativa e moderna (AGUIAR et al., 2005).

Contudo, há países em que a rede de monitoramento sobre a ótica nacional é bem estabelecida espacialmente, possui tecnologia avançada, além de ser representativa, como nos EUA (EPA, 2013b), Inglaterra (DEFRA, 2013) e China (AQICN, 2013).

A rede dos EUA é operada pelo órgão ambiental americano - United States Environmental

Protection Agency - EPA. O sistema de monitoramento é dividido em 9 regiões e atende as 300

maiores cidades dos EUA. A rede é composta por mais ou menos 5 mil estações que possuem equipamentos manuais e automáticos que monitoram os poluentes mais relevantes, como MP, SOx, NOx e O3. É divulgado para o público uma plataforma na internet na qual é possível ter

informações diárias, e até mesmo horárias, sobre as condições da qualidade do ar em toda a região monitorada (EPA, 2013b).

A região da Inglaterra é composta com mais de 300 estações de monitoramento configuradas com estações automáticas e estações manuais. Dessas, em torno de 200 estações são automáticas. O governo inglês iniciou o processo de implantação da rede em 1961, quase uma década após o evento histórico de inversão térmica ocorrido em Londres. O órgão ambiental inglês que opera a rede (Defra - Department for Environment Food and Rural Affairs) classifica as estações conforme a sua localização, ou seja, estações urbanas, suburbanas, rurais, tráfego de veículos e industriais (DEFRA, 2013). Especificamente em Londres, há um sistema tecnológico implantado na rede no qual permite que o cidadão londrino acesse pelo celular informações diárias sobre a qualidade do ar em cada região da cidade (LONDON KING’S COLLEGE, 2013).

Na China há uma rede de monitoramento composta com mais de 200 estações. As estações estão concentradas nas cidades que apresentam o nível de poluição atmosférica mais críticos, como Pequim, Shanghai, Hong Kong. Diferente da Inglaterra, na China a política de monitoramento de poluição do ar foi intensificada já a partir do século XXI. O sistema de monitoramento também oferece uma consulta online ao vivo referente a qualidade do ar (AQICN, 2013).

Por fim, destaca-se que o processo de consulta online das redes de monitoramento dos EUA, Inglaterra e China, por exemplo, é denominado como uma etapa dos sistemas atuais que operam com informações espaciais, conhecido como WebGis. O WebGis pode ser caracterizado como a ferramenta computacional que auxilia o processo de operação, processamento e divulgação das informações de uma rede de dados espaciais.