A Influência da Indústria em Meio Urbano Metodologia de Estudo
Sara Capela, Luísa Carrilho, Carlos Pedro Ferreira
RESUMO
A metodologia de avaliação da influência da indústria na qualidade do ar em meio urbano passa, entres outros aspectos, pela identificação dos factores que mais afectam a contribuição da actividade industrial nos valores medidos em áreas urbanas, nomeadamente com base na modelação da dispersão de poluentes emitidos para a atmosfera, e estimativa dos níveis de poluentes ao nível do solo.
Os valores estimados por modelação poderão ser comparados com valores validados de qualidade do ar, medidos em estações da Rede de Qualidade do Ar da Agência Portuguesa do Ambiente, ou em estações privadas pertencentes a unidades industriais ou a laboratórios públicos ou privados. A metodologia de análise dos resultados consiste na comparação, hora a hora, entre o valor estimado e o valor medido em cada estação de medição, tendo em conta as condições meteorológicas observadas. Esta análise permitirá determinar a fracção do valor medido que, em cada hora, corresponde à concentração estimada pelo modelo, resultante unicamente das emissões da unidade fabril.
Alguns aspectos influenciam significativamente os resultados quando se pretende analisar a contribuição da indústria para a qualidade do ar nas áreas urbanas, com destaque para a fiabilidade e representatividade dos dados introduzidos no modelo de qualidade do ar, as condições meteorológicas registadas, a topografia e uso do solo da envolvente, as emissões e condições de emissão, a distância das fontes à área urbana e as incertezas associadas ao modelo de dispersão e aos equipamentos de medição de poluentes pertencentes às Estações de Qualidade do Ar utilizadas para comparação com os dados estimados.
Todos estes aspectos poderão ser conhecidos ou estimados, possibilitando a selecção prévia da localização mais adequada para implantação de uma determinada unidade industrial. Este tipo de estudos reveste-se de particular relevância nos processos de Avalização de Impacte Ambiental e nos Instrumentos de Gestão do Território, nomeadamente a Avaliação Ambiental Estratégica, já que permite gerir o território de forma integrada face a todos os intervenientes e factores que determinam a evolução futura de um determinado meio urbano.
INTRODUÇÃO
A aplicação de modelos matemáticos de dispersão atmosférica às emissões provenientes de diversas indústrias, muitas das quais localizadas na envolvente de áreas urbanas, é prática corrente nos Estudos de Impacte Ambiental ou processos de licenciamento. Os estudos realizados permitem apurar o impacte das emissões das indústrias, existentes ou futuras, nas áreas urbanas mais próximas.
A metodologia de avaliação da influência da indústria em meio urbano passa, entres outros aspectos, pela identificação dos factores que mais afectam a contribuição da actividade industrial nos valores de qualidade do ar medidos em áreas urbanas.
A avaliação deve incidir sobre os poluentes primários, emitidos directamente pela instalação, ou secundários, formados posteriormente na atmosfera (Ozono), que estejam abrangidos pela legislação Portuguesa em vigor ou outras referências, como Directivas Comunitárias ou valores guia da Organização Mundial de Saúde, e que sejam medidos nas Estações de Qualidade do Ar, com equipamentos devidamente calibrados e com plano de manutenção estabelecido e cumprido.
APLICAÇÃO DOS MODELOS DE QUALIDADE DO AR
Os estudos de dispersão atmosférica aplicáveis à determinação da influência da indústria em áreas urbanas são realizados geralmente considerando um domínio de escala local, com domínios típicos de 15 a 20 km de extensão (225 a 400 km2 de área).
Contudo, uma indústria de dimensões relevantes também produz efeitos a uma escala regional, que pode atingir os 40.000 km2. A análise ao nível regional procura avaliar eventuais repercussões do impacte decorrente da exploração da indústria em meios urbanos mais distantes, no que diz respeito à poluição fotoquímica. Os poluentes NOX e O3 têm um papel interveniente na poluição fotoquímica, sendo portanto alvo de avaliação regional.
O modelo de escala local recomendado pela United States Environmental Protection Agency (US EPA) como modelo “regulatório” é o AERMOD. Este modelo é o mais
amplamente utilizado em estudos de dispersão atmosférica de escala local, sendo também o mais robusto e o que produz resultados mais consistentes. [1]
A nível de impactes regionais, podem indicar-se dois modelos, o CALPUFF - Long Range Transport Air Dispersion Model e o TAPM – The Air Pollution Model.
O Calpu! é um modelo 3D, não estacionário, recomendado pela EPA, aplicável a escalas da ordem das dezenas às centenas de quilómetros. Inclui as variações no espaço e no tempo das variáveis meteorológicas relevantes para o transporte e dispersão dos poluentes, bem como efeitos de remoção dos poluentes por deposição seca e húmida e transformações químicas, com possibilidade de previsão de formação de poluentes secundários. Tem a vantagem de poder simular em condições de terreno e campos de vento complexos, como os encontrados nas zonas costeiras, mas mantendo a capacidade de modelação para um ano de dados, o que facilita a comparação dos resultados com a legislação aplicável. Não possui, no entanto a capacidade de previsão da formação de ozono. [1]
O TAPM é um modelo desenvolvido pela CSIRO – Marine and Atmospheric Research, que inclui um módulo meteorológico de mesoscala, que permite a estimar dados meteorológicos para um determinado local, e um módulo de dispersão de poluentes, incluindo a formação fotoquímica de poluentes secundários, nomeadamente de ozono. O módulo meteorológico permite fazer o prognóstico de um ano de dados meteorológicos para um determinado local a partir da base de dados europeia do respectivo ano em estudo. [2]
DESCRIÇÃO DOS DADOS UTILIZADOS: EMISSÕES, METEOROLOGIA E QUALIDADE DO AR
Nos modelos matemáticos de dispersão atmosférica são introduzidos, sempre que possível, dados reais de emissão da indústria, produzindo resultados de concentração de poluentes que possibilitem a posterior comparação quer com valores resultantes de medições reais, e com os valores limite aplicáveis. Com vista à melhoria da representatividade dos dados utilizados opta-se, nos casos em que a informação se encontre disponível, por considerar a informação horária das emissões das fontes fixas existentes, baseada nas medições em contínuo efectuadas ao efluente. Nos casos em que essa informação não exista, são consideradas as emissões médias ou máximas das medições pontuais efectuadas durante o período de estudo.
Os dados meteorológicos horários inseridos no modelo devem coincidir com o período de emissões considerado. Sempre que possível é privilegiada a utilização de informação meteorológica local. Esta informação deve ser sempre obtida em fontes fidedignas, e ser
o mais representativa possível da realidade meteorológica do domínio em estudo. Por este motivo os dados meteorológicos horários inseridos no modelo devem ser enquadráveis na Normal Climatológica considerada representativa da região em estudo. Quer ao nível de emissões, quer ao nível de dados meteorológicos, é considerado no mínimo o período de um ano, de forma a abranger a sazonalidade meteorológica e a eventual variabilidade das emissões associadas à actividade antropogénica.
Para além das emissões, condições de emissão, e da meteorologia, outros factores têm um papel relevante na dispersão de poluentes, como os obstáculos próximos, o uso do solo e a topografia, devendo esta informação ser considerada pelo modelo para a estimativa das concentrações ao nível do solo.
No que diz respeito à qualidade do ar, as Estações de Medição são classificadas segundo o local de implantação. As estações podem ser de tráfego, industriais e de fundo. São também classificadas pelo tipo de ambiente/zona em que estão inseridas, podendo este ser do tipo urbano, suburbano ou rural. A área de representatividade de um determinado tipo de estação varia com a localização da mesma. Para uma estação de tráfego localizada num ponto crítico, por exemplo, a representatividade espacial pode ser inferior a 10 metros de raio. A área de representatividade específica de um determinado ponto de medição é de difícil determinação, requerendo a realização de medições extensas na envolvente da estação em estudo, ou a aplicação de modelos de dispersão baseados em inventários de emissão criteriosos. [3] [4]
Para os objectivos preconizados pelos estudos que pretendem apurar a influência de uma ou várias unidades industriais em meio urbano, a comparação entre valores estimados e valores medidos deve ser sempre efectuada em estações cuja área de representatividade seja alargada e alcance, no mínimo, a indústria em estudo e as restantes fontes consideradas na modelação.
INCERTEZAS ASSOCIADAS AOS VALORES ESTIMADOS E MEDIDOS
A aplicação dos modelos de qualidade do ar apresenta incertezas, quer ao nível dos dados de entrada, baseados na sua maioria em resultados de equipamentos de medição com uma incerteza associada (concentrações medidas nas fontes fixas e dados meteorológicos), quer ao nível das lacunas de informação, o que obriga a aproximações da realidade. Desta forma, pode afirmar-se que os modelos matemáticos de dispersão de poluentes têm uma incerteza significativa associada aos resultados que deve ser tida em conta na avaliação e análise efectuadas, sendo certo que os resultados obtidos poderão estar maximizados ou minimizados. Por esta razão, as aplicações passam, sempre que
existem dados disponíveis, por um processo de validação, bem como uma análise conservativa dos valores estimados.
O Decreto-Lei nº 111/2002 estipula os valores de incerteza/exactidão que devem estar associados aos valores estimados pelos modelos de dispersão de poluentes atmosféricos (Tabela 1).
Tabela 1 – Objectivos de Qualidade para a modelação indicados no Decreto-Lei nº 111/2002 [5] DECRETO-LEI Nº 111/2002 SO2 E NO2 (EXACTIDÃO) PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO (EXACTIDÃO) BENZENO (INCERTEZA) CO (INCERTEZA) Médias 1H 50-60% -- -- --Médias 8H -- -- -- 50%
Médias 24H 50% Ainda não definidas --
--Médias Anuais 30% 50% 50%
--Os dados de qualidade do ar medidos em contínuo nas Estações de Medição têm, à semelhança dos dados estimados, uma incerteza/exactidão associada aos equipamentos de medição, cujos valores máximos aplicáveis aos valores anuais se encontram legislados no Decreto-Lei nº 111/2002 (Tabela 2).
Tabela 2 – Objectivos de Qualidade para a medição em contínuo indicados no Decreto-Lei nº 111/2002 [5] DECRETO-LEI Nº 111/2002 SO2 E NO2(EXACTIDÃO) PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO E CHUMBO (EXACTIDÃO) BENZENO (INCERTEZA) CO (INCERTEZA) Exactidão 15% 25% -- --Incerteza -- -- 25% 15% Taxa mínima de recolha 90% 90% 90% 90% Período mínimo de amostragem -- --35% em meio urbano e em locais de tráfego 90% em meios industriais
--ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
A análise da relação Valor Estimado / Valor Medido deve ser feita hora à hora, conjuntamente com as condições meteorológicas observadas, para cada ponto de medição. Esta análise deve permitir determinar a fracção do valor medido que, em cada hora, corresponde à concentração estimada pelo modelo, resultante unicamente das emissões da unidade fabril em estudo.
• A caracterização da qualidade do ar do meio urbano em estudo; nomeadamente, se os valores medidos excedem ou não os valores limites legislados para o ar ambiente; • O inventário de emissões da área urbana, discriminado por tipo de fonte. Para tal, será
necessário efectuar um levantamento das principais fontes emissoras existentes na área em estudo. A APA disponibiliza uma base de dados com as emissões por concelho, relativas ao ano 2005, que poderá ser utilizada para este efeito;
• O tipo de representatividade espacial da Estação de Medição a ser estudada: tráfego, industrial ou de fundo. Nas Estações de tráfego será à partida mais visível o impacte sobre poluentes tipicamente de origem industrial, como o SO2, dado que a emissão deste poluente pelos veículos automóveis é considerada negligenciável. No caso de poluentes como o NO2, CO ou PM10 a contribuição de uma unidade industrial, em termos percentuais, poderá não ser tão elevada, se o tráfego verificado nas vias rodoviárias envolventes à estação for muito intenso. Por seu lado, a influência da actividade industrial junto de uma estação industrial poderá será muito elevada, se a indústria se localizar na envolvente próxima da estação. Contudo, a contribuição expectável em pontos de medição situados fora da área de influência da indústria é bastante menor, e os valores de medição serão, nesse caso, imputados maioritariamente à zona industrial onde se encontra inserido. As Estações de fundo são geralmente as mais favoráveis à verificação da influência da Indústria, dado não estarem fortemente afectadas por outras fontes, e apresentarem uma maior representatividade espacial;
• A representatividade e fiabilidade dos valores de emissão: A utilização de um factor de emissão variável ao longo do período analisado é preferível à utilização de um valor de emissão constante ao longo do ano. Os dados deverão ser medidos em equipamentos calibrados e sujeitos a uma manutenção periódica;
• A representatividade e fiabilidade do ano meteorológico considerado. Deve ser medido preferencialmente numa estação local, calibrada e sujeita a uma manutenção periódica, numa zona sem obstruções à livre passagem do ar, e com elevada representatividade espacial;
• A localização da indústria face à área urbana, no que diz respeito à direcção de vento dominante (direcção de vento que se fez sentir, no ano estudado, com maior frequência), assim como a velocidade de vento registada. Com a indústria localizada a montante da cidade (massas de ar provenientes da zona de implantação da indústria) e com velocidades de vento de intensidade fraca ou moderada, é expectável uma
contribuição significativa da actividade da indústria nos valores medidos nas estações de qualidade do ar. Por sua vez, com a instalação a jusante, ou com ventos calmos, será expectável que a actividade industrial pouco afecte a qualidade do ar em meio urbano;
• A topografia local. A topografia afecta o campo de ventos e a estabilidade atmosférica, e consequentemente a dispersão de poluentes. Numa área de relevo pouco acentuado será expectável que a pluma proveniente das fontes industriais se propague com maior facilidade até à área urbana mais próxima, contudo, com terreno de relevo mais complexo, pode acontecer que a pluma não chegue a atingir a população mais próxima, ou, se esta se encontrar num ponto elevado, seja pelo contrário bastante afectada pelas emissões da indústria.
CONCLUSÕES
Em síntese, no que toca à contribuição da indústria para a deterioração da qualidade do ar nas áreas urbanas, salientam-se alguns aspectos fundamentais que podem influenciar significativamente os resultados:
1. A qualidade do ar da área urbana resultante de outras fontes, nomeadamente, se os valores limite legislados são excedidos;
2. A fiabilidade e representatividade dos dados introduzidos no modelo de qualidade do ar, particularmente no que diz respeito às emissões das indústrias e aos dados meteorológicos;
3. As condições meteorológicas registadas. A meteorologia é um factor determinante na capacidade de dispersão do meio, nas reacções de transformação e de remoção dos poluentes da atmosfera, e no transporte dos poluentes para áreas afastadas das fontes emissoras;
4. A topografia da envolvente, com influência decisiva no percurso das massas de ar, e o uso do solo (com influência também na estabilidade da atmosfera e no processo de dispersão);
5. As emissões e condições de emissão. Para além dos valores de concentração no efluente, são particularmente relevantes os valores de velocidade de emissão, temperatura, pressão, e a altura de emissão;
6. A distância das fontes à área urbana;
7. As incertezas associadas ao modelo e aos equipamentos de medição de poluentes pertencentes às Estações de Qualidade do Ar.
A avaliação da influência da actividade industrial no meio urbano reveste-se de particular relevância nos processos de Avaliação de Impacte Ambiental e nos Instrumentos de Gestão do Território, que permitem efectuar avaliações prévias da adequação da localização de determinadas fontes emissoras face aos futuros receptores em meio urbano. Destes últimos, é particularmente relevante a Avaliação Ambiental Estratégica, na sua vertente de qualidade do ar, já que permite gerir o território com base no que existe e nas orientações para o futuro, de forma integrada face a todos os intervenientes e factores que determinam a evolução do uso do solo.
REFERÊNCIAS
[1] www.lakes-environmental.com [2] www.csiro.au
[3] www.qualar.org
[4] Larssen, S.; Sluyter, R.; Helmis, C., 1999, “Criteria for Euroairnet – The EEA Air Quality Monitoring and Information Network”, Agência Europeia do Ambiente
