Sazonalidade do material particulado fino e black carbon no ar ambiente de Londrina/Paraná / Seasonality of fine particulate material and black carbon in the ambient air of Londrina/Paraná

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761

Sazonalidade do material particulado fino e black carbon no ar ambiente de

Londrina/Paraná

Seasonality of fine particulate material and black carbon in the ambient air of

Londrina/Paraná

DOI:10.34117/bjdv6n10-736

Recebimento dos originais: 20/10/2020 Aceitação para publicação: 01/11/2020

Débora Rejane Fernandes dos Santos

Mestre em Química pela UEL-PR Doutoranda em Química na UEL-PR

End: Rodovia Celso Garcia Cid, PR-445, Km 380 - Campus Universitário, PR, 86057-970 E-mail: deborarejaned@gmail.com

Igor Soares Mantovani

Mestrando em Química na UEL-PR

End: Rodovia Celso Garcia Cid, PR-445, Km 380 - Campus Universitário, PR, 86057-970 E-mail: igorsm843@gmail.com

Janaína Souza

Mestre em Química pela UEL-PR

End: Rodovia Celso Garcia Cid, PR-445, Km 380 - Campus Universitário, PR, 86057-970 E-mail: janaina_smc@yahoo.com.br

Maria Cristina Solci

Doutora em Química pela USP-SP

Professora Associada do Departamento de Química da Universidade Estadual de Londrina End: Rodovia Celso Garcia Cid, PR-445, Km 380 - Campus Universitário, PR, 86057-970

E-mail: solci@uel.br

RESUMO

Formado principalmente por processos de combustão incompleta de substâncias contendo carbono, o black carbon (BC) é um dos principais constituintes do material particulado atmosférico (MPA) que possuem efeitos adversos à saúde e ao clima. O presente estudo teve como objetivo investigar a variabilidade sazonal do BC associado ao MPA fino em local de tráfego em Londrina. As amostragens ocorreram às margens de uma rodovia, no período de maio de 2017 a julho de 2018 utilizando amostrador de alto volume. As concentrações de MP2,5 variaram de 0,6 a 328 μg m-3, com valor médio

de 35,4 μg m-3_{. Concentrações de BC variaram de 0,3 a 6,9 μg m}-3_{, com valor médio de 1,7 μg m}-3_.

Temperatura, precipitação, umidade relativa e radiação solar mostraram baixa correlação com BC. A variabilidade sazonal mostrou concentrações mais elevadas no período de baixa precipitação pluviométrica. Em comparação com estudos realizados foi possível observar a redução gradativa na concentração de BC em Londrina, onde a exaustão de veículos automotivos tem sido a principal fonte de emissão local e regional.

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ABSTRACT

Formed mainly by incomplete combustion processes of substances containing carbon, black carbon (BC) is one of the main constituents of atmospheric particulate matter (MPA) that has adverse effects on health and climate. The present study aimed to investigate the seasonal variability of BC associated with fine MPA in a traffic location in Londrina. Sampling took place near a highway, from May 2017 to July 2018, using a high-volume sampler. The concentrations of PM2.5 varied from 0.6 to 328 μg m -3_{, with an average value of 35.4 μg m}-3_{. BC concentrations ranged from 0.3 to 6.9 μg m}-3_{, with an}

average value of 1.7 μg m-3. Temperature, precipitation, relative humidity, and solar radiation showed a low correlation with BC. Seasonal variability showed higher concentrations in the low precipitation period. Compared with previous studies, it was possible to observe a gradual reduction in the concentration of BC in Londrina, where the exhaustion of automotive vehicles has been the main source of local and regional emissions.

Keywords: air pollution, atmospheric aerosol, soot.

1 INTRODUÇÃO

a atmosfera é uma mistura complexa de partículas e gotículas em suspensão gasosa, denominadas de material particulado atmosférico (mpa) (cheremisinoff, 2002).

As partículas de MPA são individualmente invisíveis a olho nu, contudo em concentrações elevadas, formam uma névoa que restringe a visibilidade e apresentam ampla gama de potenciais impactos ambientais incluindo alterações climáticas e efeitos ecológicos (BAIRD, 2012). As partículas dispersas na atmosfera advindas das mais diversas atividades antrópicas também tem sido foco de muitos estudos relacionados aos efeitos adversos à saúde (Alizadeh-Choobari et al. 2016; Ansari e Ehrampoush 2019; H. Li, Qin, e Feng 2017; Selokar et al. 2020; Xu et al. 2020).

O MPA é constituído por uma mistura de substâncias orgânicas e inorgânicas que variam em tamanho, forma e origem (Pooley e Mille 1999). A principal forma de classificação do MPA é pelo diâmetro aerodinâmico médio da partícula. As partículas grossas são as que possuem diâmetro entre 10 e 2,5 µm (MP10 e MP2,5) e as partículas finas apresentam diâmetro aerodinâmico menor ou igual a

2,5 µm (≤ MP2,5). Concentrações de MP podem variar local, regional e globalmente dependendo das

características climáticas, das fontes de emissão natural ou antrópica, das taxas de emissão e de dispersão, do transporte e remoção do ar (Fang et al., 2015). Dependendo do tamanho, as partículas podem atingir e depositar em diferentes regiões do sistema respiratório (WHO, 2006). As partículas finas são prejudiciais à saúde por estarem associadas a espécies químicas tóxicas e provocando danos como irritações, inflamações, câncer de pulmão e doenças cardiovasculares. Devido ao seu pequeno tamanho, podem acumular-se no trato respiratório humano e alcançar regiões mais distais. (Y. J. Li et al., 2017), (Shirmohammadi et al. 2017).

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 Um dos componentes importantes associado ao MPA é o black carbon (BC) que em escala global tem sido considerado um poderoso absorvente de radiação solar em ampla faixa espectral, sendo um contribuinte para o aquecimento global (Zheng et al. 2017). O termo black carbon tem sido usado para representar o constituinte carbonáceo do material particulado atmosférico e é definido (Petzold et al., 2013) como componente que absorve todos os comprimentos de onda da radiação solar presentes na troposfera. BC é formado durante a queima de combustíveis à base de carbono (W. Chen et al. 2020). As principais fontes de BC incluem emissões de veículos a diesel, aquecimento residencial utilizando carvão ou madeira e queima de biomassa a céu aberto, como florestas, gramados e resíduos agrícolas (Briggs e Long 2016). As partículas possuem aparência escura forte e variam em tamanho, mas geralmente são predominantes no MP2,5 e na fração ultrafina (inferior a 100 nm) (Ma e Birmili 2015).

Distinto de outras formas de carbono, BC apresenta a combinação das seguintes propriedades físicas: forte absorção em 550 nm (5 m2 g-1), é refratário (Tvap ≈ 4000 K), insolúvel em água e em solventes

orgânicos e possui morfologia de pequenas esferas carbônicas agregadas. Por imagens de microscopia eletrônica de transmissão é possível distinguir nas esferas, camadas grafíticas enrugadas formando uma “casca” ao redor de um interior (núcleo) amorfo (Brewer 2019). De acordo com a United States Environmental Protection Agency (US EPA, 2017), a queima de combustíveis sólidos (carvão e biomassa) e motores a diesel correspondem com cerca de 90% das fontes de emissão de material carbonáceo e o tráfego de veículos contribui com 19% das emissões. Com isso, estudos epidemiológicos têm apontado o BC como indicador de poluição (Van den Hove et al., 2020). Estudos mostram que a maior concentração de BC está na fração mais fina do MPA, (Segalin, Gonçalves, e Fornaro, 2016); que atingem as porções inferiores do trato respiratório e apresentam associações a problemas de saúde cardiovasculares (Yamineva e Liu, 2019). Em virtude do diminuto tamanho, as partículas de BC possuem grande área de superfície que pode absorver e/ou adsorver uma variedade de substâncias de alta toxicidade, além de permanecerem por dias a semanas suspensas na atmosfera (Ozdemir et al., 2014). BC pode causar impactos no clima, pois interage com a radiação solar e pode modificá-lo inadvertidamente pelo aumento do número de pequenos cristais de água enquanto diminui a produção de chuva (Lack, et al., 2014).

Associado às condições de tráfego, o BC tem mostrado fortes relações com fatores meteorológicos (velocidade vento, temperatura, umidade relativa) inferindo suas concentrações em escalas de tempo diurnas e sazonais de acordo com as características de área do estudo (Şahin et al., 2020).

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 Portanto, a determinação do perfil sazonal de MP2,5, BC e a verificação de fontes são de grande

importância para o inventário de dados, de modo a contribuir para ações de melhoria da qualidade do ar. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo investigar a distribuição sazonal de MP2,5 e BC em

área urbana de Londrina, em ambiente impactado pelas emissões provenientes da crescente frota veicular.

2 METODOLOGIA

2.1 LOCAL DE AMOSTRAGEM

Polo de destaque em desenvolvimento estadual e regional, Londrina é a segunda cidade mais populosa do estado do Paraná, estimada em 575.701 habitantes, sendo a quarta em população na região sul do Brasil (IBGE, 2020). Segundo a classificação climática de Köppen, o clima predominante é o subtropical úmido (Cfa). Londrina é um importante centro urbano, econômico, industrial, financeiro, administrativo e cultural. O município consta com frota veicular de 398,424 em circulação (censo de 2018) ocupando a segunda posição no ranking do estado (IBGE, 2020).As amostragens ocorreram no pátio de edificação do Sistema de Arquivo (SAUEL) da Universidade Estadual de Londrina situado na Rodovia Celso Garcia Cid, PR 445 km 378, importante via que atravessa o município de norte a sul com coordenadas (23°20'10.8"S 51°11'06.1"W). O local tem como fonte principal de MP, o tráfego de veículos automotivos (figura 1).

Figura 1: Vista aérea do local de amostragem na cidade de Londrina-Paraná, Brasil.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 2.2 AMOSTRAGEM DE MPA FINO (≤ 2,5 µm)

A amostragem de MPA fino foi realizada utilizando o amostrador de alto volume (Hi-vol MP2,5

- Energética, Brasil) operando na vazão de 67,8 m3 h-1. As amostras foram coletadas em filtros de fibra de quartzo (Whatman–QMA, 203 x 254 mm) por 24 horas, a cada três dias, durante o período de maio de 2017 a julho de 2018. Dados meteorológicos foram obtidos no Sistema Meteorológico do Paraná (SIMEPAR).

2.3 DETERMINAÇÃO DE MPA E BC

Antes da amostragem, os filtros de fibra de quartzo foram submetidos à temperatura de 450ºC por 4 horas em mufla (Vulcan A-550) para retirada de possíveis contaminantes orgânicos (Shah et al. 2012). Em seguida foram colocados no dessecador em sala com temperatura e umidade controladas por 24 h para remoção de umidade. Durante o período foram mantidas a temperatura de 24 ± 3ºC e umidade relativa de 30 ± 2 %. Os filtros foram pesados em balança ultra analítica (Mettler Toledo, Modelo AX26) com precisão de 1,0 µg, embalados em papel alumínio e armazenados até amostragem. Após amostragem, os filtros carregados com MPA foram retirados dos amostradores, embalados em papel alumínio e transportados para o laboratório. Permaneceram na sala em condições controladas por 24 h sendo a seguir pesados. Após a pesagem, os filtros foram envolvidos em papel alumínio, embalados em sacos plásticos, vedados e armazenados à temperatura de -20ºC até a análise. Para verificação da qualidade amostral foram realizados testes de branco de campo durante todo o período de medições. A determinação do branco de campo consistiu em transportar um filtro limpo até o sítio de amostragem e levá-lo de volta ao condicionamento para pesagem. A massa de MPA foi calculada pela diferença de massas dos filtros.

Para medidas de BC utilizou-se um refletômetro modelo EEL 43D (Smoke Stain Reflectometer Difusão Systems, Reino Unido) como medida de absorção de luz. A técnica consiste em colocar o filtro amostrado sobre uma placa que recebe emissão de luz e atinge a célula fotovoltaica. Quanto maior a intensidade da luz refletida, maior a refletância da superfície e maior a energia (potencial elétrico) gerada pela célula. Este sinal elétrico, gerado pela luz refletida, é diretamente proporcional à refletância da superfície medida. O sinal elétrico é enviado ao medidor onde é eletronicamente processado e mostrado no display digital (Dotse et al. 2012).

Para cada amostra, cinco pontos diferentes do filtro foram analisados e o valor médio foi calculado de acordo com a equação 1 (Hetem, 2014) para obtenção da concentração de BCe (black

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 carbon equivalente) em µg m-3. Os parâmetros de calibração foram redefinidos a cada dez leituras com ajuste do padrão branco para 100% de refletância.

BCe = (0,3724) 𝑒

5,52 − 0,51

ln(𝑅) 𝑒0,84 ln(𝑅) _(𝐴)

𝑉 (eq. 1)

Sendo:

BCe é a concentração de black carbon equivalente em µg m-3 R é a refletância em %

O valor de 0,3724 equivale à proporção entre o carbono elementar e o carbono total. A é a área do filtro em cm2

V é o volume de ar amostrado em m3

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 DESCRIÇÃO METEOROLÓGICA E CONCENTRAÇÕES

Apesar de as atividades antrópicas serem consideradas as maiores fontes de contribuição da poluição atmosférica, quando associadas às variáveis meteorológicas como temperatura, velocidade dos ventos, umidade e índice de precipitação, podem alterar os valores de concentração de MP2,5

(Tomaz et al., 2017). A figura 2 apresenta os dados meteorológicos fornecidos pelo SIMEPAR calculados a partir das médias diárias para o período de amostragem. A precipitação apresentou maior variabilidade média de 12,8 mm em janeiro de 2018 (período chuvoso). Temperaturas inferiores foram observadas nos meses de maio, junho, julho de 2017, média mensal de 14 a 17°C, sendo mais elevadas para o mesmo período em 2018, com temperatura média mensal entre 14 a 24ºC, contribuindo com taxa elevada 86% de umidade relativa em todo o período estudado, enquanto a velocidade dos ventos não apresentou mudanças significativas e a radiação solar foi mais intensa em 2018. De acordo com a classificação climática, Londrina experimenta duas estações bem definidas, ou seja, período úmido (março a agosto) e seco (setembro a fevereiro).

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Figura 2: Variáveis meteorológicas (temperatura, umidade relativa, precipitação, velocidade dos ventos e radiação solar) observadas durante o período de maio 2017 a julho de 2018.

ma i/17 jun/ 17 jul/1 7 out/1 7 nov/ 17 dez/ 17 jan/ 18 fev/ 18 ma r/1 8 abr/1 8 ma i/18 jun/ 18 jul/1 8 14 16 18 20 22 24

26 Temperatura ؛C Umidade relativa %

Precipitaçao mm Velocidade dos ventos Km/h Radiaçمo solar W m-2 T e mp e ra tu ra ° C 0 100 200 300 400 500 R a d ia cça o so la r W m -2 Fonte: SIMEPAR

As concentrações em massa (média mensal), BCe e a fração de BCe presente no material particulado obtidas durante o período de estudo estão resumidas na tabela 1.

Tabela 1. Concentrações mínima, máxima e média mensal de MP2,5 e contribuição percentual de BCe (µg m-3) no MP em

Londrina/PR (maio de 2017 a julho de 2018)

Período Concentração (µg m-3₎

Mínima Máxima Média (SD) BC ± SD

m 3₎ Fração BC (%) Mai/17 5,3 13,6 9,4 (±) 3,7 2,4 (±) 1,2 ,4 (±) 1,2 1.,21,2 1,2 0,9 1,1 0,2 0,4 0,3 0,7 0,7 0,7 2,3 1,2 0,9 26 Jun/17 1,2 25,0 13,9 (±) 7,0 2,3 (±) 1,2 17 Jul/17 3,2 70,8 31,6 (±) 27,4 2,0 (±) 0,9 6 Out/17 3,4 328,4 203 (±) 103,8 1,4 (±) 1,1 1 Nov/17 5,2 46,9 29,0 (±) 13,3 0,9 (±) 0,2 3 Dez/17 4,7 61,1 17,7 (±) 19,5 1,1 (±) 0,4 6 Jan/18 6,4 41,3 14,3 (±) 10,2 0,9 (±) 0,3 6 Fev/18 13,0 98,4 53,7 (±) 29,9 1,1 (±) 0,7 2 Mar/18 6,8 140,8 43,5 (±) 40,8 1,1 (±) 0,7 3 Abr/18 6,0 15,3 11,3 (±) 3,2 1,6 (±) 0,7 14 Mai/18 19,8 53,5 28,3 (±) 18 3,9 (±) 2,3 14 Jun/18 4,7 220,6 56,9 (±) 91,7 2,4 (±) 1,2 4

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 A concentração de MP2,5 variou de 0,6 a 328 μg m-3, com valor médio de 35,4 μg m-3 ao longo

de todo período amostrado. A menor concentração ocorreu em julho de 2018 e maior valor em outubro de 2017 sendo observada, também a maior concentração média nas amostras obtidas no ano de 2017. Resultados semelhantes foram encontrados em estudo realizado em cidade de porte médio (São José do Rio Preto, São Paulo, Brasil) para concentração de MP2,5, cuja valor encontrado foi de 38,1 e 26,3

μg m-3_{para os meses de abril e maio de 2017 respectivamente (Franzin et al. 2020). Valores médios}

inferiores a este estudo foram observados por (de Paula Ribeiro et al. 2020) em Duque de Caxias, Rio de Janeiro, RJ com níveis de MP2,5 identificado de 11,6 μg m-3. O perfil de distribuição das

concentrações pode estar associado às características do local de estudo que integra, como fontes de emissão, área residencial, estacionamento anexo a um shopping, além do intenso tráfego de veículos na rodovia e em avenidas no entorno do local de coleta. As medidas mostraram que 30% dos valores observados estiveram acima do limite estabelecido pelo CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente, 2018) que tem como referência os valores recomendados pela OMS, (Organização Mundial de Saúde, 2011) sendo o valor máximo para exposição em 24 horas de 25 μg m-3_.

Na sequência, a figura 3 mostra a variabilidade das concentrações de BCe distribuídas diariamente em cada mês amostrado. O conjunto de dados foi estabelecido de modo a obter informações sazonais durante o período representando as estações seca com baixa precipitação (março, abril, maio, junho e julho) e estação úmida com eventos elevados de precipitação (outubro, novembro, dezembro, janeiro, fevereiro). Nos meses de agosto e setembro de 2017 não foram obtidas amostras devido a falhas mecânicas no equipamento. A concentração mínima em 2017 foi de 0,5 µg m-3 (dezembro) e máxima de 4,8 µg m-3_{(novembro) com média de 1,85 µg m}-3. _{No ano de 2018 a variação} foi de 0,3 µg m-3 _{(janeiro) a 6,9 µg m}-3 _{(maio) com média de 1,59 µg m}-3_{. Um pico substancial foi} identificado no mês de maio, quando o período de chuvas cessa e incêndios acidentais ou provocados tornam-se frequentes, ocasionando aumento da concentração de poluentes na atmosfera.

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Figura 3. Concentração diária (µg m-3_{) de BCe no MP}

2,5 amostrado em Londrina/PR (maio de 2017 a julho de 2018).

Ma io Ju nh o Ju lho Ou tub ro No ve mb ro De ze mb ro Ja ne iro Fe ve reiro Ma rço Ab ril Ma io Ju nh o Ju lho 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 C o n ce n tra ça o µ g m -3

Na figura 4 apresenta um gráfico de caixa é representado pelas concentrações mensais de BCe com valores mínimo, máximo, média e mediana para o período de estudo.

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Figura 4: Boxplot das concentrações mensais de BCe para amostras obtidas com amostrador de grande volume, no período de maio de 2017 a julho de 2018 representados pelos percentis 25, 50 e 75 junto aos valores médios ( ).

É possível observar as concentrações de BCe mais baixas a partir dos meses que antecedem o verão (novembro de 2017 a março de 2018) onde ocorrem maiores volumes de precipitação, sendo representado pelas medianas inferiores com valores iguais a 0,8 µg m-3_{. As concentrações começam a} aumentar gradativamente de fevereiro a abril, período de transição entre estação úmida (chuvosa) e estação seca com valores de mediana de 1,4 a 1,7 µg m-3_{. Concentrações medianas mais elevadas foram} observadas no final do outono e início do inverno (maio 2,4 µg m-3_{), (junho 2,3 µg m}-3_{), (julho 2,0 µg} m-3_{). Em 2017 e 2018 para o mesmo período as medianas foram 3,9, 24 e 1,8 µg m}-3_{respectivamente.} As concentrações de BCe mais elevadas para o inverno (período seco) exprimem resultados condizentes com estudos realizados em várias partes do mundo (X. Chen et al., 2014; Kasumba e Holmén, 2018; Ravi Kiran et al., 2018; Singh et al., 2018; Tiwari et al., 2013). O ponto mais importante e relevante para concentrações de BC está relacionado às fontes antrópicas como a exaustão de combustíveis emitida do tráfego veicular associadas às como, a velocidade dos ventos que tendem a ser mais calmos no inverno, o qual desempenha um papel importante na distribuição de partículas suspensas na atmosfera(Peralta et al. 2019)

A figura 5 e 6 apresentam as rosas dos ventos observadas durante o período de amostragem. Em 2017, os dados indicam que os ventos foram predominantes da direção noroeste com 29% dos dias, da direção norte com contribuição em torno de 16% e a velocidade dos ventos com valores de 0,1 a 7,0

0 3 6 9 julho junho m aio abril m arç o fev ereiro janeiro dez em bro nov em bro out ubro julho junho m aio CO nc en tr aç ao µ g m -3

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 m s-1. Em 2018 os ventos foram predominantes do noroeste com 23% dos dias, da direção norte com contribuição em torno de 8%, enquanto a velocidade dos ventos variou de 0,5 a 3,6 m s-1.

Figura 5. Rosa dos ventos para período de 01 de maio a 31 dezembro de 2017 em Londrina/PR.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p. 84069-84086, oct. 2020. ISSN 2525-8761 A tabela 2 traz correlação de Pearson para as concentrações em massa e BC para com as variáveis meteorológicas. No presente estudo, os dados de meteorologia (temperatura, umidade relativa, radiação solar) mostraram pouca ou quase nenhuma associação em relação à concentração de BC para todo período amostrado.

Tabela 2: Correlação de Pearson para concentração massa, BC e variáveis meteorológicas.

C.(µg m-3) Temperatura Umidade Velocidade

Vento Precipitação BC µg m -3 C.(µg m-3) 1,00 0,15 0,05 0,07 -0,08 -0,11 Temperatura 1,00 -0,51 -0,22 -0,07 0,34 Umidade 1,00 0,20 0,31 -0,32 Velocidade Vento 1,00 0,58 -0,12 Precipitação 1,00 0,23 BC µg m-3 _1,00

Os dados observados expressaram no geral correlações negativas com a velocidade do vento, pois ventos com baixa intensidade diminuem a dispersão de poluentes, contribuindo com maior concentração de BC. Resultado semelhante foi relatado por (Tiwari et al., 2013) sugerindo que a maior contribuição de BCe é proveniente de fontes locais que com baixa velocidade do vento podem se acumular. Nesse estudo, uma correlação negativa fraca também foi observada para a umidade relativa, e positiva para precipitação. Estudo realizado por(Kucbel et al., 2017) mostrou correlação negativa forte com BC e temperatura, nenhuma correlação entre precipitação e correlação moderada positiva entre umidade relativa. (Bibi et al., 2017) encontrou correlações inversas para todas as variáveis. Um estudo realizado em área urbana (Bhat, Romshoo e Beig, 2017), a umidade relativa apresentou forte correlação positiva indicando influência dessa variável na concentração de BC e sua variabilidade, sendo a precipitação de fundamental importância já que atua na remoção de partículas na atmosfera por meio de processo de deposição úmida. Estudos por meio de dados estatísticos realizados por (Pandey, Kim, e Brown 2011) indicaram que a umidade relativa esteve negativamente correlacionada com a concentração de BC, independente da variação sazonal, sugerindo que a deposição úmida ajuda a reduzir os poluentes no local. Relataram ainda que o transporte de concentração de BC pode ser conduzido verticalmente ou horizontalmente por longas distâncias, considerando que seu tempo de residência na atmosfera pode ser de uma semana ou mais quando se trata de MPA fino por conta da inércia (Pandey, Kim, e Brown 2011).

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3.2COMPARAÇÃODACONCENTRAÇÃODEBCE COMOUTROSESTUDOS

A tabela 3 apresenta um breve estudo histórico das concentrações de BCe medidas em diferentes pontos de Londrina e outras cidades brasileiras relatados na literatura e comparados com valor encontrado no presente estudo. No período de 2013 a 2014, (Piracelli, et al., 2020) avaliaram as emissões de BCe na fração fina do MP em condições reais de pavimentação em rodovia intermunicipal, um dos estudos pioneiro, em que a concentração média foi de 3,4 µg m-3. Outro trabalho desenvolvido (Targino e Krecl 2016) em área urbana de Londrina buscou investigar a distribuição espacial BCe no MP2.5 e encontrou concentração média de 3,6 µg m-3, inferindo que as concentrações de BCe encontram-se associadas a alta densidade de tráfego. Em 2015, (Targino et al. 2016) avaliaram vários pontos com auxílio de bicicleta instrumentada percorrendo uma distância de 215 km e encontraram valores de BCe que atingiu concentração media de 8,1 µg m-3, sendo o maior valor encontrado nos estudos realizados em Londrina, além disso observaram grande variabilidade espacial com as concentrações positivamente correlacionadas com o tráfego. Para o presente estudo o valor médio obtido foi de 1,7 µg m-3, valor este inferior aos estudos anteriores realizados em Londrina, porém apresentou valor semelhante ao estudo realizado em São Paulo por (de Miranda et al., 2019) conforme indicado na tabela 3, em 2016. Revela que em área urbana as concentrações foram maiores em comparação com área de estudo que possui tráfego intenso de veículos. A maior concentração observada em Londrina foi em 2013 com uma concentração de 8,1 µg m-3, valor semelhante encontrada em São Paulo em 2017. Em geral, as concentrações foram decrescendo ano a ano, sendo maiores no outono e inverno. O inventario de dados das concentrações de BCe registrados em Londrina mostra um aumento gradativo e significativo entre o período de 2013 a 2016, no entanto, (Krecl et al. 2018) encontrou valor inferior em 2016 (2,55 µg m-3), resultado que pode ter sido influenciado pelo período de amostragem ocorrido na estação de chuvas. Recentemente, Krecl et al. (2019) realizaram medições de BC no centro urbano de Londrina no inverno e detectaram concentração média de 7,1 µg m-3, sugerindo por meio de regressão linear múltipla que o tráfego de veículos pesado foi o contribuinte mais significativo.

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Tabela 3. Comparação das concentrações de BC com estudos realizados em Londrina/ PR e outros municípios brasileiros Local Monitoramento Período de estudo Concentração (média

BCe µg m-3) Referências Londrina PR Rodovia intermunicipal 20 a 29/09/2013 03 e 11/04/2014 3,4 (Piracelli et al. 2020)

Londrina PR Centro urbano 05 a 25/11/2014 3,6 (Targino e Krecl 2016)

Londrina PR Centro urbano 13/03 a 28/04/2015 8,1 (Targino et al. 2016)

Londrina PR Centro urbano 26/01 a 07/03/2016 2,55 (Krecl et al. 2018)

Curitiba PR Estrada, rotas predefinidas

01 a 14/08/2016 7,09 (Krecl et al. 2019)

São Paulo SP Campus Universitário (próximo rodovia) 01/11/2014 a 30/11/15 1,87 (de Miranda et al. 2019)

São Paulo SP Centro urbano 08/2017 8,5 (Targino et al. 2018)

Londrina PR Rodovia urbana 05/2017 a 07/2018

1,7 Este estudo

4 CONCLUSÃO

No presente estudo, as concentrações de MP2,5 e BCe foram investigadas em uma importante

via com intenso tráfego de veículos automotivos na cidade de médio porte, Londrina, durante o período de maio 2017 a julho de 2018. Os dados obtidos apresentaram elevadas concentrações de partículas finas dispersas na atmosfera. A variabilidade de partículas de MP2,5 apresentou média total de 35,4 μg

m-3_,_{as quais possuem quantidades significativas de material carbonáceo, BCe, que foram observadas}

com valores médio de 1,7 μg m-3_{. Neste estudo as concentrações superiores foram observadas na}

estação seca com baixos índices de precipitação. A variabilidade encontrada nas concentrações sugere associações aos fatores climáticos como, a velocidade dos ventos que tendem a ser mais calmos no inverno, o qual desempenha um papel importante na distribuição de partículas suspensas na atmosfera. Observamos que a concentração de BCe apresentou redução de até duas vezes em relação a estudos anteriores realizados em diferentes pontos de Londrina, cujos estudos sugerem que a exaustão de veículos automotores são os principais contribuintes da poluição atmosférica urbana.

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