Exercício de Intercomparação de PM 10 Atmosféricas Monte Velho 2006

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1 Exercício de Intercomparação de PM 10 Atmosféricas Monte Velho 2006 Amadora 2007

2 Ficha técnica: Título: Exercício de Intercomparação de PM 10 Atmosféricas Monte Velho 2006 Coordenação João Matos Agencia Portuguesa do Ambiente LRA Paula Quintino Álvaro Bandeira Marques Colaboração CCDR Alentejo Maria Augusta Campos Paulo Beliche Edição: Agencia Portuguesa do Ambiente Data de edição: Junho de 2007 Local de edição: Amadora Tiragem: 5 exemplares»2 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

3 Índice Geral Índice Geral 3 Índice de Figuras 4 Índice de Tabelas 5 Resumo 6 1 Introdução 7 2 Metodologia Caracterização do local de amostragem Equipamento utilizado 9 3 Resultados 11 4 Conclusões 13 Anexos 14 Bibliografia 16 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»3

4 Índice de Figuras Figura Figura Figura Figura Figura Figura »4 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

5 Índice de Tabelas Tabela Tabela Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»5

6 Resumo Tendo como objectivo o cumprimento da Directiva 1999/30/CE, realizou-se em Julho, Agosto, Setembro e Outubro de 2006 na Estação da Qualidade do Ar de Monte Velho, pertencente à rede da qualidade do ar da Comissão de Coordenação para o Desenvolvimento Regional (CCDR) do Alentejo, um exercício de intercomparação entre o método de referência gravimétrico (High-Vol) e um método automático contínuo de medição de partículas atmosféricas PM 10, com vista à determinação do factor de equivalência entre os dois métodos. No estudo levado a cabo, foi utilizado um método de medição em contínuo cujo princípio de funcionamento tem por base a medição da atenuação de radiação β, produzida por uma fonte radioactiva de carbono 14, quando na presença de partículas atmosféricas que foram recolhidas (amostradas) durante um determinado intervalo de tempo. Os resultados obtidos estabeleceram uma relação de equivalência entre o método de referência e o método automático dado por uma equação do tipo y=ax+b»6 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

7 1 Introdução De acordo com a Directiva 1999/30/CE do Conselho de 22 de Abril de 1999, transposta pelo Decreto Lei 111/2002 de 16 de Abril de 2002, os Estados Membros devem ter implementados, a partir de 19 de Julho de 2001, programas de monitorização de partículas atmosféricas PM 10. Esta informação deverá ser disponibilizada diariamente ao público e enviada, posteriormente, para a Comissão Europeia. Actualmente, existem diversos instrumentos que permitem determinar a concentração de partículas no ar ambiente. Estes equipamentos, podem ser divididos em dois tipos, os amostradores manuais ou gravimétricos, considerados de referência de acordo com a norma EN 12341, e os equipamentos automáticos, entre os quais se encontra o método de atenuação de radiação β. A Directiva 1999/30/CE considera válida a utilização por parte dos estados membros de qualquer método automático, desde que se demonstre que os resultados obtidos são equivalentes aos resultados provenientes do método de referência. O método de referência para a determinação de partículas baseia-se na Norma Europeia 12341, mas tem por base o documento CEN/TC264/WG6 Evaluation of the CEN field test procedure to demonstrate equivalency of samplig methods for the PM 10 fraction of suspended particulate matter with a reference sampling of methods for the PM 10, que estabelece a equivalência entre o método de referência gravimétrico e os métodos automáticos contínuos, de forma a determinar o factor de equivalência. A determinação da concentração de partículas atmosféricas pelo método de referência é mais dispendiosa e requer mais tempo do que o resultante dos métodos automáticos. A utilização esclusiva do métoddo de referência impossibilitaria a disponibilização da informação diária ao público, tal como o estabelecido na referida Directiva. A utilização de métodos automáticos permite esta disponibilização em tempo útil, no entanto atendendo aos diferentes princípios de funcionamento, características e propriedades dos equipamentos, os resultados obtidos em contínuo apresentam diferenças face ao método de referência. Estas diferenças têm que ser avaliadas através de exercícios de intercomparação e podem ser corrigidas recorrendo a factores de correcção assim determinados. Deste modo realizou-se na Estação da Qualidade do Ar de Monte Velho, em colaboração com a CCDR Alentejo uma intercomparação entre o método gravimétrico de referência coordenada pelo Laboratório de Referência do Ambiente e o método automático usado nesta estação. Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»7

8 2 Metodologia Para a demonstração da equivalência entre o método de referência gravimétrico para a determinação de partículas atmosféricas PM10 e os métodos contínuos automáticos, os estados membros recorrem à metodologia descrita no guia, Guidance to Member States on PM 10 Monitoring and Intercomparasions with the Reference Method. Nesta metodologia, é estabelecido que o número mínimo de valores validados para que possa ser estudada a equivalência de métodos é 30. Define-se também que a equivalência entre os métodos só se verifica caso se obtenha uma correlação entre os valores tal que R 2 0,8 e que os valores obtidos para a ordenada na origem deverão ser tais que b 5 µg/m 3. Os documentos que serviram de base a este ensaio de intercomparação não são muito restritivos quanto à metodologia a utilizar na determinação dos factores de correcção (K), sugerindo que a sua determinação tanto se pode basear em equações do tipo y=ax+b; y=ax, como na relação entre a média das concentrações dos instrumentos de referência e candidatos durante o período de estudo. A aplicação do guia para além de estabelecer os procedimentos para a demonstração de equivalência entre o método de referência e um instrumento candidato, permite avaliar as incertezas das medições para a verificação do cumprimento dos objectivos de qualidade estabelecido para as medições. A norma não permite avaliar se os objectivos de qualidade dos dados são atingidos. Numa fase posterior será feita essa avaliação em Para estabelecer a equivalência entre o método de referência e o instrumento candidato, um analisador por atenuação de rediação beta da marca Thermo, modelo FH 62 C14, realizaram-se amostragens de PM 10 entre Julho e Outubro de Caracterização do local de amostragem A intercomparação realizou-se na Estação de Monitorização da Qualidade do Ar de Monte-Velho/Santo André, pertencente à rede da qualidade do ar do Alentejo. Trata-se de uma estação rural regional, com influência de fundo. As coordenadas geográficas da estação são: Latitude: 38º04 37, Longitude: 8º A figura 1 ilustra a referida estação: Figura 1 Estação da Qualidade do Ar de Monte Velho, CCDR-Alentejo.»8 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

9 2.2 Equipamento utilizado Método de Referencia High-Volume Anderson com cabeça de PM 10 No presente estudo de intercomparação foi utilizado um amostrador gravimétrico de referência de alto volume (High- Vol) marca Greaseby Andersen, propriedade do Laboratório de Referência do Ambiente (LRA). Este equipamento tem uma cabeça de amostragem de PM 10 com uma configuração normalizada. O ar amostrado passa através de um filtro de fibra de vidro de dimensão 203 mm x 254 mm onde se depositam as partículas. A morfologia da cabeça de amostragem permite apenas a entrada de partículas de diâmetro inferior a 10 µm. A massa de partículas depositadas é determinada pela diferença de massa referente às pesagens do filtro após e antes da amostragem. Antes das pesagens, os filtros são sujeitos a um condicionamento prévio durante um período de 48 h, garantindo-se assim que as pesagens são efectuadas sempre nas mesmas condições de humidade relativa, cerca 50%. O amostrador ficou colocado ao nível do solo, encontrando-se a cabeça de amostragem a uma altura de 1,5 m. O caudal de amostragem debitado por este equipamento é cerca de 68 m 3 /hora. A figura 2 mostra o amostrador Hi-Vol, durante a amostragem em Monte Velho Figura 2 Amostrador gravimétrico de referência Hi-Vol colocado no exterior da Estação da Qualidade do Ar de Monte Velho, CCDR-Alentejo. Analisador candidato Analisadores em contínuo de partículas por atenuação de radiação β Os amostradores automáticos, existentes na Estação de Monitorização da Qualidade do Ar em Monte Velho da marca Thermo, modelo FH 62 C14 medem em contínuo a concentração de matéria partículada em suspensão (PM 10 e PM 2,5), usando o princípio da absorção da radiação beta (β) pelas partículas atmosféricas. O equipamento dispõe de uma fonte de C14; a concentração de partículas depositada no filtro é proporcional à atenuação de radiação β emitida por esta fonte e é detectada por um contador Geiger. O ar amostrado, é aquecido a uma tempertaura 8º C acima da temperatura ambiente garantindo-se assim que a humidade relativa é inferior a 60% na câmara de medida. O controlo da humidade é importante neste processo no entanto o aquecimento a que a amostra é sujeita pode conduzir a perdas dos compostos mais voláteis. Os dados obtidos por este equipamento foram referenciados à temperatura de 273 K, pelo que foi necessário corrigi-los para a temperatura 293 K de modo a poderem ser harmonizados de acordo com a Directiva 1999/30/CE do Conselho de 22 de Abril. Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»9

10 As tomas de amostragem dos analisadores automáticos com as respectivas cabeças de amostragem de PM 10 e PM 2,5 estão colocados do lado exterior da estação como estão representados na figura 4, a cerca de 5 metros. Verifica-se uma diferença de alturas de cerca de 4 metros das tomas de amostragem em relação ao amostrador de referência gravimétrico onde irão ser captadas as partículas atmosféricas. O amostrador de referência estará mais sujeito à influência dos efeitos da ressuspensão das partículas do solo e de outras que estão depositadas no solo pelo que podem influenciar os resultados. Não foi possível por indisponibilidade a instalação de um segundo amostrador automático de acordo com o Procedimento de Equivalência de Métodos Guindance to Member States on PM 10 Monitoring and Intercomparisons with the Reference Method do grupo de trabalho EC Working Group on Particulate Matter afim de avaliar o grau de homogeneidade de dois equipamentos candidatos resultantes. As amostragens consideradas referem-se a períodos de 24 horas. Figura 3 Analisadores automáticos Thermo, modelo FH 62 C14, usados da Estação da Qualidade do Ar de Monte Velho, CCDR Alentejo. PM 2,5 PM 10»10 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

11 Figura 4 Cabeças de amostragem de PM10 e PM 2,5 dos analisadores Thermo PM 2,5 PM 10 3 Resultados Ao longo do período do exercício foram recolhidos os dados referentes a ambos os equipamentos participantes no estudo de imtercomparação. Estes dados foram avaliados de forma a serem eliminados possíveis valores aberrantes, recorrendo ao critério de t-student, tendo sido considerados todos os pares de valores que se encontram listados no Anexo I. A figura seguinte mostra os resultados obtidos para ambos os equipamentos. Figura 5 Valores obtidos pelos equipamentos participantes na intercomparação 180,0 PM 10 (µg/m 3 ) 150,0 120,0 90,0 60,0 Referência Hi-Vol Atenuação beta 30,0 0,0 Tempo Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»11

12 A regressão linear obtida com base nestes valores está representada na figura seguinte. Figura 6 Regressão linear obtida com base nos valores recolhidos durante a intercomparação Candidato - Atenuação β (µg/m 3 ) Y = 0,744 X + 4, R 2 = 0, Referência - Hi vol (µg/m 3 ) Com base nos valores médios foi também determinado o factor de correcção K : K C = C PM 10 ( Hi Vol) PM 10 ( Beta) C PM 10 ( Hi Vol) - Média das concentrações obtidas para o equipamento de referência gravimétrico Hi- Vol C PM 10 ( Beta) - Média das concentrações obtidas para o equipamento candidato por atenuação β Na tabela 1 apresentam-se os resultados obtidos Tabela 1 Resultados obtidos Local Período de medição Dimensão da amostra C PM 10 ( Hi Vol) 3 ( µ g / m ) C PM 10 ( Beta) 3 ( µ g / m ) K Monte Velho 6 Jul 18 Out ,1 29,6 1,11»12 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

13 4 Conclusões Avaliando os resultados obtidos nesta intercomparação, durante o período de Verão, de Julho a Outubro de 2007, verifica-se que os valores referentes ao instrumento candidato são inferiores aos valores obtidos pelo método de referência tal como se esperava, devido à evaporação dos compostos inorgânicos mais voláteis resultante do aquecimento da cabeça de amostragem com vista a controlar o teor de humidade.. Analisando os parâmetros da regressão linear obtidos na presente intercomparação, conclui-se que os resultados obtidos pelo analisador de partículas da estação de Monte Velho são equivalentes aos resultados obtidos pelo método de referência. Isto é válido para o estudo levado a cabo ou seja, para uma estação de fundo com as características de estar localizada junto ao mar e inserida num parque natural sob a influência de emissões florestais. O factor de correcção a aplicar aos resultados indicados na tabela 1, K=1,11, é significativamente mais baixo que o factor aplicado até aqui de 1,3. Sugere-se que se realize um exercício equivalente para o período de Inverno de forma a avaliar se o factor referido se mantém. Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»13

14 Anexos»14 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

15 A1 Valores obtidos pelos dois métodos participantes na intercomparação Tabela 2 Concentrações PM 10 obtidas nesta intercomparação Data Referência Candidato PM 10 (µg/m 3 ) PM 10 (µg/m 3 ) ,4 25, ,1 43, ,9 46, ,9 44, ,3 19, ,5 18, ,7 18, ,8 16, ,2 17, ,9 15, ,4 28, ,1 24, ,1 64, ,6 65, ,1 11, ,2 16, ,0 34, ,1 28, ,8 22, ,2 22, ,0 25, ,9 16, ,2 14, ,0 25, ,9 22, ,6 16, ,3 26, ,6 10, ,5 18,6 Nota os valores apresentados para o equipamento pertencente à estação de Monte Velho foram corrigidos para T= 293 K Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»15

16 Bibliografia»16 Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006

17 EN Air Quality. Determination of the PM 10 fraction of suspended particulate matter. Reference method and field test procedure to demonstrate reference equivalence of measurement methods EC Working Group on Particulate Matter, Guidance to Member States on PM 10 Monitoring and Intercomparasions with the Reference Method, 2002 Guia Intercomparação de PM 10 Monte Velho 2006»17