Análise da dispersão de partículas no ar de Fortaleza

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1 Análise da dispersão de partículas no ar de Fortaleza Antônio Geovan de Araújo Holanda Guerra1, Ednardo Moreira Rodrigues, Gerson Paiva Almeida, Emerson Mariano da Silva 1 Mestrado Acadêmico em Ciências Físicas Aplicadas MACFA Universidade Estadual do Ceará UECE Av. Paranjana, 17 Itaperi Fortaleza CE Brasil, geovanguerra@gmail.com ABSTRACT: In this work a superficial evaluation of the quantity of gases and particulates found in various parts of the city and try to relate to the concentration of particles found in observations of concentration of Cloud Condensation Nuclei (CCN) and Condensation Nuclei (CN) observed during experiments conducted Itaperi on the Campus of the Universidade Estadual do Ceará, UECE. Palavras-chave: Micrometeorologia, Concentração de Particulado, Aerossóis, Núcleos de Condensação de Nuvens 1 INTRODUÇÃO Até recentemente, o conhecimento sobre as partículas de aerossol atmosférico não era suficiente para avaliações conclusivas sobre seus efeitos climáticos. Conforme Longo (29) o primeiro Relatório feito pelo Painel Intergovernamental para Mudanças Climáticas (IPCC, 199), os aerossóis apareciam como um personagem secundário no cenário das mudanças climáticas. Segundo Pauliquevis et al (27) a recente divulgação do quarto Relatório (IPCC, 27) ficou muito claro o forte papel climático que gases como dióxido de carbono, metano e óxido nitroso exercem. Também ficou explícita que as mudanças climáticas, que vêm sendo observadas em nosso planeta são realmente causadas pelas emissões antropogênicas. Aerossóis têm um tempo de vida curto na atmosfera, enquanto os gases de efeito estufa podem permanecer por décadas, fazendo pensar que os aerossóis têm pouco efeito no clima. Contudo, estudos recentes apontam conclusivamente para um cenário muito mais complexo no qual os aerossóis têm um importante impacto, ainda que permaneçam altas as incertezas associadas à quantificação de seus efeitos. Portanto é importante conhecer as fontes dos gases precursores dos aerossóis para poder fazer estimativas apuradas da concentração dos particulados encontrados na atmosfera. Neste trabalho fazemos uma avaliação superficial da quantidade de gases e particulados encontrados em diversos pontos da cidade e procuramos relacionar com a concentração de particulado encontrado em observações de concentração de Núcleos de Condensação de Nuvens (CCN) e Núcleos de Condensação (CN) observados durante experimentos realizados no Campus do Itaperi da Universidade Estadual do Ceará, UECE. 2 OBJETIVOS O objetivo deste trabalho é conhecer como se dá a distribuição de particulados e gases (Dióxido de Enxofre (SO2), Amônia (NH3)) em Fortaleza e analisar sua contribuição na formação de aerossóis. A partir desta distribuição objetiva-se comparar as observações das Estações de Fortaleza com as amostras do Campus do Itaperi para fornecer possíveis motivos das concentrações observando os parâmetros locais de urbanização e de ventos. 3 MATERIAL E MÉTODOS Os dados analisados consistem de concentração de Fumaça e Partícula Total

2 Suspensas e concentração de gases (SO2, NH3) fornecidos pelas Estações de Monitoramento da Superintendência Estadual do Meio Ambiente (SEMACE) e concentração de particulados coletada pela equipe do Laboratório de Instrumentação, Medidas, Modelagem, Microfísica de Nuvem e Aerossol do Semi-Árido (LIMMA). Os dados de concentração de SO2, NH3, Fumaça e Partículas Total Suspensas (PTS), foram medidos no período de 1998 a 21 e as concentrações de CCN e CN foram coletadas na UECE em 28 e 21. Os dados fornecidos pela SEMACE são da média de um dia específico e foram realizados em quatro Estações de coleta do ar a uma altura de 3 m localizadas em Fortaleza: Estação Centro, Estação Castelão, Estação Leste Oeste e Estação Maracanaú. Os dados foram coletados em poucos dias durante cada mês, no máximo, foram 5 amostras, e em dias ensolarado com um intervalo de uma amostra a outra de 5 a 14 dias. Alguns meses apresentam poucos dados ou nenhum, devido a motivo não mencionado. Os dados coletados na UECE foram do dia 25 de julho de 28 a 25 de agosto de 28 utilizando um UW83-1 CCN Counter (CCNC), que é um contador de CCN baseado numa câmara de difusão de vapor estática, e de cinco dias seguidos de 1 de maio a 14 de maio de 21, através da utilização do CPC (Contador de Partículas de Condensação) P-Trak 8525, da TSI. Os dados foram organizados de modo que se trabalhou com a média aritmética anual para o SO2, NH3 e Fumaça e utilizou-se a média geométrica anual para os dados de PTS. Para os dados obtidos na UECE trabalhou-se também com a média aritmética. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO A partir da Figura 1 pode-se observar o ponto no qual se encontra cada Estação. As setas em vermelho representam a direção média dos ventos em Fortaleza. Nota-se que a região onde situa-se o Campus do Itaperi, circulada em vermelho, recebe boa parte dos gases e particulados emitidos nas regiões do Centro e do Castelão. Cada Figura plotada sobre o mapa apresenta concentração de SO2, NH3 e Fumaça no período de 1998, 1999, 2 e 21. A Estação Centro tem-se uma comparação da concentração média anual de SO2, NH3 e Fumaça. Durante o ano de 1998 tem-se uma maior concentração de SO2 em torno de 67 µg/m³, durante o ano de 1999 encontra-se NH3 com maior concentração por volta de 65 µg/m³, contudo tem-se uma maior concentração de Fumaça no período de 2 e 21 com valores próximos de 67 µg/m³ e 89 µg/m³. A Estação Castelão tem-se uma comparação da concentração média anual de SO2, NH3 e Fumaça. Durante todo período em estudo obteve-se uma maior concentração de Fumaça exceto no ano de 2, em 1998 a concentração foi cerca de 28 µg/m³, no ano de 1999 foi em torno de 27 µg/m³ e no ano de 21 também um valor médio de 27 µg/m³. A concentração de NH3 apresenta um valor médio baixo com cerca de 11 µg/m³ nos três primeiros anos de observação e cerca de 8 µg/m³ no ano de 21. A concentração de SO2 apresentou um maior valor médio de 25 µg/m³ no ano de 1999 e um menor valor em torno de 18 µg/m³ no ano de 21. Na Estação Leste Oeste a concentração de NH3 apresenta valores médios variando entre 9 e 12 µg/m³. Para a concentração de SO2 tem-se uma queda para o valor médio no ano de 1999 e 2 e um aumento em 21, com um valor médio de 34 µg/m³. Observa-se também que para a Fumaça há um pequeno aumento no período em estudo, variando de 24 a 3,5 µg/m³. A Estação de Maracanaú apresenta uma média de concentrações de SO2 quase iguais para os anos de 1998 e 21 com valor próximo de 24 µg/m³ e valores menores nos anos de 1999 e 2. Os dados coletados apontam para uma média baixa para NH3 durante o período em estudo chegando a uma concentração média maior no ano de 21 com cerca de 15 µg/m³. Para a Fumaça têm-se valores de concentração auto comparado com o SO2 e NH3 durante o período observado, com valores em torno de 25 µg/m³.

3 Os dados também mostram (não ilustrado) que a concentração de PTS coletada nas quatro Estações de monitoramento no período de 1998 teve a maior concentração na Estação Leste Oeste com um valor médio de 142 µg/m³. Nos anos seguintes tem-se uma redução na concentração de PTS na Estação Leste Oeste de praticamente pela metade, enquanto que nas demais Estações mantiveram-se uma regularidade, com a Estação Centro apresentando um aumento significativo a cada ano para a concentração de PTS. Figura 1 Mapa de Fortaleza com as medidas de concentrações de particulado por estação adaptado de Na Figura 2 têm-se os valores médios de concentração de PTS no experimento realizado na UECE. São médias horárias do período de cinco dias de observação. O gráfico mostra que durante o período da noite a concentração atinge um valor de máximo por volta das 18 horas e passa a decrescer durante a noite e a madrugada do dia seguinte atingindo um valor de mínimo às 5 horas e passa então a aumentar mantendo-se com valores autos durante o período de 6 às 1 horas. E de 12 às 16 horas mantém-se valores baixos de concentração e final da tarde em diante começa a aumentar novamente, repetindo-se o ciclo. Deve-se destacar que o CPC passava por uma manutenção de seis em seis horas para molhar o filtro com álcool. Quando o nível de álcool baixa o CPC passa a ter um rendimento pequeno e passa a contar um número menor do que o número real de partículas.

4 Concentração (PTS/cm3 ) Hora Figura 2 Medidas de PTS no Campus do Itaperi (UECE) Na Figura 3 tem-se a concentração horária de CCN ativados a 1%. Comparando o gráfico com o da Figura 2 tem-se um crescimento e um pico às 5 horas enquanto que na Figura 2 há uma diminuição até se atingir um mínimo. Isso é provavelmente devido à diminuição continua de poluentes e a remoção dos mesmos pela brisa marinha. Outra causa provável é condição inadequada de abrigo do CPC levando a erros sistemáticos à medida que se aproximava o horário de manutenção. Como se pode ver há um comportamento semelhante na concentração para os dois gráficos, especialmente quando se observa o horário a partir de 18 horas, onde há um aumento considerável da concentração. Figura 3 Concentração horária de CCN ativados a 1% de supersaturação (adaptado de Almeida e Monteiro, 29) 5 CONCLUSÕES Como é de se esperar na Estação Centro é onde se tem a maior concentração de partículas, e isso se deve a emissão de poluentes provenientes da grande quantidade de automóvel que circulam a região do centro durante o dia. Nas demais Estações há uma quantidade grande de partículas que foram trazidas pelos ventos. Na Estação Leste Oeste tem-

5 se ama contribuição maior de partículas provenientes do oceano. Os ventos em Fortaleza sopram de leste e de sudeste o que pode explicar as concentrações medidas no Campus do Itaperi com uma concentração média de 4 PTS/cm3 e dessas partículas uma média de 12 podem ser Núcleos de Condensação de Nuvens (CCN) conforme o Almeida e Monteiro (28) (Figura 3). 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, G. P. & MONTEIRO, J. S. Medidas de CCN em Fortaleza. Anais do V Workshop Brasileiro de micrometeorologia, 29. ARAÚJO, L. F. P. & FARIAS, M. K. Qualidade do Ar de Fortaleza e do Distrito Industrial de Maracanaú Ceará. Acessado em 17/5/21. LONGO, K. M. Estudos recentes ajudam a entender o impacto sobre o clima das partículas presentes na atmosfera. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (SP), 29. PAULIQUEVIS, T.; ARTAXO, P.; OLIVEIRA, P. H. & PAIXAO, M. O papel das partículas de aerossol no funcionamento do ecossistema amazônico. Cienc. Cult. [online]. 27, v. 59, n. 3, pp ISSN

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