Título: Determinação das Concentrações de Sulfatos e Nitratos Particulados na Cidade do Rio Grande-RS, Brasil, a Partir de Sensores Remotos

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1 Título: Determinação das Concentrações de Sulfatos e Nitratos Particulados na Cidade do Rio Grande-RS, Brasil, a Partir de Sensores Remotos Autores: Miguel G. Albuquerque ( ¹ ),Jean MA Espinoza ( ¹ ),Silvia B Rolim ( ³ ),Yasmim S Cavalheiro ( ² ), Igor A Biscaglia ( ² ), Luana G Meireles ( ¹ ) & Alex G Pinheiro (4) Filiação: ( ¹ ) Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul, Rio Grande, RS, Brasil. migueldaguia@gmail.com; jean.espinoza@riogrande.ifrs.edu.br ( ² ) Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, RS, Brasil. yasmimcavalheiro@yahoo.com.br; igorbiscaglia@hotmail.com; luanagmeireles@gmail.com ( ³ ) Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil. Silvia.rolim@ufrgs.br (4) Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ, Brasil. alexgustavo1993@gmail.com INTRODUÇÃO Poluentes atmosféricos são caracterizados como sendo toda e qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos por órgãos ambientais sejam eles da esfera municipal, estadual, regional ou nacional. Em termos meteorológicos, os principais fatores que influenciam o transporte e a dispersão atmosférica desses poluentes são o vento horizontal (direção e velocidade), estabilidade atmosférica, intensidade da inversão de altitude e do movimento vertical devido aos sistemas de pressão (Paz, 2004). Parte da poluição transportada através dos ventos é depositada a grandes distâncias, dependendo das condições meteorológicas atuantes na região. Os poluentes emitidos se depositam no solo antes de serem absorvidos pela umidade do ar, depositando-se em corpos hídricos, plantas e construções, geralmente ao redor da área onde foi emitido (Saldanha, 2005). A exposição a altas concentrações de poluentes, em especial os sulfatos e os nitratos, é tida como risco elevado tanto para populações quanto para o ambiente

2 natural. Concentrações elevadas de sulfatos, no ambiente, é um fatores dos responsáveis, por exemplo, pela formação de chuva ácida. Deferentemente do nitrato, que em altas concentrações no ambiente pode estar relacionado ao processo de eutrofização de corpos hídricos. A partir do exposto, o presente estudo visa caracterizar a concentração de sulfatos e nitratos presentes na cidade do Rio Grande (Figura 1), extremo sul do Brasil, com base em amostragens de campo e dados de sensores remotos. Figura 1: Mapa de localização da área de estudo. METODOLOGIA: Para obtenção das concentrações de sulfatos e nitratos presentes no ambiente foram instalados filtros de membrana na cidade do Rio Grande, em locais previamente estabelecidos em laboratório. Para a escolha dos locais de instalação dos filtros foi gerado em laboratório um conjunto de buffers nas distâncias de 50m, 100m, 500m, 1Km, 3Km e 5Km dos locais de emissão de materiais particulados.

3 Figura 2: Buffers e vetores de vento utilizados para delimitação dos locais de coleta das amostras. A partir da delimitação dos buffers foram confeccionados vetores com orientação igual à direção e sentido do vento exposto pela normal climatológica local. Dessa forma, os pontos de coleta foram estabelecidos nas regiões de intersecção entre os limites dos buffers com os vetores de vento (Figura 2). As amostragens foram acondicionadas em sacos plásticos e levadas ao laboratório de espectroscopia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS, onde foram submetidas a analises espectrais e geoquímicas. Este procedimento possibilitou a leitura das concentrações de poluentes no entorno do parque industrial da cidade do Rio Grande, possibilitando um posterior cruzamento estatístico com os resultados a serem obtidos com dados orbitais. A partir das assinaturas espectrais resultantes das analises laboratoriais foi possível reamostrar e classificar a imagem Hyperion. Para este procedimento foram utilizados valores das curvas espectrais obtidas junto à biblioteca da USGS, além dos dados de campo. A reamostragem de pontos foi realizada pelo método estatístico vizinho mais próximo, o que possibilitou a geração de uma biblioteca espectral dos poluentes traços. Para a produção da imagem que representasse a presença e concentração de sulfatos e nitratos, foi realizada uma comparação entre as assinaturas

4 de referência e as assinaturas presentes na imagem Hyperion através da classificação de espectros Espectral Angle Mapper. RESULTADOS E DISCUSSÕES: Em termos de concentração, os sulfatos apresentaram valores de 0,886 meq (milha equivalente, representa uma miligrama por litro) onde as maiores concentrações foram encontradas a NE da cidade do Rio Grande. Para as concentrações de nitrato, o valores encontrados foram da ordem de 0,010 a 0,092 meq (Figura 3), sendo as maiores concentrações encontradas a NW da cidade do Rio Grande. Figura 3: Concentrações de sulfatos e nitratos na cidade do Rio Grande. Os resultados obtidos pelas técnicas de sensoriamento remoto espacializaram a concentração e presença significativa de sulfatos e nitratos. Dessa forma a concentração é dada em uma escala de cor, variando do mais claro (menores concentrações) a mais escura (maiores concentrações). Quando feita a correlação entre os dados obtidos em campo com os dados extraídos pelo sensor Hyperion, foi observada uma correlação de 76% tanto para os sulfatos quanto para os nitratos. Altas concentrações de sulfato no ambiente podem contribuir para um aumento da acidez da água da chuva. Quando em contato com substâncias alcalinas presentes no solo, essa chuva ácida é neutralizada. Contudo, quando entra em contato com

5 construções e metais estes podem sofrer corrosão. Em relação as elevadas concentrações de nitrato, uma saturação no ar com posterior precipitação no solo pode acarretar em um processo de contaminação do solo, com posterior contaminação do lençol freático. Esse processo, segundo Jadoski et al. (2010), pode acarretar na eutrofização de mananciais próximos as localidades que apresentaram os maiores teores de nitrato concentrados. CONCLUSÕES: Os produtos oriundos de imageamento hiperespectral em consonância com os dados de radiometria obtidos das amostras coletadas in situ, tem destacado a correlação entre esses diferentes métodos no monitoramento da dispersão de poluentes. Dessa forma, uma melhor acurácia dos métodos aqui apresentados são de grande importância para o aperfeiçoamento dessa técnica, em especial para áreas que venham a apresentar uma maior cobertura vegetal. O método aqui apresentado se mostrou eficaz para o monitoramento e controle da concentração de sulfatos e nitratos que precipitaram no solo. Por fim, para a cidade do Rio Grande, os resultados se mostraram satisfatórios levando-se em consideração que a localidade possui pouca cobertura vegetal. AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPq, pela concessão dos recursos financeiros para a execução do presente estudo (Processo CNPq nº /2013-0), e ao Laboratório de Espectroscopia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), na figura da Dra. Silvia Rolim, pela disponibilidade no uso do equipamento espectroradiometro. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Jadoski SO, Saito LR, Prado C, Lopes EC & Sales LLSR Caracteristicas da Lixiviação de Nitrato em Áreas de Agricultura Intensiva. Pesquisa Aplicada & Agrotecnologia, 3 (1): Paz SR Simulação numérica da atmosfera utilizando modelo digital de superfície para o estudo de dispersão de poluentes na região de Candiota. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Sensoriamento Remoto, Universidade Federal Do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil: 85 p. Saldanha, CB Utilização de imagens de satélite e modelagem numérica para o estudo da dispersão de poluentes nas usinas termoelétricas de Charqueadas e São Jerônimo. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Sensoriamento Remoto, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil: 96 p.