EMISSÃO DOS AEROSSÓIS VEICULARES MEDIDA NO TÚNEL JÂNIO QUADROS EM SÃO PAULO

Transcrição

1 EMISSÃO DOS AEROSSÓIS VEICULARES MEDIDA NO TÚNEL JÂNIO QUADROS EM SÃO PAULO Odón R. Sánchez-Ccoyllo 1, Rita Y. Ynoue 2, Leila D. Martins 1, Rosana Astolfo 1, Regina M. Miranda 3, Edmilson D. Freitas 1, Alessandro S. Borges 1, Adalgiza Fornaro 1, Andréa Moreira 4, Maria F. Andrade 1. RESUMO Na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) o ozônio e o material particulado (MP) se constituem nos problemas mais graves de poluição do ar pois ultrapassam o padrão de qualidade do ar. Tais poluentes são de difícil controle por serem poluentes secundários. Na RMSP as principais fontes de seus precursores são os veículos. Emissões veiculares podem ser determinadas por medidas nos túneis, as quais podem fornecer informações acerca de fatores de emissão dos veículos em uso. Este trabalho apresenta medidas de MP no túnel Jânio Quadros, de 23 a 26 de março de Os fatores de emissão para veículos leves estimados para Black Carbon (BC), Material Particulado Inalável (PI), Material Particulado Grosso (MPG) e Material Particulado Fino (MPF) foram 16,4; 226,3; 133,6 e 93,2 mg/km, respectivamente. ABSTRACT In the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), ozone and particulate matter (PM) comprise an environmental problem because they frequently exceed the air quality standards. These secondary pollutants in MASP have the vehicular emission as their main source. Vehicular emissions can be determined by measurements inside tunnels, which can provide information about emission factors of in-use vehicles. This work presents tunnel measurements results of PM performed in the Janio Quadros (JQ) tunnel, from 23 to 26 March, The emission factors for Black Carbon, PM 10, coarse and fine PM in the JQ tunnel were 16.4, 226.3, and 93.2 mg.km -1, respectively. Palavras chave: Material particulado, Fatores de emissão, Região Metropolitana de São Paulo. 1. INTRODUÇÃO A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) é considerada uma mega cidade, com cerca de 18 milhões de habitantes e 6 milhões de veículos (CETESB, 2006). Neste trabalho são apresentadas os resultados das medidas, da concentração, distribuição e composição do aerossol, realizadas no 1 Departamento de Ciências Atmosféricas IAG/USP Rua do Matão, 1226, Cidade Universitária São Paulo SP CEP osanchez@model.iag.usp.br 2 Escola de Artes, Ciências e Humanidades. - USP Avenida Arlindo Bettio, Sao Paulo, SP CEP ritaynoue@usp.br 3 DSA-INPE Rodovia Presidente Dutra, km 40 SP-RJ Cachoeira Paulista SP, CEP reg_miranda@hotmail.com 4 Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo A. Miguez de Mello Avaliação e Monitoramento Ambiental andreamoreira@petrobras.com.br

2 túnel Jânio Quadros (JQ) em Os objetivos da realização do experimento no interior do túnel foram: 1) Estimar fatores de emissão do material particulado; 2) Caracterizar a distribuição do material particulado nas emissões veiculares. 2. PARTE EXPRIMENTAL No túnel JQ, da qual possui uma extensão de 1900 m, na maior parte das emissões são provenientes de veículos movidos à gasolina e álcool, uma vez que o tráfego de veículos pesados não é permitido. As concentrações de NO x, CO, CO 2 e MP (nas frações fina, grossa e inalável) foram medidas simultaneamente dentro e fora do túnel em intervalos de 2 horas e no período das 0800h as 1800h dos dias 23 a 26 de março de METODOLOGIA Os fatores de emissão dos veículos leves na fase particulado foram calculados diretamente das medidas de concentração de MP, CO 2, e CO, usando a equação a seguir (McGaughey et al., 2004). Δ[ p] E x wc pm CO CO = 1000, (1) Δ[ 2 ] + Δ[ ] onde E pm é o fator de emissão, Δ[p] é a diferença da concentração entre o MP medido no interior do túnel e externamente (μg m -3 ). Δ[CO 2 ] e Δ[CO] são as diferenças entre as concentrações internas e externas ao túnel de CO 2 e CO, dados em μg de carbono m -3 e w c é a fração de carbono no combustível líquido (considerado 0,87 para o diesel e 0,85 para a gasolina). 4. RESULTADOS A figura 1 ilustra a distribuição de tamanho de massa para as médias das concentrações das 10 as 14 h (manhã) e das 14 as 18 h (tarde), obtidas com o MOUDI (Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor) para o túnel JQ. As concentrações de massa no período da manhã apresentaram ser maiores que as do período de tarde, em todos os estágios de tamanho medido. Ainda nessa figura observam-se duas modas de concentração de massa: a primeira na moda fina em torno de diâmetro de corte (D 50 ) de 0,38 μm, e a segunda moda na grossa em torno de 6,2 μm. A distribuição de tamanho de concentração média de carbono elementar (BC) nos períodos da manhã e da tarde é mostrada na figura 2. Nesta figura nota-se a maior concentração de BC no after filter (AF), estágio este que coleta todas as partículas menores que 0,1 μm. Uma discussão sobre a composição elementar do aerossol coletado no interior do túnel pode ser encontrada em um trabalho de Albuquerque e Andrade, neste congresso.

3 dmassa/dlogd(μgm -3 /μm) 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 TJQ manha tarde AF 0,09 0,38 0,59 1,0 1,8 3,1 6,2 9,9 dmassa/dlogd(μgm -3 /μm) 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 TJQ manha tarde AF 0,09 0,38 0,59 1,0 1,8 3,1 6,2 9,9 D50 (μm) Figura 1. Distribuição de tamanho de massa média para os períodos da manhã (10-14h) e tarde (14-18h) dentro do Túnel Jânio Quadros, no período de 23 a 26 de março de dbc/dlogd(μgm -3 /μm) 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 TJQ manha tarde AF 0,09 0,38 0,59 1,0 1,8 3,1 6,2 9,9 D50 (μm) Figura 2. Distribuição de tamanho de BC média para os períodos da manhã (10-14h) e tarde (14-18h) dentro do Túnel Jânio Quadros, no período de 23 a 26 de março de Os resultados dos fatores de emissão veicular (FE), obtidos em massa (g) do poluente emitido por massa (kg) do combustível queimado para CO, NO x e material particulado são mostrados na tabela 1. O fator de emissão máximo calculado de CO foi de 21,1 g/kg, para o intervalo das 08h às10h, quando em geral foi observado a menor velocidade dos veículos no túnel. Para o NO x o fator de emissão máximo foi de 21,6 g/kg, no intervalo das 10 às 12h, enquanto que o mínimo foi de 9,9 g/kg, no intervalo das 8 às 10h, podendo indicar que a emissão de CO é maior quando a velocidade dos veículos é menor diferentemente do NO x

4 Semelhantemente ao NO x o fator de emissão máximo (416,8 mg/km) e mínimo (97,4 mg/km) do PM 10 ocorreram nos mesmos intervalos. Kristensson et al. (2004) encontraram um valor médio de FE de PM 10 de 236 mg/km, no túnel de Estocolmo na Suécia, que pode ser comparado com o valor médio de FE de PM 10 de 237,4 mg/km, das 12 às 14 horas (Tabela 1). Para o PM 2,5 os valores máximo e mínimo de fator de emissão foram de 216,0 mg/km e de 18,2 mg/km respectivamente para o intervalo das 10 as 12h, sendo que o valor médio de emissão de PM 2.5 para o horário das horas, de 63,7 mg/km pode ser comparado com o obtido por Kristensson et al. (2004), da qual o valor foi de 67 mg/km no túnel de Estocolmo. Ainda nessa tabela nota-se que os valores máximo e mínimo de FE para o BC foram de 25,7 mg/km para o dia 25/03/2004 no intervalo das 10 às 12h e de 8,2 mg/km para o dia 23/03/2004 no intervalo das 14 às16h. Os fatores de emissão de PM 10, PM 2.5 e BC podem ser comparados com os valores de FE obtidos em túneis dos Estados Unidos, como por exemplo os reportados por Kirchstetter et al. (1999).

5 Tabela 1 - Fatores de emissão (FE) de CO e NOx em g do poluente emitido por kg de combustível queimado e de PM 10, PM 2.5 e carbono elementar (BC) em mg/km. Data CO (g/kg) NOx (g/kg) PM 10 (mg/km) PM 2.5 (mg/km) BC (mg/km) (a) hora local 23/03/ ,5 19,0 133,1 124,6 15,1 24/03/ ,3 9,9 122,1 67,2 12,8 25/03/ ,5 13,6 97,4 50,3 14,9 26/03/ ,1 18,1 Média 17,1 15,2 117,6 80,7 14,3 (b) hora local 23/03/ ,4 19,5 416,8 101,4 16,1 24/03/ ,4 19,6 294,1 110,6 18,1 25/03/ ,6 21,6 310,6 216,0 25,7 26/03/ ,1 21,0 300,1 18,2 23,6 Média 13,9 20,4 330,4 111,6 20,9 (c) hora local 23/03/ ,5 19,9 178,3 87,1 14,7 24/03/ ,4 20,8 290,2 129,1 18,4 25/03/ ,0 17,8 171,9 56,5 14,5 26/03/ ,5 18,7 309,0 118,9 20,0 Média 13,6 19,3 237,4 97,9 16,9 (d) hora local 23/03/ ,2 320,5 100,4 8,2 24/03/ ,1 19,2 281,1 154,7 23,5 25/03/ ,6 15,5 129,5 42,4 23,8 Média 13,9 17,6 243,7 99,2 18,5 (e) hora local 23/03/ ,7 17,8 173,2 104,3 4,5 24/03/ ,9 19,5 25/03/ ,5 17,3 143,4 23,0 14,3 Média 15,4 18,2 158,3 63,7 9,4 PM 2.5 =moda fina, PM 10 = Material particulado inalável 5. CONCLUSÕES Durante os experimentos realizados no túnel Jânio Quadros observou-se que as concentrações de massa no período da manhã foram maiores que as concentrações de massa no período de tarde. Duas modas nas distribuições de tamanho foram observadas. Uma moda fina com diâmetro de corte de 0,38 μm e uma moda grossa em torno de 6,2 μm. Para o carbono elementar observou-se uma predominância de tamanhos em torno de 0,1 μm. Os fatores de emissão médios estimados para BC, MP inalável, MP grossa e MP fina para os veículos leves foram 16,4; 226,3; 133,6 e 93,2 mg/km respectivamente.

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Albuquerque, A.T.T e Andrade, M.F., Distribuição de tamanho e balanço de massa dos aerossóis atmosféricos no interior do túnel jânio quadros na RMSP. In: XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia. Flarianópolis de 27 de novembro a 1 de dezembro de CETESB, Relatório Anual de Qualidade do Ar no Estado de São Paulo CETESB- Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, São Paulo, Brazil. Kirchstetter, T.W., Harley, R.A., Kreisberg, N.M., Stolzenburg, M.R., Hering, S.V., 1999: On-road measurement of fine particle and nitrogen oxide emissions from light- and heavy-duty motor ehicles. Atmospheric Environment, 33, Kristensson, A., Johansson, C., Westerholm, R., Swietlicki, E., Gidhagen, L., Wideqvist, U., Vesely, V., 2004: Real-world traffic emission factors of gases and particles measured in a road tunnel in Stockholm, Sweden. Atmos. Environ., 38, McGaughey, G.R., Desai, N.R., Allen, D.T., Seila, R.L., Lonneman, W.A., Fraser, M.P., Harley, R.A., Pollack, A.K., Ivy, J.M., Price, J.H., 2004: Analysis of motor vehicle emissions in as Houston tunnel during the Texas Air Quality Study Atmospheric Environment, 38,