INDICADORES DA QUALIDADE DO AR NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO A PARTIR DE DIFERENTES MÉTODOS DE MONITORAMENTO PROJETO FEEMA-GTZ

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1 INDICADORES DA QUALIDADE DO AR NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO A PARTIR DE DIFERENTES MÉTODOS DE MONITORAMENTO PROJETO FEEMA-GTZ LUIZ FRANCISCO PIRES GUIMARÃES MAIA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CCMN/IGEO/DEPARTAMENTO DE METEOROLOGIA RIO DE JANEIRO RJ BRASIL maia@igeo.ufrj.br OU maia@unisys.com.br JOSÉ ARNALDO SALES DEPARTAMENTO DE PLANEJAMENTO AMBIENTAL DIVISÃO DE QUALIDADE DO AR FUNDAÇÃO ESTADUAL DE ENGENHARIA DO MEIO AMBIENTE FEEMA RIO DE JANEIRO RJ BRASIL jasales@proderj.rj.gov.br The aim of this article is to evaluate the status of knowledgment about air quality in Rio de Janeiro city. Al the most important aspects of results obtained for two monitoring realized by FEEMA Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente (using active methods) in 1995 and Secretaria Municipal de Meio Ambiente Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro (using passive methods) in Introdução O Município do Rio de Janeiro, inserido com mais 13 outros na chamada RMRJ Região Metropolitana do Rio de Janeiro (RMRJ), ocupa uma área total de 1.264,2 km², onde vive uma população estimada de habitantes. Além da elevada densidade populacional (4.376,7 hab/km²), a região se caracteriza, também, por abrigar o segundo maior pólo industrial do país (CIDE, 1998). A qualidade do ar na Cidade do Rio de Janeiro sofre os efeitos negativos da presença do grande número de indústrias de transformação, veículos e, secundariamente, de outras atividades relacionadas com o elevado grau de urbanização, tais como construção civil, comércio, serviços, agropecuária e outros. A poluição gerada por essas fontes é agravada pela topografia acidentada da Cidade, pelas peculiaridades meteorológicas freqüentes ocorrências de inversões térmicas ao nível da superfície, substancial redução dos índices pluviométricos, persistência de calmarias no inverno, e pelas características do clima tropical, que favorecem às interações químicas entre as substâncias presentes na atmosfera, tornando-as mais nocivas à saúde da população (Maia e Washington, 1997). 2. Fontes de Poluição do Ar As indústrias constituem-se nas maiores fontes de dióxido de enxôfre (SO2) e Partículas Totais em Suspensão (PTS), contribuindo com cerca de 50% das emissões desses poluentes na RMRJ, segundo a FEEMA Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente. Os veículos automotores aparecem como a grande fonte de monóxido de carbono (CO) e de hidrocarbonetos (HC), apresentando uma contribuição significativa também para a poluição de dióxido de enxôfre. No Rio de Janeiro, levantamentos feitos pela FEEMA permitem comprovar que os poluentes emitidos pelos veículos automotores representam uma parcela expressiva da poluição urbana. As descargas dos veículos movidos á diesel ônibus e caminhões contribuem de forma decisiva para a ocorrência de níveis elevados de dióxido de enxôfre na Cidade, já que o transporte rodoviário é largamente predominante. 3. Monitoramento da Qualidade do Ar No monitoramento da qualidade do ar são enfocados os poluentes que, de acordo com estudos realizados internacionalmente, ocorrem com maior freqüência e são responsáveis pelos efeitos mais adversos à saúde e ao meio ambiente. 1

2 O monitoramento da qualidade do ar envolve medições das concentrações reais dos poluentes no ar ambiente, num dado local e durante um período estipulado. Uma variedade de técnicas, em diversos níveis de sofisticação, existe para medir as concentrações dos poluentes do ar. Os métodos existentes enquadram-se basicamente em quatro principais grupos: a) amostragem passiva (empregando os tubos de difusão); b) amostragem ativa (por meio de filtros, borbulhadores, etc...); c) monitoramento automático e d) monitoramento remoto de longoperíodo. A seleção do mais apropriado método depende de seus objetivos de monitoramento, da resolução dos dados requeridos, bem como dos recursos financeiros e mão-de-obra disponíveis. Tipicamente, os mais sofisticados métodos de monitoramento apresentam dados mais consistentes, entre muitas outras vantagens, embora ainda tenham um custo elevado de aquisição. Como resultado, uma prática freqüente é a escolha de tecnologias mais simples ou alternativas, capazes de atender aos objetivos do monitoramento em termos de resolução e qualidade. No Rio de Janeiro, históricamente, o monitoramento da qualidade do ar foi iniciado pela FEEMA, a partir de 1968, com a implantação de 7 estações para medir as Partículas Totais em Suspensão (PTS) em amostragens de 24 horas, à cada seis (6) dias. Com esse regime de monitoramento, enquadrado como ativo, foi possível ao longo dos anos avaliar as tendências inter-anuais, além dos efeitos da sazonalidade e algumas indicações da distribuição espacial das concentrações das Partículas Totais em Suspensão. Não foi possível, contudo, avaliar com nitidez as interferências da atmosfera no condicionamento da qualidade do ar. Outros monitoramentos de curto-prazo foram feitos localmente, vindo a contribuir efetivamente para a elaboração de ações de controle, como aconteceu, por exemplo, para Copacabana, onde, em 1987 foi instituido o programa Fumaça Negra-Não para coibir as emissões excessivas de gases e partículas oriundas dos ônibus e caminhões movidos à diesel. 3.1 Campanha de 1994 Mais recentemente, de maio a dezembro de 1994, sob a coordenação da FEEMA e apoio da GTZ Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH e do Departamento de Meteorologia da UFRJ, foi realizada uma Campanha Expedita de Monitoramento da Qualidade do Ar na RMRJ (FEEMA/GTZ, 1995) a maior e mais completa até então realizada - tomando como parâmetro de referência as Partículas Totais em Suspensão (empregando o amostrador de grandes volumes HI-VOL), a partir de 10 estações distribuídas na Cidade (nos bairros de Bonsucesso, Inhaúma, Irajá, Jacarepaguá, Centro, Copacabana, Maracanã, Realengo, Santa Cruz, Sumaré (utilizada como back-ground) e Itaguaí (também utilizada como back-ground), com mais uma estação adicional em São João de Merití. O monitoramento da qualidade do ar foi suportado paralelamente pelas informações da rede meteorológica dos aeroportos localizados no Rio de Janeiro. O monitoramento teve como objetivos, entre outros: a) avaliar e reestruturar a rede de monitoramento existente através do diagnóstico preliminar da qualidade do ar em áreas críticas de poluição veicular e industrial e b) avaliar a influência das condições meteorológicas na qualidade do ar, visando desenvolver metodologias de prognóstico de situações críticas de poluição do ar. A campanha realizada, por ter sido de curta-duração, consistiu no monitoramento intensivo de 24 horas, à cada 2 dias apenas. Os resultados mostraram que as médias obtidas para os valores das concentrações das Partículas Totais em Suspensão nas estações do Maracanã, Centro, Realengo, Jacarepaguá, Irajá, Inhaúma, Bonsucesso ultrapassaram o padrão primário anual de 80 ug/m³ entre 10 e 230%. Apenas nas estações do Sumaré e Itaguaí os valores de concentrações ficaram abaixo do padrão secundário anual (60 ug/m³). Quanto ao padrão primário, foram constatadas violações em 6 dos 13 locais amostrados. Em São João de Merití, por exemplo, 70% dos valores estiveram acima do padrão - que não poderia ter sido ultrapassado mais de uma vez ao ano - foi a localidade com o maior número de violações. Em segundo lugar, apareceram Bonsucesso e Inhaúma, com 32 % dos resultados acima do padrão. Em terceiro lugar, Irajá apresentou 23% de violações e, em último lugar, Jacarepaguá e Santa Cruz, com apenas 3% de seus valores acima do padrão. Apenas Itaguaí, Sumaré e Copacabana apresentaram valores de concentrações de PTS abaixo do padrão secundário de qualidade do ar. As análises ao longo dos meses do ano revelaram uma tendência do aumento das concentrações no período de inverno para todas as áreas monitoradas, assim como uma redução geral no verão. 2

3 As estações que receberam influência do tráfego de veículos automotores apresentaram aumento das concentrações a partir da segundafeira até quinta-feira, quando então começava a decrescer até domingo, com níveis bem menores. As áreas com influência direta da poluição industrial apresentaram níveis de concentração praticamente constantes durante toda a semana, com decréscimo apenas no domingo. O condicionamento meteorológico sobre na qualidade do ar foi nítido ao longo dos diversos cenários surgidos ao longo da Campanha. As situações mais marcantes de aumento nos valores das concentrações das PS se davam quando da aproximação de frentes frias, encontrando-se estas posicionadas próximas ao litoral sul do Estado de São Paulo. No caso de penetrações frontais mais ativas, com chuvas associadas, uma acentuada e geral redução dos valores de concentração ocorria na região. Os efeitos dos ventos regionais e brisas marítimas na distribuição espacial das concentrações das PTS também foram avaliados diariamente para cada direção predominante, o que permitiu caracterizar alguns padrões. Em alguns dias de inverno, devido ao surgimento de fortes inversões térmicas, persistentes por até 5 dias consecutivos, a qualidade do ar foi degradada à níveis críticos para alguns bairros, como por exemplo para São João de Merití, chegando a ser registrado o valor diário de 634 ug/m³ (FEEMA/GTZ, 1995). 3.2 Campanha de 1996 Com o objetivo de implantar sua própria Rede de Monitoramento da Qualidade do Ar para atender a fins específicos, a Secretaria Municipal de Meio Ambiente da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro encomendou a UFRJ um estudo para definir o número de estações, suas localizações e parâmetros a serem medidos. O método empregado baseou-se na Matriz de Leopold, aplicada normalmente para Estudos de Avaliação de Impactos Ambientais (Schütz, 1995), a qual foi adaptada ao interesse presente, considerando o Rio de Janeiro dividido em 76 células de 2,5 de latitude x 2,5 de longitude, onde para cada uma delas foram analisadas e valoradas informações sócio-econômicas, físicas, meteorológicas e demais dados ambientais existentes (Maia, 1997). Além disso, como suporte a uma melhor avaliação da qualidade do ar, foram realizadas duas Campanhas de Monitoramento sucessivas e contínuas das concentrações de dióxido de enxôfre (SO2) e dióxido de nitrogênio (NO2) no ar ambiental da Cidade, respectivamente de de setembro a de outubro de 1996 e de de outubro a 8-10 de novembro de 1996, em 40 locais, durante 21 dias cada, empregando o Método do Tubo de Difusão ou Tubos Passivos. O referido método quantifica o SO2 como sulfato, por meio de cromatografia iônica, e NO2 como nitrito, por análise de injeção em fluxo (FIA) (ENTOOLS/BRATOOL, 1997). O método aproveita a Primeira Lei de Fick para relacionar a concentração média do contaminante na atmosfera com a quantidade adsorvida em um tempo determinado. Permite uma integração da concentração sem interrupção durante o tempo de amostragem. Os Tubos Passivos foram fixados em postes, entre 3 e 4 metros de altura, protegidos contra ventos e chuvas, situados em áreas representativas do entorno, sem influência direta de emissões veiculares e chaminés. Os locais de instalação foram: Sepetiba, Santa Cruz (2 pontos), Pedra de Guaratiba, Campo Grande (2 pontos), Santíssimo, Padre Miguel, Ricardo de Albuquerque, Honório Gurgel, Barra da Tijuca (2 pontos), Jacarepaguá, Vila Valqueire, Recreio, Prainha, Ilha do Governador, Vigário Geral, Cordovil, Irajá, Inhaúma, Piedade, Olaria, Cachambí, Andaraí, Bonsucesso, Vila Isabel, São Cristóvão, Cidade Nova, Tijuca, Gávea, Centro, Rio Comprido, Humaitá, Ipanema, Largo do Machado, Botafogo, Copacabana, Alto do Sumaré (back-ground) e Ilha do Fundão. Nas duas Campanhas de SO2, os valores obtidos estiveram abaixo do valor de referência de 80 ug/m³ - padrão anual. Na Primeira Campanha de SO2, por exemplo, o valor de 75,13 ug/m foi obtido para a localidade Centro, ficando, portanto, abaixo do padrão de referência. Na Segunda Campanha de SO2 os valores mostraram-se quantitativamente inferiores aos da Primeira Campanha de SO2, ao que tudo indica, em virtude das distintas condições meteorológicas. O maior valor registrado na Segunda Campanha de SO2 ocorreu em Inhaúma: 74,45 ug/m³. O Centro da Cidade posicionou-se em segundo lugar no ranking das maiores concentrações, atingindo 62,26 ug/m³. Os resultados gráficos de cada Campanha de SO2 são apresentados nas Figuras 2 e 3 sob a forma de isoconcentrações (isolinhas de mesmos valores de concentrações), permitindo, dessa forma, a avaliação da distribuição espacial desse parâmetro. Para a Primeira Campanha de SO2 (Figura 2), destacam-se algumas áreas com máximos valores relativos, a saber: Centro, Botafogo, Honório Gurgel e Jacarepaguá. As 3

4 áreas do Maciço da Tijuca, Largo do Machado, Recreio, bem como no extremo oeste da Cidade, apresentaram valores mínimos relativos inferiores a 20 ug/m³. Na Segunda Campanha de SO2 (Figura 3), os máximos relativos em Inhaúma e Centro foram pontuais, ao que se atribui significativas contribuições de origem veicular para o segundo e veicular- industrial para o primeiro. Para a Primeira Campanha de NO2, os valores variaram de 12,00 ug/m³ em Pedra de Guaratiba a 92,11 ug/m³ em Irajá. Portanto, abaixo do padrão anual brasileiro de 100 ug/m, tomado como referência Na Segunda Campanha de NO2, também houve redução geral das concentrações de PS. Para o NO2, as configurações espaciais de sua distribuição nas duas Campanhas são mostradas nas Figuras 4 e 5. Na Figura 4, referente a Primeira Campanha de NO2, observase a presença de núcleos de máximas concentrações relativas em Irajá, Vila Isabel, Flamengo e Jacarepaguá. Na Segunda Campanha de NO2 (Figura 5), observa-se que as maiores concentrações estiveram próximas a Piedade e Vila Isabel. Um mínimo expressivo foi registrado em Pedra de Guaratiba (8,52 ug/m³), até mesmo inferior a estação do Sumaré (back-ground), que foi de 10,85 ug/m. Praticamente, as localizações das áreas de maiores concentrações foram coincidentes em termos de máximas concentrações relativas ao parâmetros SO2 e NO2 nas duas Campanhas realizadas, tendo merecido destaques: a) eixo Ricardo de Albuquerque-Irajá-Inhaúma; b) Jacarepaguá; c) Botafogo e d) Centro. Em ambas as Campanhas, os valores de NO2 foram superiores aos de SO2, o que leva a concluir que na Cidade do Rio de Janeiro as fontes móveis exercem relativamente maior contribuição na poluição do que as fontes fixas, embora local e/ou temporariamente possa(m) acontecer situação(ões) inversa(s). intensificação do monitoramento nessa Bacia Aérea empregando, de preferência, analisadores automáticos para os parâmetros: SO2, NOx, HC, O3, CO e Partículas Inaláveis (PI). 5. Bibliografia CIDE Centro de Informações e Dados do RJ, Governo do Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro. (http: // ENTOOLS/BRATOOL, 1997: The air quality situation in the Gran Buenos Aires Area -A diagnostic study including recommendations on n future air quality FEEMA Fundação Estadual do Meio Ambiente/GTZ Deutsche Gesllschaft für Techische Zusammenarbeit GmbH, 1995: Qualidade do Ar na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro.76p. Maia, L.F.P.G. & Washington, D.C., 1997: Estudo de Dimensionamento da Rede de Qualidade de Ar da Cidade do Rio de Janeiro Parte I: Estudo Dinâmico-Climatológico. Universidade Federal do Rio de Janeiro/Secretaria Municipal de Meio Ambiente da Prefeitura do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro. 174p OCDE, La Pollution des Véhicules a Moteur Stratégies de réduction au-delà de Organisation de Coopération et de Développement Économiques. Paris. 148p. Schütz, M, 1995: Environnement & pollution. Publitronic. Paris. 253p. Figura 1 4. Considerações Finais No âmbito geral, as configurações espaciais de SO2 e NO2, obtidas pelo Método dos Tubos de Difusão, assim como as de PS, obtidas pelo monitoramento ativo, mostraram que a Bacia Aérea III (Classificação FEEMA), correspondente a AP-3 da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro, localizada nas vertentes norte dos Maciços da Tijuca e Pedra Branca, foi a que apresentou valores mais elevados de concentrações de poluentes. Por essa razão, recomenda-se uma (Fonte: FEEMA/GTZ, 1995) Figura 2 4

5 Figura 2 Figura 5 Figura 3 Agradecimentos: À Secretaria municipal de Meio Ambiente da Prefeitura do Rio de Janeiro, pelo financiamento da Campanhas de Amostragens de SO2 e NO2 pelo Método de Tubo de Difusão. À TASA (atual INFRAERO), pelo fornecimento das informações meteorológicas dos aeroportos do Rio de Janeiro. Figura 4 5