Efeito de final de semana do ozônio na Região Metropolitana de São Paulo

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1 Efeito de final de semana do ozônio na Região Metropolitana de São Paulo Leila Droprinchinski Martins 1,3, Vanessa Silveira Barreto Carvalho 2,3, Caroline R. Mazzoli da Rocha 3, Marcio Gledson Lopes de Oliveira 3, Rita Y. Ynoue 3, Jorge Alberto Martins 4, Maria de Fátima Andrade 3, Edmilson Dias de Freitas 3. 1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Apucarana UTFPR-AP Rua Marcílio Dias, 635 Apucarana PR Brasil, leilamartins@utfpr.edu.br 2 Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, Brazil, vanessa@model.iag.usp.br 3 Universidade de São Paulo, Departamento de Ciências Atmosféricas ACA/USP Rua do Matão, 1235 São Paulo SP, Brasil, s: carol@model.iag.usp.br, marcio@model.iag.usp.br, ynoue@model.iag.usp.br, mftandra@model.iag.usp.br, efreitas@model.iag.usp.br 4 Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Londrina UTFPR-LD Av. Estrada dos Pioneiros, 3330 Londrina PR Brasil, jmartins@utfpr.edu.br ABSTRACT: Eleven years of air quality data in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) were compiled to analyze the occurrence of weekend effect for ozone and primary pollutants patterns in weekday and weekend in the MASP. From analysis was found that MASP has weekend effect for ozone and it formation is associated with local chemical regime and meteorological conditions. Palavras-chave: Ozônio, São Paulo, poluição do ar, efeito de final de semana 1 I TRODUÇÃO Atualmente a poluição do ar é um problema reconhecido principalmente em grandes centros urbanos. Também já é reconhecido o impacto das emissões das megacidades no clima e na sáude. No entanto, há ainda uma série de questões em aberto ou ainda não totalmente esclarecidas. O ozônio, apesar da sua formação já ser bem conhecida, tanto na megacidade de São Paulo como em outras regiões, é um desses poluentes com muita incerteza associada ao seu comportamento. Por exemplo, ainda não se consegue explicar totalmente as razões pelas quais o ozônio apresenta diferentes padrões de concentração, quando comparado dias de semana com dias de final de semana. Esse efeito das concentrações de ozônio ser maior em dias de final de semana do que em dias de semana é conhecido como efeito de final de semana (Weekend effect), e foi identificado pela primeira vez nos dados de qualidade do ar da Califórnia no final da década de 60, começo da década de 70 (Blanchard et al. 2008). As diferenças nas concentrações em dias de semana e dias de final semana dos poluentes fotoquímicos, em diversos locais, têm sido estudadas nas últimas décadas e parecem depender da localização (Jenkin et al. 2002; Blanchard et al. 2008). Na Califórnia, muitos estudos têm apontado a ocorrência de altos valores de ozônio em dias de final de semana, embora as emissões primárias dos precursores do ozônio sejam menores (Qin et al. 2004; California Air Resources Board, 2008). Por outro lado, uma avaliação da qualidade do ar sobre a Região Metropolitana de Nova York quase não encontrou impacto sobre os picos de concentração de ozônio devido às diferenças nas emissões entre dias de semana dos dias de final de semana, e sugerem que as condições meteorológicas controlam os níveis de ozônio na região (Rao et al., 1990). O efeito de final de semana na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) tem sido pouco estudado, embora estudos sobre a qualidade do ar de São Paulo e a formação do ozônio na RMSP tenham sido realizados nos últimos anos (Muramoto et al. 2003; Andrade et al. 2004; Guardani et al. 2006; Sánchez-Ccoyllo et al. 2006; Martins et al. 2008).

2 Muramoto et al. (2003) analisou os dados de concentração de ozônio observados na RMSP de 1997 a 2001 e não encontraram dependência das concentrações de ozônio com os dias da semana. No entanto, Silva Junior (2006), mais recentemente, identificou o efeito de final de semana em São Paulo através da análise das concentrações de O 3, NO, NO 2 e material particulado inalavel (PM 10 ) medidos em três estações durante o ano de Neste trabalho foi analisada uma série de dados de concentração de poluentes medidos em doze estações no período de 1996 a 2006 para caracterizar os padrões dos poluentes em dias de semana e dias de final de semana na RMSP. Além disso, possíveis causas da ocorrência do efeito de final de semana para o ozônio foram preliminarmente investigadas. 2 - MATERIAL E MÉTODOS Dados das concentrações ambientais de O 3, NO X, PM 10 e hidrocarbonetos menos o metano (HCNM) foram gentilmente cedidos pela CETESB e analisados para estabelecer os padrões de dia de semana e de dia de final de semana para estes poluentes na RMSP. Foi considerado efeito de final de semana quando a diferença entre as concentrações máximas de ozônio foi igual ou superior a 5%. Onze anos de dados de doze estações foram compilados e usados na análise. Os parâmetros medidos em cada estação, características locais e localização geográfica são apresentadas na Tabela 1. Tabela 1 Lista de estações consideradas, parâmetros disponíveis e características locais das emissões das estações. Estações Parâmetros Características locais Lat. Long Diadema O 3, PM 10 Ibirapuera Mauá Moóca O 3, PM 10, NO X, T, UR e vento O 3, PM 10, NO X, T, UR Nossa Sra do Ó O 3, PM 10 Parque Dom Pedro II Pinheiros Santana Santo André Santo Amaro O 3, PM 10, NO X, HCNM, T, UR e vento O 3, PM 10, NO X, T, UR, vento Influenciada principalmente pelos veículos Influenciada pelas emissões biogênicas e veiculares por estar localizada em um Parque em área urbana Localizada em um terminal de ônibus e influenciada diretamente pelas emissões dos ônibus Localizada próxima de uma via de intenso tráfego. 11 São Caetano do Sul O 3, PM 10, NO X, HCNM, T, UR, vento 12 São Miguel O 3, PM 10, T, UR, Paulista vento UR umidade relativa; T temperatura; vento velocidade e direção do vento -23,67; -46,61-23,58; ,66; -46,46-23,55; -46,60-23,57; -46,67-23,54; -46,63-23,56; -46,70-23,55; -46,64-23,64; -46,50-23,65; -46,71-23,62; -46,55-23,50; -46,46

3 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Foram calculadas as médias das concentrações máximas diárias para os poluentes em dias de semana e dias de final de semana para identificar os padrões e a existência do efeito de final de semana para ozônio. A tabela 2 mostra as médias das concentrações máximas diárias para os poluentes em dias de semana (segunda-feira a sexta-feira) e em dias de final de semana (sábado e domingo) e as respectivas diferenças em porcentagem. Tabela 2 Médias das concentrações máximas diárias de O 3, NO x, PM 10 e HCNM em dias de semana e dias de final de semana e as suas respectivas diferenças no período de 1996 a 2006 para doze estações da RMSP. Estação Poluentes Dias de semana Dias de final de semana Diferenças (%) 1 O 3 (µg.m -3 ) 85,2 ± 45,2 91,7 ± 44,5 +7,6% 2 O 3 (µg.m -3 ) 3 O 3 (µg.m -3 ) 4 O 3 (µg.m -3 ) 5 O 3 (µg.m -3 ) 6 O 3 (µg.m -3 ) 7 O 3 (µg.m -3 ) HCNM (ppmc) 8 O 3 (µg.m -3 ) 9 O 3 (µg.m -3 ) 10 O 3 (µg.m -3 ) 11 O 3 (µg.m -3 ) HCNM (ppmc) 12 O 3 (µg.m -3 ) 103,5 ± 66,3 98,2 ± 51,9 102,1 ± 61,0 191,2 ± 181,9 92,3 ± 48,5 101,1 ± 57,3 121,6 ± 100,5 82,3 ± 48,0 105,4 ± 58,0 75,0 ± 40,1 101,0 ± 50,9 64,4 ± 39,9 108,8 ± 67,8 315,8 ± 215,4 66,2 ± 40,4 103,9 ± 59,1 299,7 ± 331,9 1,2 ± 1,1 96,8 ± 45,7 96,5 ± 55,6 82,5 ± 43,7 89,2 ± 47,5 96,9 ± 46,3 109,2 ± 62,9 88,3 ± 44,7 94,3 ± 56,2 262,0 ± 198,6 2,1 ± 2,3 84,1 ± 41,9 114,0 ± 73,2 94,8 ± 53,0 101,6 ± 50,0 109,6 ± 78,5 136,0 ± 154,9 96,8 ± 46,2 99,4 ± 64,3 82,3 ± 66,7 89,9 ± 47,0 102,5 ± 70,2 80,3 ± 36,3 92,2 ± 50,4 78,6 ± 45,42 100,4 ± 75,3 200,7 ± 159,8 78,0 ± 44,4 93,8 ± 54,8 201,8 ± 231,1 1,0 ± 0,8 102,5 ± 47,3 91,2 ± 49,4 84,7 ± 41,8 83,5 ± 42,9 101,8 ± 44,2 98,5 ± 59,5 94,0 ± 43,9 85,5 ± 50,5 191,1 ± 176,1 1,5 ± 1,9 85,3 ± 39,7 107,3 ± 71,9-8,4% +3,3% +7,4% -28,9% +0,5% -1,7% -32,3% 9,3% -2,7% 7,1% -8,7% 22,1% -7,7% -36,4% 17,8% -9,7% -32,7% -19,2% 5,9% -5,5% 2,7% -6,5% 5,1% -9,7% 6,4% -9,3% -27,0% -27,0% 1,3% -5,9% As estações 6 e 7 são as que apresentam as maiores diferenças nas concentrações de ozônio entre dias de semana e dias de final de semana. Pelos resultados encontrados, em geral na maioria das localidades das estações, ocorre o efeito de final de semana para o ozônio, exceto nas estações 2, 3, 9 e 12. Para os precursores de ozônio (NO X e HCNM) foram encontradas diferenças negativas, significando a ocorrência de decréscimo das concentrações dessas espécies em dias de final de semana, resultado coerente com o decréscimo da atividade veicular. Em geral as diferenças foram

4 similares entre as estações, porém para o ozônio a resposta a essa diminuição foi diferente entre as estações. Na estação 11, por exemplo, foi encontrada uma significativa redução das emissões de HCNM e NO X, porém o ozônio aumentou, mas não expressivamente como no caso das estações 6 e 7. Este efeito pode ser em grande parte explicado pelo efeito químico. A atmosfera das estações 6 e 7, são locais que recebem forte influência da atividade veicular, principalmente a de motores à diesel que é reconhecidamente uma grande fonte de emissões de NOx. Como conseqüência a atmosfera é rica em NO X suprimindo a formação do ozônio durante dias de semana. Em dias de final de semana, com a redução da atividade veicular e menor emissão de NOx a atmosfera passa a ser mais favorável a formação do ozônio, pois a alteração nas emissões de HCNM não é tão relevante neste tipo de regime químico (com grande excesso de NO x ). Por outro lado, a atmosfera da estação 11 apresenta um regime químico onde não há um grande excesso de NOx e, portanto, variações nas concentrações dos precursores do ozônio não alteram significativamente a sua concentração. Outro fator químico que pode contribuir é a diferença na composição dos hidrocarbonetos presente em cada estação, da qual é função dos tipos de fontes presentes, como é o caso das estações 6 e 7, onde a fonte predominante é a veicular (participação grande dos motores a diesel), e a estação 11, onde há influência de outras fontes (p.ex. industrial) além da veicular. O efeito químico explica em parte a ocorrência do efeito do final de semana para ozônio, porém não explica totalmente o comportamento encontrado nas estações 2, 3, 9 e 12. Nessas estações não foi encontrado a ocorrência do efeito de final de semana. Três hipóteses para explicar o comportamento nas estações 3, 9 e 12 são formuladas: 1) as emissões dos precursores de ozônio nessas estações são predominantemente de fontes fixas e industriais e com pouca contribuição das fontes móveis ou veículos, como no caso das outras estações; 2) nessas estações ocorre a influência mais significativa da brisa marítima que chega primeiro nessas estações alterando, principalmente próximos das máximas de ozônio, as condições atmosféricas do local; 3) a mistura desses dois efeitos, meteorológico e químico ocorrem. Essas hipóteses, no entanto, não explicam o comportamento encontrado na estação 2. Esta estação tem características particulares, pois está localizada dentro de um parque sendo influenciada pelas emissões de compostos orgânicos voláteis biogênicos, não alterando provavelmente o regime químico de forma significativa, quando comparado dias de semana com dias de final de semana. Nesta estação em geral são observadas altas concentrações de ozônio, podendo ser atribuído a influência das emissões biogênicas, que torna a atmosfera mais quimicamente favorável a formação do ozônio quando comparado com outras estações. Figura 1 Médias das diferenças de concentração de ozônio entre dias de semana e de final de semana para a RMSP no período de 1996 a a) para cada ano; b) para as estações do ano.

5 A figura 1 ilustra as médias das diferenças de concentração de ozônio entre dias de semana e dias de final semana para o período de 1996 a Na maior parte dos anos ocorreu o efeito de final de semana para o ozônio, exceto nos anos de 1999, 2001 e 2004, podendo estar associado às condições meteorológicas atípicas ocorridas, sendo necessária uma investigação mais detalhada. Já quando avaliado as diferenças entre as estações do ano observa-se a grande diferença nas concentrações principalmente nas estações 6,7, 4 e 5, não sendo observado um padrão relacionado com as estações do ano. No entanto, em geral o verão foi a estação onde foram encontradas as menores diferenças de concentração de ozônio entre dias de semana e dias de final de semana, indicando a influência das condições meteorológicas no efeito de final de semana para o ozônio. 4 CO CLUSÕES Os resultados preliminares desse estudo, que analisou onze anos de dados indicaram a ocorrência do efeito do final de semana para o ozônio na RMSP. O efeito químico, devido a influencia de diferentes fontes de emissão e as condições meteorológicas contribuem para os diferentes padrões dos poluentes e intensidades do efeito de final de semana para o ozônio. 5 REFERÊ CIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRADE, M. F.; YNOUE, R. Y.; HARLEY, R.; MIGUEL, A. H. Air quality model simulating photochemical formation of pollutants: the São Paulo Metropolitan Area, Brazil. International Journal Environmental Pollution. Vol. 22: , CALIFORNIA AIR RESOURCES BOARD The ozone weekend effect in California staff report, last reviewed June 25, 2008 (accessed October of 2008). GUARDANI, R.; NASCIMENTO, C. A. O.; GUARDANI, M. L. G.; MARTINS, M. H. R. B.; ROMANO, J., Study of Atmospheric Ozone Formation by means of a Neural Network Based Model. MARTINS, L. D.; ANDRADE, M. F. Ozone formation potentials of volatile organic compounds and ozone sensitivity to their emission in the megacity of São Paulo, Brazil. Water, Air, & Soil Pollution Vol. 195: , SÁNCHEZ-CCOYLLO, O. R.; YNOUE, R. Y.; MARTINS, L. D.; ANDRADE, M. F. Impacts of Ozone Precursor Limitation and Meteorological Variables on Ozone Concentration in São Paulo, Brazil. Atmospheric Environment.Vol. 40: , MURAMOTO, C. A.; LOPES, C. F. F.; LACAVA, C. I. V Study of Tropospheric Ozone in São Paulo Metropolitan Region. A&WMA s 96th Annual Conference & Exhibition Energy, Economic and Global Challenges, San Diego/EUA. JENKIN, M. E.; DAVIES, T. J.; STEDMAN, J. R. The origin and day-of-week dependence of photochemical ozone episodes in the UK. Atmospheric Environment. Vol. 36: , BLANCHARD, C.L.; TANENBAUM, S.; LAWSON, D. R. Differences between Weekday and Weekend Air Pollutant Levels in Atlanta; Baltimore; Chicago; Dallas Fort Worth; Denver; Houston; New York; Phoenix; Washington, DC; and Surrounding Areas. Air & Waste Management Association. Vol. 58: , QIN, Y.; TONNESEN, G. S.; Z. WANG, Z. One-hour and eight-hour average ozone in the California South Coast air quality management district: trends in peak values and sensitivity to precursors. Atmospheric Environment. Vol. 38: , SILVA JUNIOR, R. S.; OLIVEIRA, M. G. L.; ANDRADE, M. F Proceedings of 8 ICSHMO, Foz do Iguaçú, Brasil,