Avaliação dos dados de uma estação de monitorização

Transcrição

1 . Betina Alcobia, nº Carlos Netto, nº Luís Mendes, nº Pedro Baptista, nº Novembro de 2005 Poluição e Gestão do Ar Avaliação dos dados de uma estação de monitorização Análise dos dados de 2004 do poluente dióxido de azoto da estação de tráfego de Entrecampos

2 Avaliação dos dados da estação de tráfego de Entrecampos Análise dos dados de 2004 do poluente dióxido de azoto Introdução Este relatório tem como objectivo fazer uma análise detalhada do comportamento do dióxido de azoto (NO 2 ) na estação de monitorização de Entrecampos Lisboa, durante o ano de Alguns aspectos que se têm de considerar neste tipo de análises são: - a eficiência da estação de monitorização; - a evolução ao longo do ano e mês a mês; - a eventual ocorrência de episódios; - a distribuição média por dia da semana; - a distribuição média ao longo de 24 horas; - a relação com outros poluentes medidos na mesma estação; - as ultrapassagens dos valores-limite consignados na legislação. As fontes principais de óxidos de azoto devem-se à queima de combustíveis, nomeadamente nas instalações industriais e nos veículos automóveis. A queima origina principalmente NO, no entanto este é depois transformado em NO 2 por oxidação fotoquímica. Outro aspecto importante para a análise do NO 2 é o ciclo fotoquímico básico do NO 2, NO e O 3. A figura 1 apresenta o processo de forma esquemática, da qual distinguem-se três situações limite: - Na ausência de hidrocarbonetos e na presença de radiação solar, a concentração de NO 2 baixa inicialmente e, por consequência, há um aumento de O 3. Atinge-se, rapidamente um equilíbrio. - Na presença de hidrocarbonetos e de radiação solar, as concentrações de NO 2 e NO reduzem-se e há um aumento de O 3. - Na ausência de radiação solar o ciclo é quebrado deixando de se formar NO a partir de NO 2. 2

3 Figura 1. Ciclo fotoquímico básico do NO 2, NO e O 3. Assim, ao longo do dia, a concentração de NO terá um pico na hora de ponta, devido ao tráfego. Com algum desfasamento, este pico irá dar origem ao pico de NO 2, a meio da manhã. Durante as horas de radiação solar mais intensa o O 3 irá aumentar. Por fim, ao final do dia o O 3 é consumido originando NO 2. A partir do momento que o O 3 se esgote, o NO e o NO 2 também aumentam pois continua a haver emissões pelo trafego. A figura 2 demonstra o comportamento típico destes poluentes ao longo do dia. Figura 2. Comportamento típico dos poluentes O 3, NO e NO 2 ao longo do dia. Com vista a evitar, prevenir ou limitar os efeitos nocivos de determinados poluentes sobre a saúde humana e sobre o ambiente na sua globalidade e a preservar e a melhorar a qualidade do ar, o decreto-lei 111/2002 estabelece os valores limite e 3

4 os limiares de alerta para as concentrações dessas substâncias no ar ambiente. Para o NO 2 estabelece: - Valor limite horário para protecção da saúde humana 260 µg/m 3 NO 2 (dos quais 60 µg/m 3 são a margem de tolerância) que não podem ser excedidos mais de 18 vezes no ano civil. - Valor limite anual para protecção da saúde humana 52 µg/m 3 NO 2 (dos quais 12 µg/m 3 são a margem de tolerância). - Valor limite anual para protecção da vegetação 30 µg/m 3 NO 2 neste relatório não se faz esta avaliação por esta estação não satisfazer os requisitos de monitorização para este fim. - Limiar de alerta 400 µg/m 3 (medido em três horas consecutivas) neste relatório não se faz esta avaliação por esta estação ser de tráfego e por isso não é representativa da qualidade do ar numa área de pelo menos 100 km 2, ou numa zona ou aglomeração. - Limiares superiores e inferiores de avaliação são avaliados com base em dados de cinco anos, por isso não faz parte deste relatório verificar se a monitorização contínua do NO 2 seria realmente necessária, ou se se poderia recorrer a outro tipo de monitorização. Tem que se ter em conta as características da própria estação na análise de dados. De facto, por ser uma estação de monitorização de tráfego a única fonte de poluição a ter em atenção é a produzida pelas emissões automóveis. Posto isto, é natural que as alterações da concentração de NO 2 sejam apenas devidas a alterações no volume de tráfego e aos possíveis reacções químicas em que entra. Metodologia A metodologia seguida neste relatório vem descrita na seguinte figura: Figura 3. Fluxograma-síntese da metodologia. * Resultados Numa pré-análise aos dados colectados pelo Instituto do Ambiente, não se verificou qualquer situação irregular. A própria eficiência da estação relativamente ao dióxido de azoto está dentro do normal, e acima dos 90% definidos pela legislação cerca de 93%. * Instituto do Ambiente Qualidade do Ar, 4

5 Após tratamento dos dados, foram construídos alguns gráficos para uma melhor percepção e análise dos valores registados para o dióxido de azoto e outros poluentes relacionados µg/m3 4 3 O3 NO2 NO Horas (UTC) Figura 4. Concentração de poluentes (µg/m 3 ) [O 3, NO e NO 2 ] ao longo das horas do dia (dados do ano de 2004 relativos à estação de tráfego de Entrecampos). A figura 4 representa o teor registado de poluentes ao longo das horas do dia. Por comparação com a figura 2, verifica-se a existência de dois períodos ao longo do dia em que os valores de NO 2 atingem registos máximos, fenómeno que se deve, fundamentalmente, ao tráfego nas horas de ponta. É importante registar que o período da manhã (7-9h), que representa um dos dois picos diários, é mais curto, o que, graficamente se traduz num pico mais estreito, isto comparativamente com pico da tarde. O facto do pico da manhã ser mais estreito prende-se com a hora de entrada nos empregos que se fixa maioritariamente entre as oito e as nove horas da manhã. Por outro lado, o pico da tarde estende-se desde as 16 horas até horas. Notar que estas análises horárias têm um pequeno erro no período da Primavera/Verão devido à diferença de uma unidade entre a hora oficial portuguesa e a hora UTC. Estes valores são coerentes com os valores de ozono e monóxido de azoto verificados. A depressão do fim da manhã até ao fim da tarde justifica-se com a dissociação fotoquímica do NO 2 e, consequentemente, o aumento de ozono. Contudo, seria de esperar um atraso do pico da manhã do NO 2 relativamente ao pico de NO, o que não acontece registando-se picos simultâneos do NO e do NO 2. De facto, segundo a figura 2, o pico da manhã do NO 2 deveria ser mais tardio ao que foi verificado, pelo que se deduz que a oxidação fotoquímica será relativamente rápida. 5

6 6 5 4 µg/m3 3 O3 NO2 NO 1 Dom 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª Sab Dia da semana Figura 5. Concentração de poluentes (µg/m 3 ) [O 3, NO e NO 2 ] ao longo dos dias da semana (dados do ano de 2004 relativos à estação de tráfego de Entrecampos). Na figura 5, que representa a variação do dióxido de azoto ao longo da semana, observa-se, claramente, a redução da concentração registada deste poluente aos sábados e domingos o que pode ser justificado com a diminuição do tráfego nestes dias. Os valores nos dias úteis são relativamente semelhantes embora à segunda- -feira e à sexta-feira se verifiquem valores ligeiramente mais baixos µg/m Dia do mês Figura 6. Concentração do dióxido de azoto (NO 2 ) (µg/m 3 ) ao longo dos dias do mês (dados do ano de 2004 relativos à estação de tráfego de Entrecampos). Relativamente ao comportamento do dióxido de azoto ao longo dos dias do mês, pode-se constatar, através da analise da figura 6, que não há nenhuma variação regular ou cíclica que seja explicada directamente. Existem quatro períodos durante 6

7 o mês em que os valores atingem valores mínimos. Este facto pode-se dever a uma maior coincidência desses dias do mês com os dias de fim-de-semana, onde o tráfego é obviamente menor. Os picos serão, porventura, dias que coincidiram mais vezes com dias de semana µg/m O3 NO2 NO Mês Figura 7. Concentração de poluentes (µg/m 3 ) [O 3, NO e NO 2 ] ao longo dos meses de 2004 (dados relativos à estação de tráfego de Entrecampos). Na figura 7, pode verificar-se que o teor de NO 2 desde o início do ano decresce até Setembro. A partir deste mês começa a aumentar novamente a concentração deste composto. Os valores mais elevados registam-se nos meses de Setembro, Outubro e Novembro, sendo que este último representa o valor máximo mensal, para Esta variação pode ser explicada devido à redução de tráfego em Entrecampos nos meses de férias de Verão. A variação no período de Inverno explica-se pelo uso mais acentuado do transporte privado. Os picos registados para este poluente nos meses de Outubro e Novembro podem ser considerados excepcionais. Possivelmente, a razão para este registo prende-se com o tráfego intenso que possa ter ocorrido. O decréscimo relativamente à concentração de NO 2 poderá ser explicado com base em dois argumentos: - De Janeiro a Maio, a concentração de NO 2 terá descido devido ao gradual aumento de radiação solar; - No período que se estende de Maio a Agosto, há uma descida de NO 2 devido à saída de população de Lisboa por causa das férias de Verão. 7

8 µg/m Dia do ano Figura 8. Concentração de dióxido de azoto (NO 2 ) (µg/m 3 ) ao longo dos dias do ano de 2004 (dados relativos à estação de tráfego de Entrecampos). A figura 8 traduz de forma menos clara a variação da concentração de dióxido de azoto ao longo do ano, pois o período de recolha de dados está dividido pelos 365 dias do ano. Apesar da percepção estar dificultada pode-se observar, confirmando a análise da figura 7, que há um decréscimo no teor do poluente em causa desde os primeiros dias do ano até estarem cumpridos, aproximadamente, ¾ do mesmo período (que representam o período de Janeiro até Setembro) e um aumento dos valores colectados no último quarto do ano que engloba os meses de Novembro e Dezembro. Este facto explica-se pelo gradual aumento da radiação solar que reduz as concentrações de NO 2. Verifica-se também a existência de dias com registos de concentração de poluente muito elevados. Estes valores pontuais dever-se-ão a dias de tráfego anormalmente intenso. A estação de Entrecampos cumpre as excedências aos valores limite de dióxido de azoto definidos na legislação: - Valor limite horário para protecção da saúde humana não há nenhuma ultrapassagem ao valor limite com ou sem margem de tolerância (200 e 260 µg/m 3 NO 2 respectivamente). - Valor limite anual para protecção da saúde humana a média dos registos de NO 2 durante o ano foi de 49,6 µg/m 3 NO 2. Este valor, embora ultrapasse o valor limite para 2010 (40 µg/m 3 NO 2 ), ainda está abaixo da margem de tolerância (52 µg/m 3 NO 2 ). 8

9 Conclusão A análise efectuada aos dados de NO 2 de 2004 da estação de Entrecampos permitem, de forma generalizada, apresentar as seguintes conclusões: - A eficiência da estação é de relativamente ao NO 2 é de 93,1%. - Em relação ao comportamento do NO 2 ao longo das horas do dia, observam-se dois picos coincidentes com as horas de ponta da manhã e da tarde, sendo que este último é mais estendido. Entre os dois picos existe uma depressão devido à formação de O 3. - No que se trata do comportamento ao longo dos dias da semana, os dias de menor concentração são o sábado e domingo. Dos dias úteis, a segunda-feira e a sexta-feira são os dias em que se registam os valores mais baixos. - O comportamento ao longo dos dias do mês não apresenta nenhum comportamento padronizado. Pode-se, contudo, constatar a existência de quatro depressões possivelmente devido a uma maior coincidência desses dias com dias de fim-de-semana. - No que se refere ao comportamento do NO 2 ao longo dos meses do ano, verifica-se um decréscimo gradual da concentração desde Janeiro até Setembro. A concentração apresenta valores máximos em Outubro e Novembro. - Ao longo dos dias do ano, verifica-se uma tendência de decréscimo até Setembro e um aumento nos meses seguintes até Dezembro. Pode-se constatar a existência de alguns dias em que a concentração sobe bastante em relação aos dias vizinhos. - Em relação à legislação, se a tendência se mantiver nos anos seguintes, apenas se deve precaver com as ultrapassagens dos valores limite anuais, dado que, apesar da estação cumprir a legislação actualmente, as emissões de NO 2 são superiores ao valorlimite para Quanto ao valor limite horário não houve qualquer excedência. Bibliografia FERREIRA, Francisco Documentação de apoio à cadeira de Poluição e Gestão do AR, Instituto do Ambiente Qualidade do Ar, (acedido a 20 de Novembro de 2005). 9