Aplicação da amostragem passiva no monitoramento de poluentes atmosféricos em áreas urbanas

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Mota, E.R. (UFBA) ; Cruz, L.P.S. (UFBA) ; Barbosa, J.L. (UFBA) ; Santos, D.F. (UFBA) ; Santana, F.O. (UFBA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi determinar as concentrações de SO2, NO2, NH3, O3, ácidos orgânicos (fórmico e acético) e inorgânicos (nítrico e clorídrico), em atmosfera urbana, utilizando amostragem passiva, como forma alternativa e de baixo custo para a avaliação da qualidade do ar. Foram usados amostradores passivos (designados APs nesse trabalho) desenvolvidos localmente com período de exposição de 7 dias. As concentrações desses poluentes encontram-se na faixa de 1,38 a 2,7 µg m-3 para SO2, 14,56 a 19,75 µg m-3 para NO2, 5,08 a 9,04 µg m-3 para HCOOH, 9,23 a 16,67 µg m-3 para CH3COOH, 0,7 a 2,6 µg m-3 para HCl, 0,3 a 1,4 µg m-3 para HNO3 e de 30,86 a 42,31 µg m-3 para O3. O desempenho de todos os APs propostos neste trabalho se mostrou adequado para medidas em áreas urbanas.

Palavras chaves

Poluição Atmosférica; amostrador passivo; Baixo Custo

Introdução

A presença crescente de poluentes no meio ambiente tem gerado grande interesse científico e da sociedade, devido a possíveis efeitos nocivos em humanos, fauna, flora e ecossistemas. O monitoramento atmosférico geralmente é feito com técnicas de amostragem ativa, onde os equipamentos utilizados geralmente são caros, envolvem operações complexas e requerem manutenção constante, tornando difícil a realização do monitoramento da qualidade do ar (CRUZ; CAMPOS, 2002). A amostragem passiva tem se mostrado uma alternativa viável para a realização do monitoramento atmosférico a baixo custo. Amostradores passivos são dispositivos capazes de fixar gases atmosféricos a uma taxa controlada por difusão, sem envolver o movimento ativo do ar através do amostrador não necessitando de bomba, como se faz na amostragem ativa. A aplicação dos amostradores passivos quando comparados com as técnicas ativas convencionais, ainda apresentam outras vantagens, como: são mais simples, de custo bem mais reduzido, exigem pouca manutenção, não dependem de calibração de fluxos de ar e são de fácil operação (CAMPOS et al, 2010). A cidade de Salvador recebe pouca influência de emissões industriais, constituindo um centro urbano impactado principalmente por emissões veiculares, provenientes de uma frota de quase 800.000 veículos operando com diferentes tipos de combustíveis. Contudo poucos estudos avaliam as concentrações de poluentes em fase gasosa, sendo que a grande maioria utiliza técnicas de amostragem ativa. Neste trabalho APs foram aplicados em medidas de SO2, NO2, NH3, O3, ácidos orgânicos (fórmico e acético) e inorgânicos (nítrico e clorídrico), visando principalmente o diagnóstico da qualidade do ar em áreas urbanas, com custo muito inferior ao das redes de monitoramento.

Material e métodos

O amostrador passivo utilizado foi construído pelo Laboratório de Química Analítica Ambiental - LAQUAM/ UFBA e é baseado em difusão molecular do gás através de uma camada estática de ar, sendo composto por um corpo cilíndrico de polietileno (12 mm de altura e 21 mm de diâmetro interno), fechado no fundo, contendo na entrada de ar uma membrana de Teflon (Millipore, PTFE, 0,5 μm de poro, 25 mm de diâmetro, hidrofóbica lisa), para minimizar a turbulência de ar e a interferência de partículas. Esta membrana é protegida por uma tela de aço inox (fio de 0,08 mm e malha de 0,125 mm); após o espaço de difusão, é colocado um filtro de celulose (Whatman 40) impregnado com reagente específico para fixar o gás que difunde através do amostrador (Tabela 1). No preparo dos amostradores, filtros de celulose cortados no diâmetro de 25 mm, foram lavados três vezes com água deionizada em ultrassom e uma vez com álcool etílico, sendo posteriormente secos em estufa a 50 ºC. Após a amostragem procedeu-se a extração dos filtros com 1,5 mL de água deionizada em banho de ultrassom Bransonic 3210 R-MT sem aquecimento seguido por 15 min seguida de centrifugação por 5 min. Os analitos foram posteriormente determinadas utilizando um cromatógrafo iônico com detector de condutividade modelo 650 Altech, auto supressora DS-Plus Altech e coluna de separação aniônica Dionex IonPac AS11 (250 x 4 mm). Apenas NO2 foi determinado por espectrofotometria de absorção molecular pelo método de Griess-Saltzman (λ = 540 nm).

Resultado e discussão

As concentrações minimas e máximas (representadas em diferentes cores) dos poluentes estudados podem ser vistas na Figura 1. A exatidão (5,5 a 17,6%) foi determinada por comparação com medidas simultâneas usando tubos de difusão para os ácidos orgânicos e inorgânicos e monitores contínuos para SO2, NO2 e O3. A precisão (desvio padrão relativo) considerando os 3 APs expostos simultaneamente variou entre 4,0 a 15 %. Dentre os poluentes estudados apenas SO2, O3 e NO2 tem suas concentrações máximas estabelecidas pela legislação ambiental federal brasileira (Brasil, 1990), que são: 365 µg m-3 para SO2, 320 µg m-3 para NO2 e 160 µg m-3 para O3. Com base nisso pode-se concluir que em Salvador-BA, os níveis desses poluentes legislados estão abaixo dos limites máximos permitidos pela Resolução CONAMA 003/90. Estudos mostram que razões obtidas entre concentrações dos ácidos fórmico e acético (AF/AA) podem ser usadas para fornecer uma indicação qualitativa de fontes (Souza et al., 1999, Grosjean 1988), em que valores < 1 sugerem a predominância de emissões diretas, e valores > 1 indicam a formação na atmosfera por reações fotoquímicas. De acordo com os resultados encontrados para FA/AA, existe indicativo para a cidade de Salvador-BA de emissões diretas para estes ácidos, isto pode ser justificado devido ao grande tráfego veicular e constantes engarrafamentos nos locais amostrados. Para obter informações mais conclusivas, seria necessário realizar amostragens por períodos mais longos e em diferentes estações do ano.

Reagentes usados para impregnação dos filtros e respectivos métodos analíticos


Concentrações, mínima (em azul) e máxima (em vermelho) dos poluentes estudados na atmosfera de Salvador-Ba em μg m-3.

Conclusões

O desempenho dos APs utilizandos neste trabalho se mostrou adequado para medidas em áreas urbanas, sendo uma alternativa viável para avaliação da qualidade do ar com baixo custo. Os níveis dos poluentes SO2, NO2 e O3 estão abaixo do padrão secundário estabelecido pela Resolução CONAMA 003/90 em Salvador. Esse trabalho é o primeiro a estudar ácidos orgânicos em fase gasosa na atmosfera de Salvador. Os resultados calculados através das razões entre AF/AA indicam que existe predominância de emissões diretas por fontes veiculares dos ácidos fórmico e acético.

Agradecimentos

CNPQ, FABESP

Referências

BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 003, de 28 de junho de 1990. Dispõe sobre padrões de qualidade do ar, previstos no PRONAR. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, jun. 1990. Disponível em: http://www.mma.gov.br.

CAMPOS, V.P.; CRUZ, L.P.S.; GODOI, R.H.M.; GODOI, A.F.L., TAVARES, T.M. Development and validation of passive samplers for atmospheric monitoring of SO2, NO2, O3 and H2S in tropical areas. Microchemical Journal, 96, 132, 2010.

CRUZ, L. P. S.; CAMPOS, V. P. Amostragem passiva de poluentes atmosféricos. Aplicação ao SO2. Química Nova, v. 25, n. 3, p. 406-411, 2002.

GROSJEAN, D. Aldehydes, carboxylic acids and inorganic nitrate during NSMCS. Atmospheric Environment, v. 22, p. 1637-1648, 1988

SOUZA, S. R., Vasconcellos, P. C., Carvalho, L. R. F. Low Molecular Weight Carboxylic Acids in an Urban Atmosphere: Winter Measurements in São Paulo City, Brazil. Atmospheric Environment, v. 33, p. 2563-2574, 1999