Universiẗat, Diss., 2000--Dortmund.

Universiẗat, Diss., 2002--Dortmund.

Universiẗat, Diss., 2001--Essen.

Universiẗat, Diss., 2004--Münster (Westfalen).

Universiẗat, Diss., 2004--Bremen.

En atmosphère naturelle, l’eau est l’un des facteurs contribuant fortement à la masse des particules d’aérosol. Ceci va fortement modifier les propriétés optiques et radiatives des aérosols. Cet impact a été calculé à partir de plus de 2 ans de mesures sur le site ACTRIS/GAW du Puy de Dôme (PdD, 1565m). La distribution en taille, l’extinction et l’hygroscopicité mesurées au PdD ont été combinées pour calculer les propriétés optiques et radiatives, sèches ou humides. Pour chaque propriété, le facteur d’accroissement hygroscopique (f) a été estimé à l’aide d’un code de Mie. La longue série temporelle a permis de paramétrer l’évolution en fonction de l’humidité des propriétés optiques de différents types d’aérosols. Pour un aérosol d’origine océanique qui s’est mélangé avec des aérosols anthropiques, le coefficient de diffusion augmente plus de 4.4 fois si il est placé à 90% d’humidité. Le forçage radiatif va évoluer en conséquence et sera 2.8 fois plus élevé à 90% d’humidité que pour une atmosphère sèche (1.8 à humidité ambiante). Cette longue série de mesures a également permis de montrer, pour la première fois à notre connaissance, la forte variation saisonnière de ce paramètre. Ce manuscrit présente également une méthode originale pour calculer la masse d’aérosols volcaniques à partir de mesures LIDAR et in situ. Lors de l’éruption du volcan Islandais Eyjafjalla en Mai 2010, la masse d’aérosols volcaniques au dessus de Clermont a été estimée de 655±23μg.m-3. / Water contributes significantly to the aerosol mass under ambient conditions of relative humidities, and thus may significantly impact their optical and radiative properties and direct effect. In the present work, the impact of the aerosol hygroscopicity on its optical properties is evaluated from a set of instrumentation located at the ACTRIS/GAW Puy de Dôme station (PdD, 1465m) over two years of measurements in 2010 and 2011. In situ size distributions, extinction and hygroscopicity measurements are combined to retrieve the aerosol refractive index, both dry and wet. For each optical property the enhancement factor (f) due to hygroscopicity can be computed using Mie calculations. The long data set available enables us to generate parameterisations of optical properties enhancement as a function of relative humidities for different aerosol types. At 90% humidity, fσsca is more than 4.4 for marine aerosol that have mixed with a pollution plume. Consequently, the aerosol radiative forcing is estimated to be 2.80 times higher at RH=90% and 1.75 times higher at ambient RH when hygroscopic growth of the aerosol is considered. For the first time this study highlight the high seasonal variability of this impact. The manuscript also presents an original method of mass inversion for volcanic aerosols with the synergy of in situ and LIDAR measurements. The calculated mass of volcanic particle transported over Clermont during the eruption of Eyjafjalla in May 2010 was up to 655±23μg.m-3.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12434.pdf: 5335647 bytes, checksum: a56abda29440b5de525348eee5d618da (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Quimica, Universidade de Sao Paulo - IQ/USP

Foram analisadas as principais propriedades ópticas do aerossol atmosférico a partir dos radiômetros da rede NASA/AERONET em três regiões de interesse: o Norte da Amazônia, a região do arco do desflorestamento, e a região do cerrado. A metodologia envolveu a obtenção da espessura óptica do aerossol (), distribuição de tamanho, albedo de espalhamento único (0), e outras propriedades com o uso de radiômetros CIMEL operados pela rede de fotômetros NASA/AERONET. Foram determinadas propriedades ópticas de aerossóis biogênicos naturais, bem como das emissões de queimadas. Observaram-se profundas modificações nas propriedades do aerossol durante a estação seca, como decorrência de emissões de queimadas. A profundidade óptica do aerossol, 500nm, aumentou de um valor de background de 0,15±0,13 durante a estação chuvosa, para valores médios diários da ordem de 2,5 a 3,5, o que indica uma atmosfera extremamente carregada de aerossóis na região do arco do desflorestamento. O coeficiente de Ångström, que expressa o tamanho das partículas, aumentou significativamente durante a estação de queimadas para altos valores de , indicando a predominância de partículas finas nessa época do ano, aumento esse que também é visto no volume da moda fina da distribuição de tamanho na região do arco do desflorestamento, com um pico no raio de 0,15 m. O aerossol biogênico natural está presente durante todo o ano, em todos os locais analisados. da região Amazônica. O aerossol produzido secundariamente na atmosfera, pela oxidação de compostos emitidos pela vegetação, contribui para o volume da moda fina, enquanto que as partículas primárias emitidas pela floresta contribuem para a moda grossa. Das propriedades intrínsecas do aerossol, observou-se que o albedo de espalhamento único do aerossol (0) tem valor médio de 0,920,03 nas estações do arco do desflorestamento. Em Cuiabá foi possível observar duas modas de valores de 0, uma correspondente ao aerossol natural do cerrado com valor de 0,84±0,05, e outra correspondente a queimadas de longa distância com valor de 0,92±0,03, compatível com as estações do arco do desflorestamento. O Norte da Amazônia foi caracterizado por aerossol extremamente espalhador, com albedo de 0,98±0,01 durante a estação chuvosa em Balbina. O impacto climático dos aerossóis foi quantificado através das inversões de forçante radiativa direta do aerossol da AERONET. A forçante radiativa instantânea no topo da atmosfera chegou a -100 W.m-2 na região do arco de desflorestamento. O valor de eficiência de forçante do aerossol na Amazônia variou entre 38,6 W.m-2.-1, em Alta Floresta, a 50,9 W.m-2.-1 em Belterra. Foi também realizada uma análise entre as medidas integradas na coluna atmosférica com medidas de concentração de aerossóis ao nível do solo. Nesse intuito, estudou-se a relação da profundidade óptica do aerossol obtida pelos radiômetros da AERONET e a concentração de material particulado fino, MP2,5 obtida ao nível do solo. A regressão linear encontrada foi de MP2,5 = (37±2)500 + (5±2) em unidades de [g.m-3] para a região do arco do desflorestamento, e MP2,5 = (30,7±1,3)500 + (0,08±0,40) nas mesmas unidades, para a região de Belterra. A validação feita com obtido independentemente pelo sensor MODIS mostrou que a relação é adequada para o arco do desflorestamento e a profundidade óptica do aerossol obtida por ambos os métodos pode ser usada alternativamente para estudos de efeitos de material particulado na saúde humana. / This work has analyzed the main optical properties of atmospheric aerosol particles in three regions of interest: the Northern Amazon region, the arc of deforestation and the Brazilian cerrado. The methodology involved the measurement of aerosol optical thickness (), size distribution, single scattering albedo (0), and other properties with the use of CIMEL radiometers that are part of a sun-photometer network operated by AERONET/NASA. It was determined the optical properties of natural biogenic aerosols as well as emissions from biomass burning. We observed large changes in the physical properties of aerosols during the dry season, as a result of emissions from fires. The aerosol optical depth at 500nm, 500nm increased from a background value of 0.15 ± 0.13 during the wet season for the daily average values of 2.5 to 3.5, indicating a highly loaded atmosphere in the region of the arc of deforestation. The Ångström coefficient, which indicates the particle size, increased significantly during the burning season for high values of , indicating the predominance of fine particles in this season. This increase due to biomass burning is also observed in the volume size distribution, with a large peak centered at a radius of 0.15 m. The natural biogenic aerosol is present throughout the year in all locations studied in the Amazon region with similar properties. The secondary organic aerosol produced in the atmosphere by oxidation of compounds emitted by the vegetation contributes to the volume of fine mode, while the primary particles emitted by the forest contribute to the coarse mode. The intrinsic properties of the aerosol were also analyzed. It was observed that the single scattering albedo of the aerosol (0) has an average value of 0.92 0.03 in the stations close to the region of the arc of deforestation. In Cuiabá it was possible to observe two modes in the distribution of 0, corresponding to a natural aerosol from the cerrado with an average value of 0.84 ± 0.05, and other mode corresponding to fires from long range transport with a relatively high value of 0.92 ± 0.03, consistent with the measurements at the arc of deforestation. The northern Amazon region was characterized by extremely scattering aerosols with albedo of 0.98 ± 0.01 during the rainy season in Balbina. The climate impact of aerosols was characterized by aerosol direct radiative forcing from inversions calculations by AERONET. The instantaneous radiative forcing at the top of the atmosphere reached a very high -100 Wm-2 in the region of the arc of deforestation. The value of the aerosol forcing efficiency in the Amazon ranged from -38.6 Wm-2.-1 in Alta Floresta, to -50.9 Wm-2.-1 in Belterra, compatible with measurements using other methods. This work also has done an analysis of the comparison between 500nm column measurements from AERONET and ground based aerosol concentrations. It was studied in detail the relationship of the aerosol optical depth obtained by the AERONET radiometers with the concentration of fine particulate matter, PM2.5 obtained at ground level in several sites in Amazonia. We found a statistically significant correlation and it was derived a linear regression of PM2.5 = (37±2) AOD500 + (5±2) in g/m³ in the region of the deforestation arc calculated from data in the period of 2001-2006. In addition, estimates from MODIS aerosol optical depth was used to calculate ground based PM2.5 concentrations, with statistically significant agreement. This technique is very useful to assess health effects of aerosols in Amazonia.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-07T12:17:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Jacqueline de Melo Barcelar.pdf: 3333608 bytes, checksum: d7849dcedc1b6dee2fbe9f66139aa42c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T12:17:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Jacqueline de Melo Barcelar.pdf: 3333608 bytes, checksum: d7849dcedc1b6dee2fbe9f66139aa42c (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Introdução: A obesidade é um fator de risco para asma, cujo tratamento principal consiste no uso dos aerossóis inalados. Entretanto, não existem dados na literatura a cerca do padrão de deposição de aerossol em indivíduos obesos não asmáticos e asmáticos. Além disso, existe uma lacuna no conhecimento do uso do heliox nesta população, pois este gás diminui a resistência ao fluxo aéreo e aumenta a ventilação. Objetivo: 1-Analisar a distribuição e deposição pulmonar e extrapulmonar de radioaerossol em mulheres adultas saudáveis com peso normal e obesas e 2-Analisar a distribuição e deposição pulmonar de radioaerossol, após inalação de radiofármaco carreado por oxigênio e heliox, em mulheres obesas não asmáticas e asmáticas, através de cintilografia pulmonar. Método: O estudo foi realizado em duas partes. A primeira um corte transversal com 29 mulheres: 15 obesas (IMC ≥30 kg/m2) e 14 com IMC =18,5–24,9 kg/m2. A segunda parte foi um ensaio clínico randomizado e crossover com mulheres obesas (IMC ≥30 kg/m2), 10 não asmáticas e 10 asmáticas estáveis. Todas as participantes inalaram 99mTc-DTPA tecnésio, com atividade de 37MBq (Megabequereis), associado a 0,9% de solução salina. Na primeira parte foi utilizado um nebulizador de membrana (NM) (Adágio, Dance Biopharm, San Francisco, CA) ativado pela respiração (volume solução=0,2mL). Na segunda parte foi utilizado o mesmo radiofármaco associado a 0.9% de solução salina e broncodilatadores, (volume solução= 1,5mL), utilizando NM (Aerogen® Solo, Aerogen Ltd, Galway, Irlanda) associado ao gás oxigênio ou heliox. Após a inalação, foram adquiridas as imagens cintilográficas de tórax posterior e anterior, face e equipamentos, com tempo 300 segundos para cada imagem. Para analisar as imagens foram criadas regiões de interesse (ROI) para regiões pulmonares e extra pulmonar. Resultados: No primeiro estudo, verificou-se maior deposição do radioaerossol nas vias aéreas superiores no grupo de obesas comparado com as de peso normal (9,54±3,68% versus 4,94±1,92%, p=0,002). Na comparação entre os grupos, os gradientes horizontal e vertical apresentaram padrão de distribuição semelhante, apesar de maior deposição pulmonar ter ocorrido em mulheres com peso normal (61,65 ± 7,37% versus 46,48 ± 8,94%, p<0,001). No segundo estudo, ao respirar oxigênio, o grupo de asmáticas apresentou 5% maior deposição pulmonar em comparação as não-asmáticas (p =0,016), e maior deposição do radioaerossol nas áreas centrais no pulmão direito (0,90±0,23 versus 0,71±1,13; p<0,05). Não foram observadas diferenças significativas na deposição pulmonar de radioaerossol entre os grupos com o uso do heliox, porém foi encontrada redução significativa do radioaerossol no nível de orofaringe nas não asmáticas (p=0,009) e aumento no filtro expiratório (p=0,023). Conclusão: Mulheres obesas demonstraram reduzida deposição pulmonar de radioaerossol e maior deposição na região da orofaringe quando comparadas com as mulheres com peso normal. Na segunda parte do estudo, as mulheres asmáticas apresentaram maior deposição pulmonar total e na região central de radioaerossol comparada com as mulheres obesas não asmáticas. Utilizando heliox, não foi observado aumento da deposição pulmonar de radioaerossol nas mulheres obesas não asmáticas e asmáticas. Entretanto, o heliox diminuiu a deposição de radioaerossol na orofaringe das mulheres obesas não asmáticas. / Introduction: Obesity is a risk factor for asthma the treatment is mainly with the use of inhaled aerosols. However, there is no data in the literature about the aerosol deposition pattern in obese subjects with and without asthma. Furthermore, there is a lack in knowledge regarding the use of heliox in this population, since the gas reduces the airflow resistance and increased ventilation. Objective: 1- Analyze radioaerosol distribution and deposition in pulmonary and extrapulmonary in healthy adult women with normal weight and obese, 2- Assess distribution and pulmonary and extrapulmonary deposition of radioaerosol, after radiolabel inhalation carried by oxygen and heliox in non-asthmatic and asthmatic obese women with stable asthma using pulmonary scintigraphy. Method: The study was conducted in two stages. The first was a cross-section with 28 women: 15 obese (BMI ≥30kg/m2) and 14 with BMI =18.5-24.9kg/m2. The second part was a randomized crossover trial, with obese women (BMI ≥ 30 kg/m2), 10 non-asthmatic and 10 asthmatic stable asthma. All subjects inhaled technetium 99m Tc-DTPA with 37 MBq (Megabecquerels) activity associated with 0.9% saline. In the first part was used a nebulizer membrane (NM) (Adage, Dance Biopharm, San Francisco, CA) activated by breath (solution volume = 0.2 mL). In the second part was used the same radiopharmaceutical associated with 0.9% saline and bronchodilators (solution volume =1.5mL) using NM (Aerogen® Solo, Aerogen Ltd, Galway, Ireland) associated with the gas oxygen or heliox. After inhalation were acquired the scintigraphic images of posterior and anterior chest, face and equipment, with time 300 seconds for each image. To analyze the images were created regions of interest (ROI) for pulmonary and extra pulmonary regions. Results: In the first study, a higher deposition radioaerossol upper airways in obese group compared with those of normal weight (9.54±3.68% versus 4.94±1.92%, p=0.002). Comparing the groups, the horizontal and vertical gradients showed similar distribution pattern, although greater lung deposition occurred in women with normal weight (61.65±7.37% versus 46.48±8.94%, P<0.001). In the second study, breathing oxygen, the asthmatic group had 5% higher lung deposition compared to non-asthmatics (p=0.016), and increased deposition of radioaerossol in the central areas in the right lung (0.90±0.23 versus 0.71±1.13; p<0.05). Significant differences in lung deposition of radioaerosol between groups with use of heliox, but found significant reduction of radioaerosol in the level of the oropharynx without asthma (p=0.009) and increase in expiratory filter were observed (p=0.023). In the second part of the study, asthmatic women showed higher total lung deposition and central radioaerossol compared with obese women without asthma. Using heliox was not observed increased lung deposition radioaerossol in obese women without asthma and asthma. However, heliox decreased deposition radioaerossol oropharyngeal obese women without asthma

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12434.pdf: 5335647 bytes, checksum: a56abda29440b5de525348eee5d618da (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Quimica, Universidade de Sao Paulo - IQ/USP