[pt] Este estudo pretende avaliar as influências do tráfego de rotina e da construção de um novo trecho da BR-040, entre Duque de Caxias e Petrópolis, na emissão e composição do material particulado (MP) da região. As obras foram iniciadas em 2014 e interrompidas em junho de 2016. Foram realizados o monitoramento tradicional de MP e biomonitoramento com Tillandsia usneoides e Tillandsia stricta transplantadas em seis locais de amostragem ao longo da rodovia. O Laboratório de Estudos de Poluição Atmosférica (LEPA) forneceu filtros contendo partículas totais em suspensão (PTS), coletadas entre 2014 e 2016. A espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e a cromatografia iônica (CI) foram utilizadas para a caracterização química das PTS. Em 2014 foram observadas as maiores concentrações médias de PTS nos pontos próximos ao pedágio. Em 2016 não houve diferença nas concentrações de PTS entre períodos com obras e em sua ausência. O elemento majoritário nas PTS foi Fe e os maiores fatores de enriquecimento (FE) foram obtidos para Cu, Cd e Ni. Os íons em maior concentração foram NO3-e SO4-2, associados a emissões veiculares. O biomonitoramento, realizado em 2018, revelou enriquecimento de Mn, Zn e Cd na maioria dos locais. A T. stricta apresentou maiores FE, que pode estar relacionado com os locais de origem ou fisiologia das plantas. Uma análise prévia de biomarcadores de estresse oxidativo revelou correlações entre metalotioneína e Fe, Mn, Co, Cu, Ni e Zn, indicando concentrações maiores que as fisiológicas para esses metais. As concentrações de outros biomarcadores como glutationa reduzida e H2O2 também foram avaliadas. / [en] This study aims to evaluate the influence of daily traffic and road construction of a new stretch of BR-040, between Duque de Caxias and Petrópolis, in the emission and composition of the particulate matter (PM) of the region. The construction works started in 2014 and were interrupted in June 2016. The traditional monitoring of PM and biomonitoring with transplanted Tillandsia usneoides and Tillandsia stricta were conducted at six sampling sites along the highway. The Laboratory of Atmospheric Pollution Studies (LEPA) provided filters containing total suspended particulates (TSP), collected between 2014 and 2016. inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS) and ion chromatography (IC) were used to the chemical characterization of TSP. In 2014, the highest average concentrations of TSP were observed at points close to the toll. In 2016 there was no difference in TSP concentrations between periods with works and in their absence. The major element in the PTS was Fe and the greatest enrichment factors (FE) were obtained for Cu, Cd and Ni. The ions in higher concentrations were NO3 -and SO4-2 , associated with vehicular emissions. Biomonitoring, conducted in 2018, showed enrichment of Mn, Zn and Cd in most sites. T. stricta presented higher FE, which may be related to the sites of origin or physiology of the plants. A previous analysis of oxidative stress biomarkers revealed correlations between metallothionein and Fe, Mn, Co, Cu, Ni and Zn, indicating higher concentrations than the physiological ones for these metals. Concentrations of other biomarkers reduced glutathione and H2O2 were also evaluated.

[pt] O intenso crescimento dos centros urbanos provocou aumento considerável da emissão de poluentes atmosféricos, conferindo destaque à poluição atmosférica. A qualidade do ar de uma determinada região pode ser afetada por fatores como tipos e quantidades de fontes de emissão, meteorologia e topografia, o que confere complexidade para essa área de estudo. Os principais poluentes legislados no Brasil são SO2, NO2, CO, O3 e o material particulado (MP). Dentre esses, o MP pode ser considerado como uma das mais importantes classes de poluentes devido sua composição heterogênea, que pode causar efeitos adversos à saúde e ao meio ambiente. O monitoramento dos poluentes atmosféricos para fins de fiscalização pode ser realizado utilizando métodos padronizados que incluem equipamentos capazes de determinar a concentração dos poluentes em tempo real. No Rio de Janeiro, as principais redes de monitoramento da qualidade do ar pertencem ao Instituto Estadual do Meio Ambiente (INEA) e à prefeitura do Rio de Janeiro, que dispõem de estações automáticas em diversas regiões da cidade e do estado. Entretanto, o monitoramento tradicional da poluição atmosférica demanda altos investimentos para compra e manutenção desses equipamentos, diminuindo as áreas passíveis de monitoramento. O biomonitoramento, por sua vez, que utiliza organismos vivos para avaliar mudanças ambientais, é considerado uma abordagem adequada para ampliar as áreas monitoradas e avaliar os impactos causados pela poluição. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade do ar no Rio de Janeiro através do biomonitoramento ativo utilizando Tillandsia usneoides e Tillandsia stricta como biomonitores, investigando o estresse oxidativo causado pela exposição aos metais. Considerando o efeito das fontes de emissão na qualidade do ar, buscou-se também avaliar a qualidade do ar no Rio de Janeiro durante os primeiros meses da pandemia de COVID-19, quando a mobilidade urbana foi alterada consideravelmente. Nessa avaliação foi considerada ainda a influência das condições meteorológicas por meio da comparação com dados obtidos para os mesmos períodos do ano anterior. O biomonitoramento ativo foi realizado entre julho de 2019 e novembro de 2020 em cinco locais do Rio de Janeiro com diferentes características quanto a emissão de poluentes: Ramos, Urca, Niterói, Duque de Caxias e Santa Cruz. As plantas foram removidas de um local rural e instaladas nos locais de monitoramento em julho de 2019 e coletadas em outubro de 2019, janeiro e novembro de 2020. A avaliação do estresse oxidativo foi realizada através da quantificação dos biomarcadores Metalotioneína (MT), Glutationa Reduzida (GSH), H2O2 e Peroxidação Lipídica, medida pela concentração de malondialdeído (MDA). Para avaliar a fração biodisponível dos metais presente no tecido das plantas foi realizada distribuição subcelular através do procedimento de purificação da metalotioneína, que fornece três frações nas quais os elementos foram quantificados por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), bem como a quantificação dos metais totais realizada em extratos ácidos dos tecidos das plantas. Na avaliação da qualidade do ar durante a pandemia, os dados de concentração de NO2, SO2, CO e O3 e variáveis meteorológicas foram fornecidos pelo INEA para março e abril de 2020 e usados para avaliar mudanças na qualidade do ar em comparação com o ano anterior e a contribuição das condições meteorológicas. A prefeitura do Rio de Janeiro forneceu dados de CO, O3 e PM10 e variáveis meteorológicas para o período entre março e setembro que foram usados para uma avaliação que considerou o impacto das medidas de distanciamento social na qualidade do ar através do acompanhamento desde o primeiro decreto de restrição até a abertura econômica total. Nos dois casos, os dados foram submetidos a destes estatísticos e análises temporais. O biomonitoramento da qualidade do ar indicou que os principais elementos encontrados nos biomonitores foram Fe, Na, K, Ca, Mg and Al. Elementos relacionados ao tráfego veicular, como Pb, Cr, Cu and V também foram encontrados em concentrações expressivas. A T. usneoides apresentou maiores concentrações em comparação com a T. stricta, entretanto, o enriquecimento das duas espécies em relação à amostra de referência foi similar, indicando que ambas são adequadas para o biomonitoramento. Duque de Caxias e Santa Cruz apresentaram os maiores enriquecimentos, o que pode estar relacionado com a contribuição das emissões industriais. A avaliação da distribuição subcelular dos metais demonstrou que Cr, Co, Cu, Cd, Mn, Ni, Se and Zn foram encontrados na fração termoestável da purificação da metalotioneína, o que indica que as plantas estão em processo de destoxificação desses elementos. A T. stricta apresentou maiores percentuais da fração não biodisponível, o que indica que essa espécie é mais resistente aos efeitos tóxicos causados pelos metais. Foi observado ainda que em períodos secos a absorção das plantas é menor, devido ao metabolismo ácido das crassuláceas (CAM), que favorece o controle hídrico em condições de baixa umidade mantendo as organelas responsáveis pelas trocas gasosas fechadas durante o dia, período no qual se registram maiores concentrações de poluentes. Os biomarcadores de estresse oxidativo indicaram que as duas espécies estão em condições semelhantes de estresse oxidativo, pois suas concentrações não apresentaram diferença significativa entre as espécies na maioria dos casos. As correlações entre os biomarcadores indicaram que a principal função da GSH é no sistema antioxidante, embora em alguns caso ela tenha atuado auxiliando a MT na destoxificação de metais. As correlações de H2O2 com MT e GSH indicam que a exposição de metais estimula e produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), como H2O2, cuja concentração pode ser regulada pela ação da GSH, entretanto, a correlação com MDA indica que o sistema antioxidante não está sendo eficiente na prevenção do estresse oxidativo. A avaliação da qualidade do ar durante a pandemia revelou que a redução de até 85 por cento na mobilidade urbana foi a principal responsável pela melhora da qualidade do ar, principalmente nos primeiros meses de isolamento social. Foi registrada diminuição na concentração dos poluentes primários e aumento da concentração de O3, um poluente secundário. Esse mesmo comportamento também foi registrado em outras cidades ao redor do mundo e é atribuído aos complexos processos de formação de ozônio, que dependem da concentração de alguns poluentes primários. Embora as concentrações de ozônio tenham aumentando, o índice de qualidade do ar durante a pandemia foi melhor do que em períodos com a rotina normal das cidades. A contribuição das condições meteorológicas não apresentou muita influência, uma vez que se mostrou semelhante ao mesmo período do ano anterior. A avaliação da qualidade do ar no Rio de Janeiro revelou que as emissões veiculares são as principais fontes de poluentes atmosféricos, e que a mudança no fluxo de veículos pode melhorar a qualidade do ar, embora empreendimentos industriais também apresentem expressiva contribuição. A poluição urbana pode causar desequilíbrio ambiental, uma vez que a vegetação está em constante exposição. Podese destacar ainda que o estado do Rio de Janeiro abriga importantes remanescentes de mata atlântica, o que demanda constante fiscalização visando a garantia da preservação ambiental. / [en] The intense growth of urban centers has caused a considerable increase in atmospheric pollutant emission, which can lead to human health and ecosystem risks. The air quality monitoring network in Brazil is limited, covering not even half of the states. Biomonitoring employing plants is, thus, an alternative to increase the monitored areas and still allow the ecotoxicological evaluations concerning air pollution exposure. In this sense, this study sought to evaluate the air quality of the metropolitan region of Rio de Janeiro using official atmospheric pollutant concentration data and biomonitoring efforts aiming to investigate oxidative stress in the bromeliad species used as biomonitors. During the social isolation period established as a contingency measure against the spread of the coronavirus, air quality was improved overall, although ozone concentrations increased relative to the previous year and the period preceding the lockdown. This change was attributed to an urban mobility reduction of up to 85 percent. The biomonitoring assessments indicate that the main elements taken up by the plants were those related to vehicular traffic. The correlation of these elements with oxidative stress biomarkers indicate that air pollution exposure represents a risk to local ecosystems. Tillandsia stricta and Tillandsia usneoides displayed similar behavior regarding metal accumulation, albeit presenting different detoxification processes. Although Rio de Janeiro has one of the most widespread air quality monitoring networks, studies aimed to assess the environmental air pollution impacts are required, considering that the state is home to important and endangered Atlantic Forest remnants. In additions, vehicular emission control can contribute to air pollution reduction, considering that this is one of the main pollutant sources.

[pt] A poluição do ar é um dos sérios problemas que o mundo enfrenta atualmente. Sua compreensão é muito complexa devido à estreita relação dos poluentes com as variáveis meteorológicas e o uso da terra os quais influenciam sua composição. Atualmente, existem duas abordagens tradicionais para a coleta de amostras relevantes para a deposição atmosférica e estudos atmosféricos relacionados aos estudos de monitoramento. A primeira abordagem envolve a coleta direta de material particulado (PM) transportado pelo ar que objetivou estudos quantitativos em forma local, de curto/médio alcance ou de transporte global de poluentes, incluindo estudos relacionados à saúde relacionados ao tamanho de material particulado: PM2.5 e PM10. Sua aplicação em grande escala implica em investimentos caros devido a altos custos de manutenção e problemas logísticos para instalar o equipamento instrumental em todos os locais necessários de amostragem. A segunda abordagem usa um biomonitor para avaliar a poluição do ar que é considerado como não custoso, mas confiável e relativamente simples. Portanto, monitorar a qualidade do ar usando organismos vivos como biomonitores recebeu atenção crescente nos últimos anos, porque certos tipos de organismos biológicos fornecem uma medida de exposição integrada em determinado período de tempo e enriquecem a substância a ser determinada para que a acessibilidade analítica seja melhorada e a incerteza das medições reduzida. Neste trabalho, a maioria dos estudos foi abordada no uso de biomonitores como ferramenta adequada para avaliar a qualidade do ar de diferentes locais. Esta tese teve seis objetivos principais: 1) biomonitoramento passivo com líquens; 2) biomonitoramento da qualidade do ar próximo a área industrial; 3) biomonitoramento ativo com espécies de Tillandsia; 4) uma comparação do biomonitoramento usando três espécies diferentes de Tillandsia; 5) qualidade do ar nos Jogos Olímpicos de 2016; 6) correção de sobreposição espectral. Os biomonitores foram coletados do local de controle, transplantados e expostos na área de estudo de interesse por um período de tempo determinado para acumular oligoelementos. Os oligoelementos foram medidos por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e os resultados das concentrações foram tratados com ferramentas quimiométricos. Os resultados mostraram a capacidade dos líquenes e das espécies de Tillandsia de acumular elementos traço e ferramentas quimiométricos ajudaram para identificar possíveis fontes de emissão. No primeiro objetivo foram identificadas três possíveis fontes de emissão: fontes veiculares, re-suspensão do solo (origem natural) e práticas agrícolas. No segundo objetivo foi provado que partículas negras foram emitidas principalmente da indústria do couro. O terceiro objetivo mostra as emissões veiculares como principal fonte de poluição nas áreas urbanas, uso de agroquímicos nas áreas peri-urbanas e ressuspensão do solo representada pelas áreas rurais. O quarto objetivo mostra que todas as espécies de Tillandsia provaram ser bons biomonitores. O quinto objetivo demonstrou que o controle de estratégias e a regulação do tráfego implantado pelo governo do Rio de Janeiro influenciaram na redução de poluentes durante o período olímpico. No sexto objetivo, Lasso mostrou os melhores resultados quando os valores preditivos de elementos de terras raras foram analisados. / [en] Air pollution is one of the serious problems that the world currently facing. Their understanding it is very complex due to the close relationship of the pollutants, meteorological variables, and land uses influence their composition. Actually, there are two traditional approaches for collecting samples relevant to air and atmospheric deposition which are related to monitoring studies. The first approach involves the direct collection of airborne particulate matter (PM) which aimed quantitative studies at local, short/medium range or global transport of pollutants, including health-related studies related to size fractionate airborne particulate matter (PM2.5 and PM10). Their application on large-scale implied expensive investments due to both high costs of maintenance and logistic problem to install the instrumental equipment at all needed locations. The second approach uses an air pollution monitor which is considered as a non-expensive, yet reliable, and relatively simple. Therefore, monitoring air quality by using living organisms as biomonitors has received increasing attention in recent years because certain types of biological organisms provide a measure of integrated exposure over certain amount of time and enrich the substance to be determined so that the analytical accessibility is improved and the measurements uncertainty reduced. In this work, the most of studies were approached in the use of biomonitors as tool suitable to assess the air quality of different locations. This thesis had six principal objectives: 1) passive biomonitoring with lichens; 2) biomonitoring of air quality near industrial area; 3) active biomonitoring with Tillandsia species; 4) a comparison of biomonitoring using three different species of Tillandsia; 5) air quality in 2016 Olympic Games; 6) correction of spectral overlap. Biomonitors were collected from control site, transplanted and exposed into the study area of interest for a time period determined to accumulate trace elements. Trace elements were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and the concentrations results were treated with chemometric tools. Results show the ability of lichens and Tillandsia species to accumulate trace elements and chemometric tools helped to identify possible emission sources. In the first objective were identified three possible sources of emission: vehicular sources, soil resuspension (natural origin) and agricultural practices. In the second objective was proved that black particles were emitted mainly from leather industry. The third objective shows the vehicular emissions as the main source of pollution in the urban areas, use of agrochemicals in the peri-urban areas and soil resuspension represented by rural areas. The fourth objective shows that all Tillandsia species proved to be good biomonitors. The fifth objective demonstrated that strategies control and traffic regulation implanted by the government of Rio de Janeiro influenced in the reduction of pollutants during the Olympic period. In the sixth objective, Lasso shows better results when predict values of rare earth elements were analyzed.