[pt] Neste trabalho foi feita a quantificação e a caracterização química de material particulado (PM, do inglês particulate matter), com foco no material particulado grosso (PM10) coletado em quatro diferentes locais da região metropolitana do Rio de Janeiro (Gericinó, Zona Oeste; Duque de Caxias, Baixada Fluminense; Bonsucesso, Zona Norte e Centro- região central da cidade), utilizando amostradores de grande volume e filtros de fibra de vidro fornecidos pelo Instituto Estadual do Ambiente (INEA). Utilizando filtros ao longo do ano de 2019, foram feitas análises em Cromatógrafo de íons (CI) e espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para a caracterização das amostras e quantificação de íons e metais. Também foi feita avaliação de concentração de PM10 sob influência da precipitação ao longo de 10 anos de estudo (2010 a 2019) e os níveis comparados com os valores recomendados pelo CONAMA. Para complementar o estudo foi realizado um levantamento bibliográfico sobre poluição veicular relacionada ao PM10 no Brasil. Os resultados apontam para um aumento nos níveis de PM10 ao longo da década avaliada, principalmente na região de Bonsucesso, com concentrações médias de 62 (micro)g m-3 , em alguns casos ultrapassando os limites do CONAMA. Com relação á precipitação, houve diferença significativa estatisticamente em dias sob ocorrência de chuva e dias sob ausência de chuva. Os íons que apresentaram as maiores concentrações foram NO3 - , SO4 2- e Na+ com concentrações médias variando de 2,6-3,4; 3,0- 3,3; 2,4- 3,0 (micro)g m-3, respectivamente, em todas as estações do estudo. A análise dos metais definiu Fe e Cu como os metais em maior concentração nas amostras, com concentrações médias variando de 0,54 a 0,73 e de 0,023 a 0,047 (micro)g m-3 , respectivamente. Tais resultados são reforçados pela análise de Black carbon através de absorção ótica, que reportou uma concentração média variando de 3,6 a 6,0 (micro)g m-3 . A região de Bonsucesso revelou ser a que apresentou as maiores concentrações para os parâmetros supracitados, confirmando a influência do maior tráfego veicular reportado para a região. / [en] In this work, the quantification and chemical characterization of particulate matter (PM) was carried out, focusing on coarse particulate matter (PM10) collected in four different locations in the metropolitan region of Rio de Janeiro (Gericinó, West Zone; Duque de Caxias, Baixada Fluminense; Bonsucesso, North Zone and Center-central region of the city), employing large volume samplers and fiberglass filters, supplied by the State Institute of the Environment (INEA). Using filters throughout 2019, analyzes were carried out in Ion Chromatograph (IC) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for the characterization of the samples and quantification of ions and metals. An evaluation of PM10 concentration under the precipitation influence was also carried out over 10 years of study (2010 to 2019) and the levels compared with the values recommended by CONAMA. To complete the study, a bibliographic study on vehicular pollution related to PM10 in Brazil was implemented. The results point to an increase in PM10 levels over the evaluated decade, mainly in the Bonsucesso region, with average concentrations of 62 (micro)g m-3 , in some cases overreaching the limits of CONAMA. Concerning the precipitation, there was a statistically significant discrepancy in days with rain and days without rain. The ions that showed the highest concentrations were NO3 - , SO4 2- and Na+ with mean concentrations ranging from 2.6-3.4; 3.0-3.3; 2.4-3.0 (micro)g m-3 , respectively, in all groups of the study. The metal analysis defined Fe and Cu as the most represented metals in the samples, with mean concentrations ranging from 0.54 to 0.73 and from 0.023 to 0.047 (micro)g m3 , respectively. Such results are strengthened by the analysis of Black carbon through optical absorption, which reported an average concentration ranging from 3.6 to 6.0 (micro)g m-3 . The Bonsucesso region showed to be the one with the highest concentrations for the aforementioned parameters, confirming the influence of the greater vehicular traffic reported for the region.

[pt] O Réveillon em Copacabana, no Rio de Janeiro, na virada do dia 31/12 para o dia 01/01, ocorre com a queima de 17 a 25 t de fogos de artifícios com duração entre 12 a 17 minutos. Estudos realizados em outros países durante comemorações com queima de fogos mostram um aumento significativo de alguns poluentes no ar. Este estudo avaliou a qualidade do ar em Copacabana durante as comemorações do ano novo de 2015 a 2020, considerando as concentrações do MP10, SO2, CO e O3 amostrados na estação automática. Pelo teste de Shapiro-Wilk, uma distribuição assimétrica no banco de dados foi observada, e através do teste não paramétrico as concentrações diárias entre os dias 31 de dezembro e 01 de janeiro foram testadas. A composição química MP2,5 amostrado na estação semiautomática de Copacabana em 2019, foi realizada através das técnicas analíticas de cromatografia de íons (CI) e espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente (ICP-MS), traduzido do inglês, inductively coupled plasma mass spectrometry. Durante o ano de 2019, as concentrações diária e anual do MP(2,5) não ultrapassaram os padrões nacionais de qualidade do ar, mas segundo os padrões recomendados pela OMS, a qualidade do ar esteve inapropriada. As concentrações elementares e iônicas determinadas por ICP-MS e CI indicaram espécies características de fontes veiculares e naturais. Em 01 de janeiro de 2020 a concentração dos íons Cl(-) e Na(+), foi atribuída ao spray marinho, e a ausência dos ânions C2H3COO(-), CH2(COO)2(2-) CHOO(-) e C2O4(2-) foi atribuída à diminuição da circulação urbana. / [en] New Year s Eve in Copacabana, Rio de Janeiro, at the turn of 12/31 to 01/01, takes place with the burning of 17 to 25 t of fireworks lasting between 12 and 17 minutes. Studies carried out in other countries during celebrations with fireworks show a significant increase in some pollutants in the air. This study evaluated the air quality in Copacabana during the New Year celebrations from 2015 to 2020, considering the concentrations of PM10, SO2, CO and O3 sampled at the automatic station. By the Shapiro-Wilk test, an asymmetry distribution in the database was observed, and through the non-parametric test the daily concentrations between December 31st and January 1st were tested. The chemical composition PM2.5 sampled at the semi-automatic station in Copacabana in 2019 was performed using analytical techniques of ion chromatography (IC) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). During the year 2019 concentrations of PM2.5 not exceeded to national air quality standards, but according to the standards recommended by the WHO, the air quality was inappropriate. The elemental and ionic concentrations determined by ICP-MS and CI indicated species characterized from vehicular and natural sources. On January 1, 2020, the concentration ions of Cl(-)and Na(+) was attributed to marine spray, and the absence of the anions C2H3COO(-), CH2(COO)2(2-) CHOO(-) e C2O4(2-) was attributed to the lowest urban circulation.

[pt] Dez amostradores de material particulado em suspensão no ar foram instalados em diferentes bairros da cidade do Rio de Janeiro: Gávea, Honório Gurgel, Jacarepaguá, Campo Grande, Tijuca, Ilha do Fundão, Guaratiba, Recreio dos Bandeirantes, Santa Cruz e Realengo, visando contribuir para um maior entendimento a respeito da poluição atmosférica na cidade. Os amostradores empregados foram desenvolvidos pela Universidade de Gent e permitem a coleta das frações inalável (com diâmetro aerodinâmico entre 2,5 e 10µm, MP2,5-10) e respirável (com diâmetro aerodinâmico < 2,5 um, MP2,5). As amostragens foram realizadas, simultaneamente, sempre no meio da semana, durante 24 horas, e compreenderam o período de setembro/2003 a setembro/2004. Ao final deste período, foram obtidas, por ponto de amostragem, trinta amostras de cada fração, totalizando seiscentas amostras. Após a determinação da massa presente em cada filtro, e do teor de carbono elementar no filtro fino (MP2,5), os filtros foram divididos em duas partes. Numa delas foi determinada a concentração de amônio, sódio, potássio, cálcio, magnésio, cloreto, nitrato e sulfato solúvel em água e, na outra parte, a concentração de sódio, potássio, cálcio, magnésio, alumínio, ferro e titânio após dissolução total. A estação de Honório Gurgel foi aquela que apresentou, na média, as maiores concentrações de carbono elementar, particulado grosso e total, refletindo a proximidade com a Avenida Brasil e a presença de indústrias na região. O ponto de coleta com maior concentração de particulado fino e de aerossol de origem secundária correspondeu àquele localizado na Ilha do Fundão, próximo a bairros com uma grande concentração de indústrias, como Bonsucesso e São Cristóvão, além de vias expressas, como a Linha Vermelha e a Avenida Brasil. Por outro lado, as estações de amostragem localizadas no Recreio dos Bandeirantes e em Guaratiba apresentaram as menores concentrações de particulado fino, grosso e de carbono elementar. Os parâmetros analisados permitiram identificar cerca de 70% da origem do material presente nas frações fina e grossa do material particulado em suspensão no ar nas regiões estudadas da cidade do Rio de Janeiro. Como esperado, o particulado grosso é, em grande parte, oriundo da ressuspensão do solo, contendo, ainda, aerossol marinho e compostos de origem secundária, como sulfato e nitrato. O particulado fino, por sua vez, é majoritariamente oriundo da combustão de combustíveis fósseis que dão origem ao aerossol secundário e ao carbono elementar, possuindo uma contribuição de origem terrígena e de aerossol marinho. / [en] The present work intend to be a contribution for the understanding of the air pollution in the Rio de Janeiro city, aerosol sampling was performed at ten different sites of the city: Gávea, Honório Gurgel, Jacarepaguá, Campo Grande, Tijuca, Ilha do Fundão, Guaratiba, Recreio dos Bandeirantes, Santa Cruz and Realengo. Stacked filter units (SFU), developed by Gent University, were used as samplers. These filters separate the particles into two main fractions: the fine mode defined as respirable particles (with aerodynamic diameter < 2.5 um, PM2.5), and coarse mode defined as inhalable particles (with aerodynamic diameter between 2.5 um and 10 um, PM2.5-10). The aerosol monitoring stations were simultaneously operated, always in the middle of the week, during 24 h, from September/2003 to September/2004. At the end of this period, 30 samples of each fraction were obtained from each of the sampling sites (600 filter samples in total). After the determination of the mass concentration, and the elemental carbon amount present in each of the fine filters, the filters were divided into two parts. The first part was used to determine the concentration of ammonium, sodium, potassium, calcium, magnesium, chloride, nitrate and sulfate soluble in water and, the other one, for the determination of the concentration of sodium, potassium, calcium, magnesium, aluminum, iron and titanium. The Honório Gurgel site presented, in average, the highest concentration of elemental carbon, mass concentration of coarse mode and total particle mass concentration, which could be explained by the proximity to the Avenida Brasil and industries of the region. The sampling site of the highest concentration of the fine mode and secondary aerosol was the one localized in Ilha do Fundão, near industrial areas such as Bonsucesso and São Cristóvão, and heavy automobile traffic lines like Linha Vermelha and Avenida Brasil. In other hand, the sites localized at Recreio dos Bandeirantes and at Guaratiba presented in the smallest mass concentration of fine and coarse mode and elemental carbon. Based on these determined parameters, it was possible to identify 70% of the origin of the material present in the fine ad coarse fractions of the particulate matter suspended in the air in the studied areas of Rio de Janeiro city. As expected, the coarse mode particle came from resuspended soil dust, together with marine aerosol and some secondary aerosol, like nitrate and sulfate. The fine mode particle came mainly from fossil fuel combustion that originates secondary aerosol and the elemental carbon, with additional contribution from marine aerosol and terrigineous material.

[pt] As emissões de combustíveis fósseis derivados do petróleo têm um impacto significativo no meio ambiente, nas mudanças climáticas, na poluição do ar e outros. Por isso, existe um grande interesse por fontes alternativas de energia, principalmente aquelas que podem reduzir as emissões de poluentes atmosféricos. Este trabalho teve por objetivo avaliar os perfis das concentrações de poluentes regulamentados (material particulado e CO2) e não regulamentados (benzeno, tolueno, etilbenzeno, xilenos, HPA, hidrocarbonetos alifáticos, aldeídos e metais) originados da queima de diferentes combustíveis em um motor estacionário do ciclo diesel e verificar os possíveis efeitos toxicológicos utilizando células epiteliais brônquica. Os combustíveis utilizados foram: mistura binária diesel com 5 por cento de biodiesel (B5), biodiesel de soja (B100), biodiesel de soja aditivado (B100 adt) e etanol aditivado. Para obter uma maior confiabilidade dos resultados realizou-se a verificação do método para a determinação de monoaromáticos e aldeídos por meio de cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG-DIC) e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), respectivamente. O MP foi determinado por gravimetria, Os HPA associados ao MP foram determinados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG-EM), hidrocarbonetos alifáticos (HA) por CG-DIC e metais foram analisados por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Os perfis das concentrações foram avaliados considerando: o tempo de queima de combustível (15, 30 e 60 min) e, o tempo de armazenamento (7, 14 e 21 dias) a 40 graus Celsius, para avaliar os processos oxidativos que podem ocorrer durante o armazenamento, especialmente no caso do biodiesel. A operação do motor quando ele ainda está frio, por exemplo, em 15 minutos, apresentou maior emissão de MP, benzeno e etilbenzeno para o biodiesel de soja (B100) em comparação com a mistura de diesel com 5 por cento de biodiesel (B5). O estudo dos perfis das concentrações dos compostos mono aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) mostraram resultados semelhantes aos descritos na literatura, em que o combustível B5 emiti mais poluentes do que o biodiesel. No entanto, comparando alguns poluentes individualmente, as emissões de benzeno e etilbenzeno foram maiores para B100 e B100 adt. O B5 apresentou o maior perfil de concentração para a soma HPA na fase gasosa do que na forma particulada em períodos de funcionamento do motor mais longos. O tempo de armazenamento reduziu as emissões de MP em 40 por cento para B100, 20 por cento para B100 adt e 3 por cento para B5. Em relação à concentração de compostos aromáticos, a redução foi de aproximadamente 60 por cento desses poluentes para B100 e B100 adt. A menor emissão de poluentes foi durante a queima do etanol aditivado. / [en] The emissions of fossil fuels derived from oil have a significant impact on the environment, climate change, air pollution, and others. Therefore, there is great interest in alternative energy sources, especially those that can reduce emissions of air pollutants. The aim of this study was the evaluation of concentration profiles of criteria pollutants, particulate matter (PM) and CO2 and unregulated pollutants (i.e., benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), aliphatic hydrocarbons, aldehyde and metals) originated from burning of different fuels: The evaluated fuels were the binary mixture of fossil diesel with 5 percent biodiesel (B5), biodiesel soybean (B100), additivated biodiesel soybean (B100 adt) and additivated ethanol using a stationary diesel engine cycle, operating at the speed of 1800 rpm and 0 percent load. For a larger reliability of results, the method validation for determination the monoaromatic and aldehydes by gas chromatography flame ionization detection (GC-FID) and high-performance liquid chromatography (HPLC), respectively. PM mass was determinate by gravimetry, PAH associated to the PM were determined by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), aliphatic hydrocarbons were determined by GC-FID, and metals were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The concentration profiles were evaluated considering: 1) burning time (15, 30, and 60 minutes) and; 2) storage time (7, 14, and 21 days) at 40 Celsius Degrees to evaluate the oxidative processes that occur during storage, especially for biodiesel. When it is still cold (i.e., 15 minutes), the operation of the engine showed negative effect on particulate matter (PM), benzene, and ethylbenzene emissions for B100 compared to B5. In this study, the concentration profiles of the monoaromatic, aliphatic hydrocarbons, and PAH showed similar results to those reported in the literature, where B5 fuel emits more pollutants than pure biodiesel. However, comparing some pollutants individually, the benzene and ethylbenzene emissions were higher for B100 and B100 adt. For long engine operation periods, B5 showed the highest concentration profile for the PAH sum in the gaseous in comparison to PAH sum in the particulate phase. The storage time reduced the PM emissions in 40 percent (B100), 20 percent (B100 adt), and 3 percent (B5). Regarding the concentration of aromatics, the reduction was circa 60 percent for B100 and B100 adt. The lowest emission of pollutants was observed for additived ethanol burning.

[pt] A poluição do ar é um assunto de preocupação mundial que se relaciona com poluentes múltiplos e suas relações complexas com muitos fatores, tais como meteorologia local e uso da terra. Numerosos estudos afirmam que a exposição à poluição do ar aumenta o risco de mortalidade, sintomas respiratórios, inflamação pulmonar e estresse oxidativo. No entanto, alguns estudos que examinam os efeitos adversos para a saúde pública e ambiental associados à poluição atmosférica consideram apenas os níveis de poluentes legislados (por exemplo, material particulado, MP). Este trabalho baseiase principalmente nos poluentes ainda não legislados usando as seguintes abordagens: 1) monitoramento de longo período; 2) ensaios toxicológicos e de bioacumulação; 3) aplicação de modelos estatísticos de complexos; e 4) um olhar mais atento à exposição aumentada a que os residentes rurais têm sido expostos. / [en] Air pollution is a worldwide concern that relates to multiple pollutants and its complex relationships with many factors such as local meteorology and land use. Numerous studies state that exposure to air pollution increases the risk of mortality, respiratory symptoms, lung inflammation, and oxidative stress. However, some studies examining public and environmental health adverse effects associated with air pollution consider only criteria pollutant levels (e.g., particulate matter, PM). This work builds mostly on the non-criteria pollutants using the following approaches: 1) long-term monitoring; 2) toxicological and bioaccumulation essays; 3) application of state-of-the-art statistical models; and 4) a closer look at the increased exposure to which rural residents have been exposed.

[pt] A matéria orgânica particulada (MOP) em suspensão presente entre a Baía de Guanabara e o oceano costeiro foi caracterizada através de composição elementar (C e N), razões isotópicas (delta 13C e delta 15N) e marcadores moleculares (esteróis, n-álcoois e ácidos graxos) em dois períodos (verão e outono) ao longo de um transecto e de um fundeio de 25h. As assinaturas elementares (C/N = 5 a 23) e isotópicas (delta 13C = -27,7 a -16,2 por mil e delta 15N = 2,4 a 11,2 por mil) foram típicas de predomínio de matéria orgânica planctônica. Ácidos graxos (totais de 12,08 ± 7,78 Micrograma L–1 no verão e 22,06 ± 1,75 Micrograma L–1 no outono para o transecto; e de 13,47 ± 5,15 Micrograma L–1 no verão e 15,84 ± 3,61 Micrograma L–1 no outono para o fundeio de 25h) ocorreram como compostos de cadeia curta, mono- e poli-insaturados. Concentrações totais de esteróis variaram de 0,04 a 7,32 Micrograma L-1, com predominância de colesterol e fitoesteróis. n-álcoois foram um componente menos importante (0,01 a 5,67 Micrograma L-1). A abordagem multiparâmetros revelou a contribuição predominante de fontes autóctonas de MOP, o que reflete a influência da Baía de Guanabara sobre processos ecológicos na zona de transição aqui considerada. A contribuição fecal sobre a MOP também foi identificada, mas sendo um componente menos significativo, possivelmente pela diluição causada pelas fontes autóctonas ou pela degradação dos marcadores fecais. Além disso, a MOP de origem terrestre não é exportada da baía e, portanto, deve sofrer um processo de acúmulo nos sedimentos internos da baía. Isso suporta a necessidade de quantificar essa contribuição continental para melhor estabelecer o balanço de carbono na baía. / [en] Suspended particulate organic matter (POM) present between Guanabara Bay and the coastal ocean was characterized by elemental composition (C and N), isotopic ratios (delta13C and delta15N) and molecular markers (sterols, n-alcohols and fatty acids) in two periods (summer and fall) along a transect and a fixed station. Elemental (C/N of 5 to 23) and isotopic (delta13C= -27.7 to -16.2 per thousand and delta15N = 2.4 to 11.2 per thousand) signatures were typical for the predominance of planktonic organic matter. Fatty acids (totals of 12.08 ± 7.78 microgram L–1 in summer and 22.06 ± 1.75 microgram L–1 in the fall for the transect, and 13.47 ± 5.15 microgram L–1 in summer and 15.84 ± 3.61 microgram L–1 in the fall for the fixed station) were presente as short-chain, monoand poly-unsaturated compounds. Total sterol concentrations ranged from 0.04 to 7.32 microgram L–1, with the predominance of cholesterol and phytosterols. n-alcohols were a minor component (0.01 to 5.67 microgram L–1 ). The multi-proxy approach revealed an overwhelming contribution of autochthonous POM sources, reflecting the influence of the Guanabara Bay outflow on ecological processes in the transition zone considered herein. Fecal contribution to POM was also identified, albeit as a less significant component, possibly due to dilution caused by autochthonus sources or degradation of fecal markers. Moreover, the terrestriallyderived POM was not exported from the bay and, therefore, must experience an accumulation process in the inner bay sediments. This supports the need to quantify such continental contribution to better establish the carbon balance in the bay.

[pt] Este trabalho teve como finalidade o estudo dos níveis da composição química do MP2,5 e MP10 e gases coletados em áreas urbanas-costeiras, a fim de avaliar o impacto dos Jogos Olímpicos Rio 2016 e pandemia na qualidade do ar na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Os resultados mostraram o aumento de MP2,5 e MP10 devido às atividades urbanas desenvolvidas durante os Jogos Olímpicos e as obras que ainda estavam sendo realizadas no primeiro semestre de 2016. Em todas as estações as espécies inorgânicas refletiram a influência de aerossóis secundários e contribuições marinhas. As espécies Fe e Cu foram os elementos mais abundantes encontrados nas partículas, detectados principalmente em MP10. As fontes de emissão no MP10 foi obtido através do Positive Matrix Factorization (PMF); quatro fontes de aerossóis foram identificadas nos locais: veicular, spray marinho, formação secundária e um misto de ressuspensão do solo e industrial. Um total de 37 HPA foram determinados e a concentração média da soma dos 16 HPA considerados prioritários representou > 30 %. Para a maioria das estações, a distribuição foi caracterizada pela predominância de compostos com massa molecular entre 252 e 276. Em relação a pandemia, os resultados mostraram que o bloqueio parcial afetou os níveis de poluentes por meio da redução das emissões. Foram observadas a diminuição nos poluentes SO2, NO2 e CO; enquanto houve um aumento na concentração de O3. No geral, o bloqueio parcial contribuiu para a melhoria da qualidade do ar na cidade do Rio de Janeiro. / [en] This work aimed to study the levels of the chemical composition of PM2.5 and PM10 and gases collected in urban-coastal areas, in order to assess the impact of the Olympic Games and the pandemic on air quality in Rio de Janeiro. The results showed the increase of PM2.5 and PM10 due to urban activities developed during the Olympic Games and the works that were still being carried out in the first half of 2016. In all sites inorganic species reflected the influence of secondary aerosol and marine contributions. The vehicular emitted species Fe and Cu were the most abundant elements found in the particles, mostly detected in PM10. The source apportionment was obtained with Positive Matrix Factorization (PMF); four aerosol sources were identified at the sites: vehicular, marine spray, secondary formation and a mix of industrial and soil resuspension. A total of 37 PAHs were analyzed. The average concentration of the 16 PAHs sum considered priority represented > 30 %. For most stations, the distribution was characterized by the predominance of compounds with a mass between 252 and 276. Regarding the pandemic, the results showed that the partial lockdown affected pollutant levels by reducing sources emission. A decrease in SO2, NO2, and CO was observed; while there was an increase in O3 concentration. Thereby, the partial lockdown contributed to improving air quality in Rio de Janeiro City.