Submitted by Marcela Carvalho (marcelaalfaia@hotmail.com) on 2016-09-02T15:24:28Z No. of bitstreams: 2 Dissertação- Erickson Oliveira dos Santos.pdf: 1826765 bytes, checksum: 1dd60c041d14e779b59ccee5e4773e03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-15T18:33:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação- Erickson Oliveira dos Santos.pdf: 1826765 bytes, checksum: 1dd60c041d14e779b59ccee5e4773e03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-15T18:35:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação- Erickson Oliveira dos Santos.pdf: 1826765 bytes, checksum: 1dd60c041d14e779b59ccee5e4773e03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T18:35:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação- Erickson Oliveira dos Santos.pdf: 1826765 bytes, checksum: 1dd60c041d14e779b59ccee5e4773e03 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-10-19 / Não informada / The city of Manaus has been growth in recent decades mainly due to the secondary sector because of industries, as well as the tourism, leading increasing construction and the vehicle fleet. Consequently, there were an increase of pollutant generation, especially the emission of the total particulate matter (TPM) to the atmosphere. The TPM in the atmosphere is mainly related to resuspension of soil, industrial and vehicular emissions, or to reactions in the atmosphere with gases released by burning fossil fuels, such as NOx and SOx. The purpose of this study is to quantify the soluble inorganic species, especially the ions Cl-, NO3 -, SO4 2-, PO4 3- NO2 -, F-, Br-, K+, Ca2+, Mg2+, Li+ and NH4 +, in the total particulate matter collected in four locations of Manaus city, with different characteristics: industrial, vehicular, green urban area and the background, a location with a minimum human interference. The active sampling was performed with average flow of 19,5 ± 2,5 L min-1 weekly for 8 hours. Samples were collected in the rainy season (between December 2012 and March 2013) and in the dry season (June- August 2013), The ions were determined by ion chromatography with conductometric detection. Among all ions studied, those that stood out were NO3 -, SO4 2-, K+, Ca2+, Mg2+ and NH4 +. NO3 -, SO4 2- and NH4 + were characterized as derived from fossil fuel burning and K+ as an indicator of biomass burning, a common practice in the metropolitan area. Ca2+ and Mg2+ were considered as a result of resuspension of soil and construction. Comparing the ions determined in the wet and dry period, it was found that there was statistically difference between the two periods, with the higher concentrations of ions in the driest period. / A cidade de Manaus teve crescimento acentuado nas últimas décadas devido principalmente ao setor secundário, em função das indústrias, ao turismo e, levando ao aumento da construção civil e da frota veicular. Como consequência, há o aumento da geração de poluentes, dentre os quais se destaca-se o material particulado total (MPT) para a atmosfera. A presença de MPT na atmosfera está relacionada principalmente à ressuspensão do solo, emissões industriais e veiculares ou à reações na atmosfera, a partir de gases como NOx e SOx, liberados pela queima de combustíveis fosseis. A proposta deste trabalho é quantificar as espécies solúveis inorgânicas, em especial os íons Cl-, NO3 -, SO4 2-, PO4 3-, NO2 -, F-, Br-, K+, Ca2+, Mg2+, Li+ e NH4 +, presentes no material particulado total atmosférico coletado em quatros pontos da cidade de Manaus, com características industrial, veicular, área verde urbana e o background, local com menor interferência humana. A amostragem ativa foi realizada com vazão média de 19,5 ± 2,5 L min-1 semanalmente durante 8 horas diárias. A coleta foi feita no período chuvoso (entre dezembro de 2012 e março de 2013) e no período seco (entre junho e agosto de 2013). Os íons foram determinados por cromatografia iônica com detecção condutimétrica. Dentre todos os íons estudados, os que se destacaram foram NO3 -, SO4 -2, K+, Ca2+, Mg2+ e NH4 +. Os íons NO3 - e SO4 -2 foram caracterizados como oriundos de queima de combustível fóssil e o K+ como indicador de queimadas, prática comum na região metropolitana. Os íons Ca2+ e Mg2+ foram provenientes de ressuspensão do solo e da construção civil. Ao se comparar os íons determinados nos períodos de coleta chuvoso e seco, verificou-se estatisticamente que houve diferença entre os dois períodos, sendo o período mais seco com maiores concentrações das espécies avaliadas.

A composição química do material particulado fino (MP2,5) e MP10 foi determinado em três sítios representativos do estado de São Paulo: Cidade Universitária (SPA), Piracicaba (PRB) e São Luis do Paraitinga (MAT); e em duas outras cidades sul-americanas, Bogotá (BOG) e Buenos Aires (BAI). As coletas ocorreram nos anos de 2007, 2008 e 2009. Para caracterizar os sítios foram determinados íons inorgânicos, orgânicos e levoglucosano no MP coletado em filtros de fibra de quartzo. O material carbonáceo, sulfato, nitrato e amônio foram as espécies determinadas mais abundantes na massa do MP2,5 e MP10, sobretudo nas amostras dos sítios do estado de São Paulo. A contribuição destes componentes está associada à formação secundária das partículas atmosféricas nos centros urbanos. Entretanto, o cátion predominante das amostras nos sítios BOG e BAI foi o cálcio. Esta espécie no MP atmosférico, juntamente com o Mg2+, são atribuídos à ressuspensão de solo. Por meio dos estudos das trajetórias de massas de ar foi observada a influência de outras fontes sobre o material particulado local. A entrada de partículas provenientes de queima de madeira e biomassa em regiões urbanas foi associada à presença do levoglucosano, correlacionado com K+ e outros marcadores ambientais. O uso de ferramentas estatísticas, como as razões diagnósticas, as matrizes de correlações e análise de componente principal (ACP), contribuíram para a caracterização dos sítios estudados, distinguindo estatisticamente as emissões veiculares, das atividades agrícolas, industriais e queima da biomassa, entre outras. / The chemical composition of fine particulate matter (PM2.5) and PM10 was determined in three sites representative of the São Paulo State: University City (SPA), Piracicaba (PRB) and São Luis of the Paraitinga (MAT); and in two other South American cities, Bogotá (BOG) and Buenos Aires (BAI). The samples were collected in 2007, 2008 and 2009. In order to characterize the chemical composition of PM collected on quartz fiber filters, water-soluble ions and levoglucosan were determined. Carbonaceous material, sulfate, nitrate and ammonium were the most abundant species in the PM2.5 and PM10 samples, especially those from the São Paulo sites. The contribution of these components is associated with secondary formation of atmospheric particles in urban centers. However, calcium was the predominant cation of samples from BOG and BAI sites. PM atmospheric presence of Ca2+ and Mg2+ is attributed to soil dust. Through the studies air mass trajectories was observed the influence of other sources on the local particulate matter. The input of particles from burning wood and biomass in urban areas was associated with the presence of levoglucosan with K+ and other environmental tracers. The use of statistical tools such as diagnostic reasons, correlation matrices and principal component analysis (PCA), contributed to the characterization of sites studied. Therefore it was possible to distinguish statistically vehicle, agricultural activities, industrial and biomass burning emissions, among others.

A composição química do material particulado fino (MP2,5) e MP10 foi determinado em três sítios representativos do estado de São Paulo: Cidade Universitária (SPA), Piracicaba (PRB) e São Luis do Paraitinga (MAT); e em duas outras cidades sul-americanas, Bogotá (BOG) e Buenos Aires (BAI). As coletas ocorreram nos anos de 2007, 2008 e 2009. Para caracterizar os sítios foram determinados íons inorgânicos, orgânicos e levoglucosano no MP coletado em filtros de fibra de quartzo. O material carbonáceo, sulfato, nitrato e amônio foram as espécies determinadas mais abundantes na massa do MP2,5 e MP10, sobretudo nas amostras dos sítios do estado de São Paulo. A contribuição destes componentes está associada à formação secundária das partículas atmosféricas nos centros urbanos. Entretanto, o cátion predominante das amostras nos sítios BOG e BAI foi o cálcio. Esta espécie no MP atmosférico, juntamente com o Mg2+, são atribuídos à ressuspensão de solo. Por meio dos estudos das trajetórias de massas de ar foi observada a influência de outras fontes sobre o material particulado local. A entrada de partículas provenientes de queima de madeira e biomassa em regiões urbanas foi associada à presença do levoglucosano, correlacionado com K+ e outros marcadores ambientais. O uso de ferramentas estatísticas, como as razões diagnósticas, as matrizes de correlações e análise de componente principal (ACP), contribuíram para a caracterização dos sítios estudados, distinguindo estatisticamente as emissões veiculares, das atividades agrícolas, industriais e queima da biomassa, entre outras. / The chemical composition of fine particulate matter (PM2.5) and PM10 was determined in three sites representative of the São Paulo State: University City (SPA), Piracicaba (PRB) and São Luis of the Paraitinga (MAT); and in two other South American cities, Bogotá (BOG) and Buenos Aires (BAI). The samples were collected in 2007, 2008 and 2009. In order to characterize the chemical composition of PM collected on quartz fiber filters, water-soluble ions and levoglucosan were determined. Carbonaceous material, sulfate, nitrate and ammonium were the most abundant species in the PM2.5 and PM10 samples, especially those from the São Paulo sites. The contribution of these components is associated with secondary formation of atmospheric particles in urban centers. However, calcium was the predominant cation of samples from BOG and BAI sites. PM atmospheric presence of Ca2+ and Mg2+ is attributed to soil dust. Through the studies air mass trajectories was observed the influence of other sources on the local particulate matter. The input of particles from burning wood and biomass in urban areas was associated with the presence of levoglucosan with K+ and other environmental tracers. The use of statistical tools such as diagnostic reasons, correlation matrices and principal component analysis (PCA), contributed to the characterization of sites studied. Therefore it was possible to distinguish statistically vehicle, agricultural activities, industrial and biomass burning emissions, among others.

O material particulado nas frações fina e inalável (MP2,5 e MP10) para três cidades da América Latina (São Paulo Brasil, Lima Peru e Medellín Colômbia) foi analisado quimicamente para a avaliação de fontes de poluição atmosférica e dos riscos à saúde. Em São Paulo, uma campanha extensiva foi realizada ao longo de 2014 no campus da Universidade de São Paulo, com coletas de MP2,5 e MP10. Campanhas intensivas (no inverno) foram realizadas em São Paulo nos anos de 2010, 2013 e 2014, e em Lima e Medellín no ano de 2010. As espécies hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), íons orgânicos e inorgânicos, e monossacarídeos foram determinadas por técnicas cromatográficas; as espécies carbonáceas (carbono orgânico e elementar) foram determinadas por análise termo-óptica. Os elementos foram determinados por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado. Os riscos associados à exposição ao material particulado com base nas concentrações de HPA foram avaliados com os índices benzo(a)pireno equivalente (BaPE) e de risco de câncer de pulmão (RCPV). Nas campanhas intensivas de 2010, a concentração média do MP10 foi mais elevada em São Paulo do que nos outros dois sítios, 75% das amostras apresentaram concentrações acima do recomendado pela Organização Mundial da Saúde. A razão levoglucosano/manosano para São Paulo sugeriu a grande contribuição da queima da cana-de-açúcar, que em 2010 ocorreu em 70 % dos municípios do estado. Elementos relacionados às emissões veiculares (Fe, Cu) apresentaram maiores concentrações também em São Paulo. As e Pb tiveram concentrações mais elevadas em Medellín, atribuídos às emissões industriais. A concentração de Ni foi mais elevada em Lima, a espécie é associada às emissões de instalações de fundição de metal e à combustão de óleo em navios. Altos índices de BaPE e RCPV foram observados na maioria das amostras em São Paulo no ano de 2014, alcançando valores críticos no inverno (acima de 1 ng m-3 e 10-4, respectivamente). Além disso, as concentrações de HPA e traçadores de queima de biomassa foram mais elevadas no inverno. As espécies traçadoras de fontes veiculares também foram mais abundantes na campanha intensiva (inverno) devido à menor dispersão de poluentes, menos chuvas e maior frequência de inversões térmicas. A fatoração de matriz positiva permitiu uma melhor compreensão das contribuições de fontes de emissão que afetam o sítio (ressuspensão do solo, emissões industriais, emissão veicular, queima de biomassa e formação secundária). Os resultados enfatizaram a contribuição das emissões veiculares e uma contribuição significativa da queima de biomassa na estação seca (30,9 e 18,3 %, respectivamente). A maior parte do material particulado foi relacionada às fontes locais (veiculares), além da influência da queima de biomassa (cana-de-açúcar e queimas urbanas). Assim, os resultados destacaram a importância e a contribuição das atividades humanas na qualidade do ar nos três sítios latino-americanos. / The particulate matter in the fine and inhalable fractions (PM2.5 and PM10) collected in three Latin American cities (São Paulo, Brazil; Lima, Peru; and Medellín, Colombia) was chemically analysed in order to investigate the sources of atmospheric pollution and related health risks. In São Paulo, a year-round extensive campaign (2014) was conducted at the University of São Paulo campus (PM2.5 and PM10). Intensive campaigns were performed in São Paulo (2010, 2013 and 2014) and in Lima and Medellín (2010). The species such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), organic and inorganic ions and the monosaccharides were determined by chromatographic techniques. The carbonaceous species (organic and elemental carbon) were determined by thermal-optical analysis. Trace elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. The associated risks to particulate matter exposure based on PAH concentrations were assessed with the indexes benzo[a]pyrene equivalent (BaPE) and lung cancer risk (LCR). In 2010, PM10 average concentration was higher in São Paulo than in the other two sites; 75 % of the samples presented concentrations above that recommended by World Health Organization. Levoglucosan/mannosan ratios for São Paulo samples suggested sugarcane burning; in 2010 it occurred in 70 % of São Paulo state municipalities. Vehicular related elements (Fe and Cu) also presented higher concentrations in São Paulo. As and Pb concentrations were higher in Medellín, attributed to industrial emissions. Ni was abundant in Lima atmosphere and associated to emissions from metal smelting facilities and ship heavy oil combustion. High BaPE and LCR were observed in most of the samples in São Paulo in the year of 2014, reaching critical values in the wintertime (above 1 ng m-3 and 10-4, respectively). Also, PAHs and biomass burning tracers concentrations were higher in this season. The vehicular tracer species were also more abundant in the intensive campaign (wintertime) suggesting the lower dispersion conditions, less rainfall and higher frequency of thermal inversions in that period. Positive matrix factorization provided a better comprehension over the contribution sources affecting the site; five different factors were identified: road dust, industrial emissions, vehicular exhaust, biomass burning and secondary formation. The results emphasized the contribution of vehicular emissions and the significant input from biomass combustion in the dry season (30,9 and 18,3 %, respectively). Most of the particulate matter was due to local sources (vehicular), besides the influence of pre-harvest sugarcane and urban biomass burning. Thus, the results emphasize the importance and contribution of the anthropogenic activities in the air quality for the three latin american cities.

O material particulado nas frações fina e inalável (MP2,5 e MP10) para três cidades da América Latina (São Paulo Brasil, Lima Peru e Medellín Colômbia) foi analisado quimicamente para a avaliação de fontes de poluição atmosférica e dos riscos à saúde. Em São Paulo, uma campanha extensiva foi realizada ao longo de 2014 no campus da Universidade de São Paulo, com coletas de MP2,5 e MP10. Campanhas intensivas (no inverno) foram realizadas em São Paulo nos anos de 2010, 2013 e 2014, e em Lima e Medellín no ano de 2010. As espécies hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), íons orgânicos e inorgânicos, e monossacarídeos foram determinadas por técnicas cromatográficas; as espécies carbonáceas (carbono orgânico e elementar) foram determinadas por análise termo-óptica. Os elementos foram determinados por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado. Os riscos associados à exposição ao material particulado com base nas concentrações de HPA foram avaliados com os índices benzo(a)pireno equivalente (BaPE) e de risco de câncer de pulmão (RCPV). Nas campanhas intensivas de 2010, a concentração média do MP10 foi mais elevada em São Paulo do que nos outros dois sítios, 75% das amostras apresentaram concentrações acima do recomendado pela Organização Mundial da Saúde. A razão levoglucosano/manosano para São Paulo sugeriu a grande contribuição da queima da cana-de-açúcar, que em 2010 ocorreu em 70 % dos municípios do estado. Elementos relacionados às emissões veiculares (Fe, Cu) apresentaram maiores concentrações também em São Paulo. As e Pb tiveram concentrações mais elevadas em Medellín, atribuídos às emissões industriais. A concentração de Ni foi mais elevada em Lima, a espécie é associada às emissões de instalações de fundição de metal e à combustão de óleo em navios. Altos índices de BaPE e RCPV foram observados na maioria das amostras em São Paulo no ano de 2014, alcançando valores críticos no inverno (acima de 1 ng m-3 e 10-4, respectivamente). Além disso, as concentrações de HPA e traçadores de queima de biomassa foram mais elevadas no inverno. As espécies traçadoras de fontes veiculares também foram mais abundantes na campanha intensiva (inverno) devido à menor dispersão de poluentes, menos chuvas e maior frequência de inversões térmicas. A fatoração de matriz positiva permitiu uma melhor compreensão das contribuições de fontes de emissão que afetam o sítio (ressuspensão do solo, emissões industriais, emissão veicular, queima de biomassa e formação secundária). Os resultados enfatizaram a contribuição das emissões veiculares e uma contribuição significativa da queima de biomassa na estação seca (30,9 e 18,3 %, respectivamente). A maior parte do material particulado foi relacionada às fontes locais (veiculares), além da influência da queima de biomassa (cana-de-açúcar e queimas urbanas). Assim, os resultados destacaram a importância e a contribuição das atividades humanas na qualidade do ar nos três sítios latino-americanos. / The particulate matter in the fine and inhalable fractions (PM2.5 and PM10) collected in three Latin American cities (São Paulo, Brazil; Lima, Peru; and Medellín, Colombia) was chemically analysed in order to investigate the sources of atmospheric pollution and related health risks. In São Paulo, a year-round extensive campaign (2014) was conducted at the University of São Paulo campus (PM2.5 and PM10). Intensive campaigns were performed in São Paulo (2010, 2013 and 2014) and in Lima and Medellín (2010). The species such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), organic and inorganic ions and the monosaccharides were determined by chromatographic techniques. The carbonaceous species (organic and elemental carbon) were determined by thermal-optical analysis. Trace elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. The associated risks to particulate matter exposure based on PAH concentrations were assessed with the indexes benzo[a]pyrene equivalent (BaPE) and lung cancer risk (LCR). In 2010, PM10 average concentration was higher in São Paulo than in the other two sites; 75 % of the samples presented concentrations above that recommended by World Health Organization. Levoglucosan/mannosan ratios for São Paulo samples suggested sugarcane burning; in 2010 it occurred in 70 % of São Paulo state municipalities. Vehicular related elements (Fe and Cu) also presented higher concentrations in São Paulo. As and Pb concentrations were higher in Medellín, attributed to industrial emissions. Ni was abundant in Lima atmosphere and associated to emissions from metal smelting facilities and ship heavy oil combustion. High BaPE and LCR were observed in most of the samples in São Paulo in the year of 2014, reaching critical values in the wintertime (above 1 ng m-3 and 10-4, respectively). Also, PAHs and biomass burning tracers concentrations were higher in this season. The vehicular tracer species were also more abundant in the intensive campaign (wintertime) suggesting the lower dispersion conditions, less rainfall and higher frequency of thermal inversions in that period. Positive matrix factorization provided a better comprehension over the contribution sources affecting the site; five different factors were identified: road dust, industrial emissions, vehicular exhaust, biomass burning and secondary formation. The results emphasized the contribution of vehicular emissions and the significant input from biomass combustion in the dry season (30,9 and 18,3 %, respectively). Most of the particulate matter was due to local sources (vehicular), besides the influence of pre-harvest sugarcane and urban biomass burning. Thus, the results emphasize the importance and contribution of the anthropogenic activities in the air quality for the three latin american cities.