abstract: Air pollution is a serious problem in most urban areas around the world, which has a number of negative ecological and human health impacts. As a result, it's vitally important to detect and characterize air pollutants to protect the health of the urban environment and our citizens. An important early step in this process is ensuring that the air pollution monitoring network is properly designed to capture the patterns of pollution and that all social demographics in the urban population are represented. An important aspect in characterizing air pollution patterns is scale in space and time which, along with pattern and process relationships, is a key subject in the field of landscape ecology. Thus, using multiple landscape ecological methods, this dissertation research begins by characterizing and quantifying the multi-scalar patterns of ozone (O3) and particulate matter (PM10) in the Phoenix, Arizona, metropolitan region. Results showed that pollution patterns are scale-dependent, O3 is a regionally-scaled pollutant at longer temporal scales, and PM10 is a locally-scaled pollutant with patterns sensitive to season. Next, this dissertation examines the monitoring network within Maricopa County. Using a novel multiscale indicator-based approach, the adequacy of the network was quantified by integrating inputs from various academic and government stakeholders. Furthermore, deficiencies were spatially defined and recommendations were made on how to strengthen the design of the network. A sustainability ranking system also provided new insight into the strengths and weaknesses of the network. Lastly, the study addresses the question of whether distinct social groups were experiencing inequitable exposure to pollutants - a key issue of distributive environmental injustice. A novel interdisciplinary method using multi-scalar ambient pollution data and hierarchical multiple regression models revealed environmental inequities between air pollutants and race, ethnicity, age, and socioeconomic classes. The results indicate that changing the scale of the analysis can change the equitable relationship between pollution and demographics. The scientific findings of the scale-dependent relationships among air pollution patterns, network design, and population demographics, brought to light through this study, can help policymakers make informed decisions for protecting the human health and the urban environment in the Phoenix metropolitan region and beyond. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Biology 2014

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T13:39:10Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T13:39:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A emissão de poluentes em megacidades e áreas industriais pode ter fortes impactos no clima e na saúde. Nos últimos anos tem sido crescente a preocupação com emissões atmosféricas contendo partículas nanométricas, cuja presença, juntamente com compostos orgânicos voláteis, óxidos de nitrogênio e outros, pode resultar na formação de uma série de substâncias gasosas poluentes e na formação de aerossóis. Medições mais precisas da concentração e distribuição de tamanho de fuligem são importantes, não só do ponto de vista ambiental, mas também para a saúde humana. O objetivo deste trabalho foi determinar a distribuição de tamanho de partículas na chaminé de uma refinaria em Cubatão. Para isso foi utilizada uma abordagem baseada nos métodos de inversão, tradicionalmente usados para calcular parâmetros de aerossóis atmosféricos, ao contexto dos aerossóis de tochas industriais. Os resultados se mostraram consistentes com a literatura científica, sendo possível determinar alguns parâmetros da distribuição do tamanho de partículas provenientes da chama de uma tocha industrial utilizando um sistema lidar de três comprimentos de onda com um nível de discrepância aceitável. Um estudo do expoente de Angström foi realizado com o objetivo de validar o algoritmo de inversão desenvolvido neste trabalho. Os resultados deste estudo mostraram que os dados experimentais corroboram com as curvas teóricas e, portanto, o algoritmo pode ser utilizado como ferramenta para a medição de emissões atmosféricas provenientes de tochas industriais. O desenvolvimento deste projeto representará um passo importante, não somente do ponto de vista tecnológico, mas principalmente como recurso para tratar de problemas de emissões que futuramente poderão surgir, dentre as medidas voltadas ao controle de mudanças climáticas. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:11/00769-7

O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser, situado no Centro de Lasers e Aplicações no IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), efetua medidas das concentrações de aerossóis atmosféricos, enviando um feixe de laser à atmosfera e coletando a luz retroespalhada. Tal sistema fornece um grande número de parâmetros físicos que devem ser administrados de forma ágil para a obtenção de análises resultantes. Em conseqüência disso, a implementação de um banco de dados tornou-se imprescindível como instrumento de comunicação e visualização gráfica das medidas coletadas. Um critério de classificação destas valiosas informações foi adotado, estabelecendo níveis de armazenamento definidos a partir de características específicas aos tipos de dados determinados. A compilação e automação destas medidas promoverá a integração entre dados, análise e retorno otimizado de resultados das propriedades da atmosfera, propiciando futuras pesquisas e análise de dados. / The LIDAR system (Light Detection and Ranging) laser remote sensing at the Nuclear and Energy Research Institute Laboratory of Environmental Laser Applications allows on line measurements of variations in the concentrations of atmospheric aerosols by sending a laser beam to the atmosphere and collecting the backscattered light. Such a system supplies a great number of physical parameters that must be managed in an agile form to the attainment of a real time analysis. Database implementation therefore becomes an important toll of communication and graphical visualization of measurements. A criterion for classification of this valuable information was adopted, establishing defined levels of storage from specific characteristics of the determined data types. The compilation and automation of these measurements will promote optimized integration between data, analysis and retrieval of the resulting properties and of the atmosphere, improving future research and data analysis.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-22T09:22:37Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-22T09:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser, situado no Centro de Lasers e Aplicações no IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), efetua medidas das concentrações de aerossóis atmosféricos, enviando um feixe de laser à atmosfera e coletando a luz retroespalhada. Tal sistema fornece um grande número de parâmetros físicos que devem ser administrados de forma ágil para a obtenção de análises resultantes. Em conseqüência disso, a implementação de um banco de dados tornou-se imprescindível como instrumento de comunicação e visualização gráfica das medidas coletadas. Um critério de classificação destas valiosas informações foi adotado, estabelecendo níveis de armazenamento definidos a partir de características específicas aos tipos de dados determinados. A compilação e automação destas medidas promoverá a integração entre dados, análise e retorno otimizado de resultados das propriedades da atmosfera, propiciando futuras pesquisas e análise de dados. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho objetivou estudar a possibilidade de se utilizar líquen como bioindicador de poluição atmosférica para regiões impactadas por radionuclídeos, metais e elementos terras raras. Foram escolhidas como áreas de estudo a região de Pirapora do Bom Jesus, onde se localiza uma indústria de produção de estanho e chumbo metálicos e a região de Cubatão, onde se localiza o complexo industrial de produção de fertilizantes fosfatados. As duas instalações escolhidas são consideradas como indústrias TENORM - Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material, pois podem ocasionar um aumento significativo na concentração dos radionuclídeos naturais nas várias etapas do processo industrial, ocasionando um aumento potencial de exposição à radiação natural em produtos, subprodutos e resíduos gerados. Para tanto foram analisados os radionuclídeos 238U, 226Ra, 210Pb, 232Th e 228Ra, os elementos terras raras e metais em amostras de matéria prima e resíduo das instalações, liquens e solos na área de influência. As amostras de líquen e solo foram analisadas para a determinação de urânio, tório, elementos terras raras e metais por análise por ativação com nêutrons. Os radionuclídeos 226Ra, 228Ra e 210Pb em amostras de solo foram determinados por espectrometria gama, e em amostras de liquens por separação radioquímica e contagem alfa e beta total em contador proporcional de fluxo de gás constante. As concentrações de 238U (de 19 a 473 Bq kg-1), 226Ra (de 21 a 265 Bq kg-1), 210Pb (de 401 a 1461 Bq kg-1), 232Th (de 15 a 574 Bq kg-1), 228Ra (de 176 a 535 Bq kg-1), elementos terras raras, Hf e Ta determinadas nas amostras de liquens ao redor da indústria de produção de estanho e chumbo metálicos mostram que todos estes elementos se concentram significativamente e, portanto, os liquens fornecem uma assinatura da contaminação atmosférica. Os resultados obtidos nas amostras de liquens da região de Cubatão mostram uma assinatura mais evidente do radionuclídeo 210Pb, proveniente de todo parque industrial da região. Os resultados obtidos no presente estudo mostraram que os liquens podem ser usados como bioindicadores de poluição atmosférica por radionuclídeos e elementos traço. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-22T09:22:37Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-22T09:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A poluição atmosférica tem sido tema frequente de pesquisas, devido aos efeitos que podem afetar a saúde dos seres vivos, o meio ambiente e clima. A fim de identificar as fontes de emissão dos poluentes e de seus efeitos, o método de biomonitoramento vem sendo estudado devido ao seu baixo custo e a possibilidade de amostragem em amplas áreas geográficas. Neste trabalho, para biomonitoramento passivo da poluição atmosférica no campus da Cidade Universitária Armando Salles de Oliveira (CUASO) da Universidade de São Paulo, foi utilizado líquen epifítico da espécie Canoparmelia texana. Os liquens coletados em troncos de árvores de diferentes pontos da CUASO foram limpos, secos por liofilização e moídos para análise pelos métodos de espectrometria de fluorescência de raios X (XRFS) e análise por ativação neutrônica (NAA). Na XRFS as amostras preparadas na forma de pastilhas foram analisadas para determinação de As, Br, Ca, Cl, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Rb, S, Sr e Zn. Na NAA, alíquotas de amostras de liquens juntamente com padrões sintéticos de elementos foram irradiados no reator IEA-R1 e as atividades induzidas medidas em espectrômetro de raios gama para determinação de As, Br, Ca, Cd, Cl, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Rb, Sb, Sc, Se, U, V e Zn. A qualidade dos resultados analíticos foi avaliada pela análise de materiais de referência certificados. Seus resultados de desvios padrão relativos e de erros relativos foram inferiores a 15 % para a maioria dos elementos. Os valores de diferença padronizada ou En score obtidos foram inferiores a |1| indicando resultados satisfatórios. A homogeneidade da amostra de líquen foi avaliada tanto pela NAA como pela XRFS por meio das análises em replicatas e estes resultados indicaram a boa reprodutibilidade dos resultados em relação aos elementos determinados. Os resultados dos liquens da CUASO mostraram que as concentrações médias de As, Br, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Rb, Sb, Se e U foram mais altas do que daquelas das regiões consideradas não poluídas e para Fe, K, La, S, V e Zn foram da mesma ordem de grandeza. O estudo da correlação entre os elementos apresentou alta correlação (r > 0,7) para elementos originários de fontes naturais e antrópicas. A análise de componentes principais (PCA) aplicada aos resultados teve seis componentes principais, onde os componentes 1 e 2 corresponderam a 52,9 % da variância dos dados. Os resultados dos fatores de enriquecimento (FE) calculados entre os liquens da CUASO e de uma região considerada limpa foram maiores que 1 para maioria dos elementos, indicando que estes elementos podem ser de fontes antrópicas. Pelos resultados obtidos concluise que a origem dos elementos determinados nos liquens da CUASO pode ser atribuída a fontes como a resuspensão de partículas de solo e emissões antrópicas. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

O Laboratório de Aplicações Ambientais a Laser, situado no Centro de Lasers e Aplicações no IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), efetua medidas das concentrações de aerossóis atmosféricos, enviando um feixe de laser à atmosfera e coletando a luz retroespalhada. Tal sistema fornece um grande número de parâmetros físicos que devem ser administrados de forma ágil para a obtenção de análises resultantes. Em conseqüência disso, a implementação de um banco de dados tornou-se imprescindível como instrumento de comunicação e visualização gráfica das medidas coletadas. Um critério de classificação destas valiosas informações foi adotado, estabelecendo níveis de armazenamento definidos a partir de características específicas aos tipos de dados determinados. A compilação e automação destas medidas promoverá a integração entre dados, análise e retorno otimizado de resultados das propriedades da atmosfera, propiciando futuras pesquisas e análise de dados. / The LIDAR system (Light Detection and Ranging) laser remote sensing at the Nuclear and Energy Research Institute Laboratory of Environmental Laser Applications allows on line measurements of variations in the concentrations of atmospheric aerosols by sending a laser beam to the atmosphere and collecting the backscattered light. Such a system supplies a great number of physical parameters that must be managed in an agile form to the attainment of a real time analysis. Database implementation therefore becomes an important toll of communication and graphical visualization of measurements. A criterion for classification of this valuable information was adopted, establishing defined levels of storage from specific characteristics of the determined data types. The compilation and automation of these measurements will promote optimized integration between data, analysis and retrieval of the resulting properties and of the atmosphere, improving future research and data analysis.

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