Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-05-22T15:00:55Z No. of bitstreams: 2 Andréa Araújo Arana.pdf: 11629380 bytes, checksum: 6ed68bb35bb082b890cd7b6dc4c27f1b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T15:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Andréa Araújo Arana.pdf: 11629380 bytes, checksum: 6ed68bb35bb082b890cd7b6dc4c27f1b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-05-01 / This work showed the complexity of the organic and inorganic composition of aerosol from Amazônia e its interactions with biogenic processes in the forest. We investigated the sources and processes that regulate the organic and inorganic components of aerosol particles from Amazônia based on long term continuous measurements in two regions: one perturbed by land use change, in Porto Velho/RO, and one of pristine tropical rainforest, Rebio Cuieiras/AM. For the first time, the elemental concentration of the aerosol from Amazônia was obtained using energy dispersive x-ray fluorescence – EDRF. A careful calibration and optimization of the EDXRF Epsilon 5, PANalytical, was performed. This task involved the production of calibration standards for element P, besides the use of commercially available standards from MicroMatter. A new methodology was developed to calculate the detection limit for each element based on a non-linear fit of the standard deviation for different masses, and was compared to the usual method using the background noise in blank filter measurements. Both methods gave similar detection limits, with higher values around 45 ng cm -2 (Na, Mg e Cd), most values below 10 ng cm -2 , and some very low values as 3 ng cm -2 (P, S, Cl, K, Ca, Cr, Fe e Cu). A detailed and extensive comparison with other EDXRF spectrometers, one from Antwerp University and another from CETESB, and other analytical methods, PIXE and Ion Chromatography, was performed. The comparison between PIXE and EDXRF showed statistically significant regressions for most elements, as well as the comparison with the other EDXRF, thus indicating that the calibration and fine-tuning of the LFA EDXRF were appropriate. The comparison with the Ion Chromatography from PUC-Rio was used to quantify the particle self-attenuation corrections necessary for light elements. About the seasonal variation of aerosol mass concentration at Rebio Cuieiras, the average concentration was very low, 9.5 ± 4.7 μg m -3 (wet season) and 13.4 ± 4.9 μg m -3 (dry season), with a very clear seasonal cycle. The equivalent BC showed a stronger seasonality with high concentrations in the fine mode, 0.57 ± 0.38 μg m -3 , during the dry season, and very low, 0.05 ± 0.02 μg m -3 , during the wet season. In Porto Velho, average PM10 was 8.8 ± 4.2 μg m -3 (wet) and 45 ± 42 μg m -3 (dry), but with mean values reaching as high as 200 μg m -3 as during the dry season of 2010, when EBC reached values of 3.6 ± 3.6 μg m -3 . During the wet season, the EBC average concentration was 0.5 ± 0.4 μg m -3 . That means that, even in the absence of large scale biomass burning, land use change and local pollution interfere on the concentration of aerosol in anthropogenic impacted Amazon regions, as observed by Artaxo et al. (2013). For measuring the carbonaceous aerosols, the EUSAAR_2 was chosen after an comparison exercise. For validating the measurements, a comparison with the University of Ghent, Belgium, was performed and showed that our calibration with sucrose, the determination of the transit time and the data processing is correct. The average concentration of OC at Rebio Cuieiras was 6.3 ± 3.1 μ g m -3 (dry) e 1.8 ± 0.7 μ g m -3 (wet), and for EC it was 0.6 ± 0.3 μg m -3 (dry) and 0.18 ± 0.08 μg m -3 (wet). In general, our results indicate that this area is still pristine but with some impact of long range biomass burning transport during the dry season. At Porto Velho, the average OC concentration was 12 ± 5 μg m -3 (dry) and 5.0 ± 0.5 μg m -3 (wet), and for EC was 0.9 ± 0.5 μg m -3 (dry) e de 0.5 ± 0.3 μg m -3 (wet). The presence of anomalous brown carbon absorption was analyzed but it was not possible to quantify its presence in the atmospheric aerosol in the Amazon region. The increase in mean atmospheric concentrations of OC and EC from the wet to the dry season was studied for each volatility level. Results showed a higher increase of the OC2, OC3, EC2 and EC3 (intermediate volatility) at Rebio Cuieiras, while at Porto Velho there was a higher increase of OC1 and EC1, as it is more subject to fresh biomass burning. Using positive matrix factorization and absolute principal factor analysis, a source apportionment of particulate matter was performed. The novelty in this study was the inclusion of the organic and inorganic components (and not only the elemental composition). The PMF analysis did not show self-consistent results and, indeed, there is a scientific debate nowadays on the source apportionment tools by the European Comission / Joint Research Centre. / Este trabalho mostrou a complexidade da composição orgânica e inorgânica do aerossol da Amazônia e sua interação com processos biogênicos da floresta. Investigamos as fontes e processos que regulam as componentes orgânica e inorgânica dos aerossóis atmosféricos na Amazônia, a partir de medidas contínuas e de longo prazo em duas regiões: uma área perturbada por mudanças no uso do solo, Porto Velho/RO e uma área com floresta tropical não perturbada, Rebio Cuieiras/AM. Pela primeira vez, a concentração elementar do aerossol da Amazônia foi determinada utilizando a técnica de fluorescência de raios X por dispersão de energia – EDXRF. Foi realizado um trabalho de calibração e otimização do instrumento de EDXRF Epsilon 5, da PANalytical, que envolveu a produção própria de padrões de calibração para o elemento P, além da utilização de padrões comerciais da MicroMatter. Um novo procedimento foi desenvolvido para calcular os limites de detecção para cada elemento utilizando o ruído de fundo em medidas amostradas com método alternativo de regressão não linear. Os resultados da comparação entre as concentrações medidas pelos sistemas PIXE e EDXRF se mostraram estatisticamente significantes para a maioria dos elementos, assim como a comparação com a CETESB e Universidade de Antuérpia, Bélgica, indicando que a preparação dos padrões e o procedimento de calibração desenvolvidos neste trabalho foram apropriados. A comparação entre as medidas do LFA EDXRF e Cromatografia Iônica da PUC-Rio foi utilizada para a derivação das correções de autoabsorção de partículas para elementos leves. Sobre os ciclos sazonais e interanuais das concentrações em massa do aerossol na região Amazônica, na Rebio Cuieiras, a concentração média de PM 10 foi muito pequena, 9,5 ± 4,7 μg m -3 durante a estação chuvosa e 13,4 ± 4,9 μg m -3 na estação seca. O EBC (black carbon equivalente) apresentou uma forte sazonalidade, com elevadas concentrações na fração fina de 0,57 ± 0,38 μg m -3 (seca) e de 0,05 ± 0,02 μg m -3 (chuvosa). Em Porto Velho, o PM 10 foi de 8,8 ± 4,2 μg m -3 (chuvosa) e 45 ± 42 μg m -3 (seca), podendo chegar a 200 μg m -3 , como na estação seca de 2010. A presença de EBC chegou a valores de 3,6 ± 3,6 μg m -3 . Na estação chuvosa a concentração média foi 0,5 ± 0,4 μg m -3 . Mesmo na ausência das queimadas em larga escala, as mudanças no uso do solo e a polução local interferem nas concentrações do aerossol em regiões impactadas antropicamente na Amazônia, como observado na literatura. Para medidas do aerossol carbonáceo, o protocolo escolhido foi o EUSAAR_2, por ser mais indicado ao estudo de aerossóis remotos. A intercomparação com o instrumento da Universidade de Ghent, Bélgica, conclui que nosso processo de calibração externo com sacarose, determinação do transit time e o processamento dos dados estão corretos. A concentração média de OC (carbono orgânico) na Rebio Cuieiras foi de 6,3 ± 3,1 μg m -3 (seca) e 1,8 ± 0,7 μg m -3 (chuvosa), para EC (carbono elementar) foi de 0,6 ± 0,3 μg m -3 (seca) e 0,18 ± 0,08 μg m -3 (chuvosa). De maneira geral, os resultados demonstram que esta é uma área ainda sob condições preservadas, porém com algum impacto de transporte a longa distância de emissões de queimadas durante a estação seca. Em Porto Velho, a concentração média de OC foi de 12 ± 5 μ g m -3 (seca) e 5,0 ± 0,5 μ g m -3 (chuvosa), e EC foi de 0,9 ± 0,5 μg m -3 (seca) e de 0,5 ± 0,3 μg m -3 (chuvosa). Analisou-se a questão da presença de absorção de radiação anômala por brown carbon, mas não foi possível quantificar a sua presença no aerossol atmosférico da região amazônica, em parte devido às incertezas inerentes nas medidas. Avaliou-se o aumento da concentração atmosférica média durante a estação seca para cada nível de volatilidade do carbono e os resultados mostraram um aumento maior das componentes OC2, OC3, EC2 e EC3 (volatilidade medida) na Rebio Cuieiras enquanto em Porto Velho a estação de queimadas trouxe um aumento das componentes OC1 e EC1, caracterizando queima de biomassa fresca, pela sua baixa volatilidade. Por meio da PMF (fatorização de matriz positiva) e APFA (análise de fatores principais absoluta) foram identificadas as fontes do material particulado. A diferença deste estudo está no fato de que o carbono orgânico e carbono elementar (e não apenas a composição química elementar) foram incluídos. O modelo PMF não atendeu às expectativas de ser um modelo de fácil utilização e robusto, ao contrário do APFA. Na Rebio Cuieiras foram identificados três fatores: fator (1) emissão de queimadas, com os elementos traçadores S, K, Br associados ao PM10, EBC, OC e EC; fator (2) poeira do solo proveniente do deserto do Saara, devido aos elementos traçadores, Al, Si, Ca, Ti, Fe e fator (3) indicou uma mistura de aerossol biogênico, elementos P, e sal marinho, elemento Cl. Em Porto Velho, o fator (1) com a emissão de solo associado ao EC, o fator (2) traçadores característicos de queimada, e o fator (3) emissão biogênica.

Neste estudo foi feita uma detalhada caracterização das propriedades óticas de partículas de aerossóis biogênicos, de poluição urbana e de queimadas na bacia Amazônia. Foram utilizadas diferentes abordagens, incluindo medidas in-situ e por sensoriamento remoto em várias localidades. Radiômetros solares da rede AERONET e instrumentos de medida de absorção (Aetalômetros e MAAP) e espalhamento (Nefelômetros) foram utilizados no experimento GoAmazon2014/5 que estudou o efeito das emissões urbanas de Manaus nas propriedades de aerossóis. Em regiões impactadas pela queima de biomassa, a forçante radiativa foi quantificada através de medidas da AERONET, separando as contribuições de carbono orgânico (OC) e elementar (EC). Com base apenas nas propriedades óticas dos aerossóis, foi feita uma análise qualitativa dos tipos de aerossóis dominantes durante a queima de biomassa na Amazônia, avaliando seus impactos no balanço radiativo. O OC emitido nas queimadas tem forte efeito de resfriamento no topo da atmosfera, com uma forçante radiativa de -53 ± 17 W/m². O EC é altamente absorvedor e, apesar de estar presente em menor quantidade que o OC, apresenta um forte efeito na forçante radiativa no topo da atmosfera, tornando-a significativamente menos negativa, com efeitos de até -12 ± 9 W/m². As propriedades de absorção e espalhamento associadas com as emissões urbanas da cidade de Manaus foram analisadas. Uma significativa diferença na componente de absorção da profundidade ótica foi observada entre dois sítios localizados vento acima e vento abaixo da pluma urbana. O efeito da absorção é notável principalmente na estação chuvosa, mas também pode ser observado com as plumas de queimadas na estação seca. A partir de medidas in-situ, foi observado que o albedo de espalhamento simples (SSA) médio diminui de 0,92 ± 0,06 antes de Manaus para 0,83 ± 0,11 na região impactada pela pluma urbana durante a estação chuvosa. Medidas in-situ do coeficiente de absorção do particulado PM10 foram realizadas em paralelo com o PM2.5 durante a estação chuvosa na reserva ZF2 para análise da absorção de partículas grossas biogênicas. Em condições de dominância do particulado biogênico, a absorção em 880 nm do PM10 é cerca de 10% superior à absorção do PM2.5 no mesmo comprimento de onda, inferindo a absorção da radiação por partículas biogênicas na moda grossa. / In this study, a detailed characterization of aerosol optical properties for the biological, urban pollution and biomass burning aerosols was performed in the Amazon basin. A number of different approaches were used, including in-situ and remote sensing measurements in several locations. As part of the GoAmazon2014/5 experiment, solar radiometers from AERONET Network and in-situ instruments measuring absorption (Aethalometers and MAAP) and scattering coefficients (Nephelometers) were used to assess the effect of Manaus urban emissions on the aerosol properties. In regions heavily affected by the biomass burning events, the radiative forcing retrieved by AERONET was quantified, separating the contributions of organic carbon (OC) and elemental (EC). Based exclusively on the aerosol optical properties, a qualitative analysis of the dominant aerosol types was performed in the Amazon, assessing its impact on the radiative balance. The OC emitted from biomass burn has strong cooling effect at the top of the atmosphere, presenting an instantaneous radiative forcing of -53 ± 17 W/m². The EC is highly absorbing and, despite its lower concentration compared to the OC, showed a strong effect on the instantaneous radiative forcing at the top of the atmosphere, making it significantly less negative, with an effect up to -12 ± 9 W/m². The absorption and scattering properties associated with the urban emissions from the Manaus city were analyzed. A significant difference on the absorption optical depth was observed between two sites located upwind and downwind of the urban plume, respectively. The effect of absorption is particularly remarkable in the rainy season, but can also be observed with the biomass burning plumes during the dry season. In-situ measurements showed that the averaged single scattering albedo (SSA) decreased from 0.92 ± 0.06 upwind to 0.83 ± 0.11 downwind of Manaus urban plume during the wet season. In-situ measurements of the spectral absorption coefficient of PM10 cut size were performed in parallel with the PM2.5 during the wet season at ZF2 reserve in order to study the light absorption by biological coarse particles. In atmospheric conditions with the dominance of biological particles, the PM10 absorption at 880 nm is up to 10 % higher than the PM2.5 absorption at the same wavelength, inferring the absorption of radiation by coarse mode biological particles.

Neste estudo foi feita uma detalhada caracterização das propriedades óticas de partículas de aerossóis biogênicos, de poluição urbana e de queimadas na bacia Amazônia. Foram utilizadas diferentes abordagens, incluindo medidas in-situ e por sensoriamento remoto em várias localidades. Radiômetros solares da rede AERONET e instrumentos de medida de absorção (Aetalômetros e MAAP) e espalhamento (Nefelômetros) foram utilizados no experimento GoAmazon2014/5 que estudou o efeito das emissões urbanas de Manaus nas propriedades de aerossóis. Em regiões impactadas pela queima de biomassa, a forçante radiativa foi quantificada através de medidas da AERONET, separando as contribuições de carbono orgânico (OC) e elementar (EC). Com base apenas nas propriedades óticas dos aerossóis, foi feita uma análise qualitativa dos tipos de aerossóis dominantes durante a queima de biomassa na Amazônia, avaliando seus impactos no balanço radiativo. O OC emitido nas queimadas tem forte efeito de resfriamento no topo da atmosfera, com uma forçante radiativa de -53 ± 17 W/m². O EC é altamente absorvedor e, apesar de estar presente em menor quantidade que o OC, apresenta um forte efeito na forçante radiativa no topo da atmosfera, tornando-a significativamente menos negativa, com efeitos de até -12 ± 9 W/m². As propriedades de absorção e espalhamento associadas com as emissões urbanas da cidade de Manaus foram analisadas. Uma significativa diferença na componente de absorção da profundidade ótica foi observada entre dois sítios localizados vento acima e vento abaixo da pluma urbana. O efeito da absorção é notável principalmente na estação chuvosa, mas também pode ser observado com as plumas de queimadas na estação seca. A partir de medidas in-situ, foi observado que o albedo de espalhamento simples (SSA) médio diminui de 0,92 ± 0,06 antes de Manaus para 0,83 ± 0,11 na região impactada pela pluma urbana durante a estação chuvosa. Medidas in-situ do coeficiente de absorção do particulado PM10 foram realizadas em paralelo com o PM2.5 durante a estação chuvosa na reserva ZF2 para análise da absorção de partículas grossas biogênicas. Em condições de dominância do particulado biogênico, a absorção em 880 nm do PM10 é cerca de 10% superior à absorção do PM2.5 no mesmo comprimento de onda, inferindo a absorção da radiação por partículas biogênicas na moda grossa. / In this study, a detailed characterization of aerosol optical properties for the biological, urban pollution and biomass burning aerosols was performed in the Amazon basin. A number of different approaches were used, including in-situ and remote sensing measurements in several locations. As part of the GoAmazon2014/5 experiment, solar radiometers from AERONET Network and in-situ instruments measuring absorption (Aethalometers and MAAP) and scattering coefficients (Nephelometers) were used to assess the effect of Manaus urban emissions on the aerosol properties. In regions heavily affected by the biomass burning events, the radiative forcing retrieved by AERONET was quantified, separating the contributions of organic carbon (OC) and elemental (EC). Based exclusively on the aerosol optical properties, a qualitative analysis of the dominant aerosol types was performed in the Amazon, assessing its impact on the radiative balance. The OC emitted from biomass burn has strong cooling effect at the top of the atmosphere, presenting an instantaneous radiative forcing of -53 ± 17 W/m². The EC is highly absorbing and, despite its lower concentration compared to the OC, showed a strong effect on the instantaneous radiative forcing at the top of the atmosphere, making it significantly less negative, with an effect up to -12 ± 9 W/m². The absorption and scattering properties associated with the urban emissions from the Manaus city were analyzed. A significant difference on the absorption optical depth was observed between two sites located upwind and downwind of the urban plume, respectively. The effect of absorption is particularly remarkable in the rainy season, but can also be observed with the biomass burning plumes during the dry season. In-situ measurements showed that the averaged single scattering albedo (SSA) decreased from 0.92 ± 0.06 upwind to 0.83 ± 0.11 downwind of Manaus urban plume during the wet season. In-situ measurements of the spectral absorption coefficient of PM10 cut size were performed in parallel with the PM2.5 during the wet season at ZF2 reserve in order to study the light absorption by biological coarse particles. In atmospheric conditions with the dominance of biological particles, the PM10 absorption at 880 nm is up to 10 % higher than the PM2.5 absorption at the same wavelength, inferring the absorption of radiation by coarse mode biological particles.

O objetivo desse trabalho foi estudar a relação entre profundidade óptica de aerossóis (AOD), obtida por sensoriamento remoto, e a concentração de material particulado (MP10 e MP2,5) medida próximo à superfície sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). A profundidade óptica foi derivada a partir de medidas de radiâncias fornecidas pelos sensores MODIS. Estes sensores estão posicionados a bordo dos satélites EOS-TERRA e EOS-AQUA, operados pela NASA. As concentrações de MP10 e MP2,5 foram obtidas nas estações da rede operacional da CETESB. Foram feitos alguns estudos de caso considerando diferentes situações atmosféricas, aos quais se aplicou a metodologia proposta por Castanho (2005) que busca reduzir as incertezas na determinação da profundidade óptica derivada do MODIS e identificar qual o modelo de aerossol é mais adequado para aplicação em estudos de qualidade do ar. Os valores de AOD calculados para as diferentes situações foram comparados com aqueles obtidos pela AERONET e com as concentrações anteriormente citadas, buscando uma validação dos mesmos. Valores médios de AOD foram calculados para áreas de 10 km x 10 km ao redor das estações de monitoramento do MP. Testes foram realizados para verificar os efeitos de sazonalidade, da quantidade de água na coluna atmosférica, da resposta da AOD por faixas de concentração de MP10, da geometria do sensor, da presença de nuvens e da presença de aerossol acima da Camada de Mistura (CM). Os resultados foram apresentados por estações com o objetivo de se visualizar diferentes condições sobre a região estudada. Alguns dos fatores relevantes observados durante a comparação entre a concentração de MP10 e a AOD foram: a influência do período do ano e da quantidade de água na coluna atmosférica. A geometria do sensor foi fator determinante para melhora das correlações, quando limitado o ângulo de espalhamento em 140°. Situações em que há ausência de nuvens, identificadas através de imagens do MODIS no visível, também apresentaram melhores resultados. Outro fator de extrema importância foi a estrutura vertical da CM. Através de medidas obtidas de um LIDAR foi verificado que a presença de aerossóis acima da CM, a qual é determinada principalmente pelas condições atmosféricas, é determinante para as correlações entre AOD e o MP. / The main purpose of this work was to study the relationship between the Aerosol Optical Depth (AOD), obtained by remote sensing, and the particulate material concentration (PM10 and PM2.5), near to the surface over the Metropolitan Area of Sao Paulo (MASP). The Aerosol Optical Depth was retrieved based on reflectance measurements provided by MODIS sensors. These sensors are carried aboard EOS-TERRA and EOS-AQUA satellites, which are operated by NASA. The PM10 and PM2.5 concentrations were obtained in the CETESB operational network. Case studies were performed, considering several atmospheric conditions, applying the methodology proposed by CASTANHO (2005), designed both to reduce the uncertainty in the determination of the MODIS derived Optical Depth and to identify which aerosol model is more appropriated for air quality studies. Some derived results were compared with AERONET data and with the previously mentioned concentrations as a cross-check test. Mean AOD values were calculated using 10 km x 10 km area ground around PM monitoring stations. Tests were performed to estimate the effects of seasonality, atmospheric column water content, AOD response to PM10 concentration, sensor geometry, clouds and aerosol concentration above the Mixing Layer (ML). To stress the different conditions of the studied region, the results were presented considering each station. Some of the relevant observed factors in the PM10 concentration and AOD comparison were the year period influence and the atmospheric column water content. The sensor geometry was an important factor to the improvement of the obtained correlations when the scattering angle was bounded to 140°. Cloudless situations, identified by MODIS true color images, also improved the results. Another important factor was the Mixing Layer vertical structure. Using LIDAR measurements it was verified that the presence of aerosols above the ML, which is determined mainly by atmospheric conditions, is crucial for the correlations between AOD and PM.

O objetivo desse trabalho foi estudar a relação entre profundidade óptica de aerossóis (AOD), obtida por sensoriamento remoto, e a concentração de material particulado (MP10 e MP2,5) medida próximo à superfície sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). A profundidade óptica foi derivada a partir de medidas de radiâncias fornecidas pelos sensores MODIS. Estes sensores estão posicionados a bordo dos satélites EOS-TERRA e EOS-AQUA, operados pela NASA. As concentrações de MP10 e MP2,5 foram obtidas nas estações da rede operacional da CETESB. Foram feitos alguns estudos de caso considerando diferentes situações atmosféricas, aos quais se aplicou a metodologia proposta por Castanho (2005) que busca reduzir as incertezas na determinação da profundidade óptica derivada do MODIS e identificar qual o modelo de aerossol é mais adequado para aplicação em estudos de qualidade do ar. Os valores de AOD calculados para as diferentes situações foram comparados com aqueles obtidos pela AERONET e com as concentrações anteriormente citadas, buscando uma validação dos mesmos. Valores médios de AOD foram calculados para áreas de 10 km x 10 km ao redor das estações de monitoramento do MP. Testes foram realizados para verificar os efeitos de sazonalidade, da quantidade de água na coluna atmosférica, da resposta da AOD por faixas de concentração de MP10, da geometria do sensor, da presença de nuvens e da presença de aerossol acima da Camada de Mistura (CM). Os resultados foram apresentados por estações com o objetivo de se visualizar diferentes condições sobre a região estudada. Alguns dos fatores relevantes observados durante a comparação entre a concentração de MP10 e a AOD foram: a influência do período do ano e da quantidade de água na coluna atmosférica. A geometria do sensor foi fator determinante para melhora das correlações, quando limitado o ângulo de espalhamento em 140°. Situações em que há ausência de nuvens, identificadas através de imagens do MODIS no visível, também apresentaram melhores resultados. Outro fator de extrema importância foi a estrutura vertical da CM. Através de medidas obtidas de um LIDAR foi verificado que a presença de aerossóis acima da CM, a qual é determinada principalmente pelas condições atmosféricas, é determinante para as correlações entre AOD e o MP. / The main purpose of this work was to study the relationship between the Aerosol Optical Depth (AOD), obtained by remote sensing, and the particulate material concentration (PM10 and PM2.5), near to the surface over the Metropolitan Area of Sao Paulo (MASP). The Aerosol Optical Depth was retrieved based on reflectance measurements provided by MODIS sensors. These sensors are carried aboard EOS-TERRA and EOS-AQUA satellites, which are operated by NASA. The PM10 and PM2.5 concentrations were obtained in the CETESB operational network. Case studies were performed, considering several atmospheric conditions, applying the methodology proposed by CASTANHO (2005), designed both to reduce the uncertainty in the determination of the MODIS derived Optical Depth and to identify which aerosol model is more appropriated for air quality studies. Some derived results were compared with AERONET data and with the previously mentioned concentrations as a cross-check test. Mean AOD values were calculated using 10 km x 10 km area ground around PM monitoring stations. Tests were performed to estimate the effects of seasonality, atmospheric column water content, AOD response to PM10 concentration, sensor geometry, clouds and aerosol concentration above the Mixing Layer (ML). To stress the different conditions of the studied region, the results were presented considering each station. Some of the relevant observed factors in the PM10 concentration and AOD comparison were the year period influence and the atmospheric column water content. The sensor geometry was an important factor to the improvement of the obtained correlations when the scattering angle was bounded to 140°. Cloudless situations, identified by MODIS true color images, also improved the results. Another important factor was the Mixing Layer vertical structure. Using LIDAR measurements it was verified that the presence of aerosols above the ML, which is determined mainly by atmospheric conditions, is crucial for the correlations between AOD and PM.

Neste trabalho aplicamos três modelos: receptor, de equilíbrio químico e de dispersão, para a identificação de fontes da Matéria Particulada Inalável do aerossol atmosférico de São Paulo. Utilizamos dados de dois experimentos realizados no campus da USP em São Paulo. ° experimento realizado em 1986 teve como local de amostragem o Instituto de Física, enquanto o experimento de 1989 foi realizado no Instituto de Química como parte do SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). As amostras de Matéria Particulada Fina (MPF) e Matéria Particulada Grossa (MPG) foram submetidas à análise gravimétrica e à análise PIXE (Particle Induced X-Ray Emission). Esta última foi realizada no Laboratório de Pesquisas Nucleares de Gent, Bélgica. ° modelo receptor utilizado foi a Análise de Componentes Principais (ACP) que identificou 5 perfis de fontes (5 componentes principais) para a MPF e quatro para a MPG. Para a MPF, entretanto, somente 3 fontes poluidoras puderam ser claramente identificadas: poeira do solo (ressuspensão), processos industriais e queima de óleo combustível (caldeiras). Para a MPG foram identificadas quatro fontes: poeira do solo, processos industriais, queima de óleo combustível e emissões de spray marinho. As fontes identificadas como queima de óleo combustível juntamente com as emissões industriais foram responsáveis por aproximadamente 53% da massa de MPF. Enquanto que a poeira do solo ficou responsável por 60% da massa de MPG. Verificamos com o MARS (Modelo para um Sistema Aerossol Reativo), que para concentrações molares de NH3 maiores que de S04\' o aerossol de sulfato, nitrato e amônio consiste, principalmente, de uma mistura de (NH4)2S04 e NH4N03, que podem estar dissociados ou não, dependendo da umidade relativa. Calculamos, também, as taxas de oxidação do S02 e encontramos que as taxas mais elevadas são obtidas na reação com o 02 catalisada por Mn e Fe. Com o objetivo de determinarmos a origem do S02 encontrado durante o SPACEX, estudamos a dispersão do S02 através da aplicação do modelo tipo pluma gaussiana ISC (Industrial Source Complex) da EPA (Environmental Protection Agency). Consideramos como fonte o trecho da marginal do Rio Pinheiros entre as pontes do Jaguaré e Eusébio Matoso. As estimativas obtidas com o modelo para a concentração de S02 durante o SPACEX, foram muito mais baixas que os valores medidos, indicando que existem outras fontes de grande porte contribuindo para a concentração desse poluente. A combinação desses modelos apresentou-se como uma metodologia que pode fornecer mais subsídios para a identificação das fontes e dos processos de geração da Matéria Particulada. / Receptor, Chemical Equilibrium and Dispersion Models were applied to identify the inhalable particles sources of the São Paulo Atmospheric Aerosols. The data were collected during two experiments in the São Paulo University Campus, in 1986 and 1989. The 1986 experiment was performed in the Physics Institute, and the 1989 experiment was part of the SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). The fine and coarse particles (FP and CP, respectively) of the SFU samples were analyzed by PIXE and by gravimetry. The PIXE analysis were performed at the University of Gent, Selgium. Absolute Principal Component Analysis (APCA) identified five sources profiles to the FP and four to the CP. Sut, only three sources could be surely identified to the FP: resuspended soi! dust, industrial emissions and oi! burning. The sources profiles related to the CP were: resuspended soi! dust, industrial emissions, oil burning and sea-salt aerosol. The oil burning and industrial emissions were responsible for, approximately, 53% of FP, meanwhile, the soi! dust was responsible for 60% of CP. In order to predict the equilibrium concentrations of sulfate, nitrate and ammonium aerosols we applied the MARS (Model for an Aerosol Reacting System) to our data. In our case, having NH3 higher than 504 concentrations, the predicted was the following composition: (NH4)2504 and NH4N03 , that can be present dissociate or not, related to the relative humidity. The higher oxidation rates were found to the reaction of S02 with 02 catalyzed by Mn and Fe. The EPA (Environmental Protection Agency) Industrial Source Complex Model (lSC) was applied to describe the S02 dispersion from the \"Rio Pinheiros Marginal\" to the University of São Paulo Campus. The estimated values were lower than the measured ones. The combination of these models seemed to be very useful in the source profile identification of complex regions as São Paulo Metropolitan Area.

Neste trabalho aplicamos três modelos: receptor, de equilíbrio químico e de dispersão, para a identificação de fontes da Matéria Particulada Inalável do aerossol atmosférico de São Paulo. Utilizamos dados de dois experimentos realizados no campus da USP em São Paulo. ° experimento realizado em 1986 teve como local de amostragem o Instituto de Física, enquanto o experimento de 1989 foi realizado no Instituto de Química como parte do SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). As amostras de Matéria Particulada Fina (MPF) e Matéria Particulada Grossa (MPG) foram submetidas à análise gravimétrica e à análise PIXE (Particle Induced X-Ray Emission). Esta última foi realizada no Laboratório de Pesquisas Nucleares de Gent, Bélgica. ° modelo receptor utilizado foi a Análise de Componentes Principais (ACP) que identificou 5 perfis de fontes (5 componentes principais) para a MPF e quatro para a MPG. Para a MPF, entretanto, somente 3 fontes poluidoras puderam ser claramente identificadas: poeira do solo (ressuspensão), processos industriais e queima de óleo combustível (caldeiras). Para a MPG foram identificadas quatro fontes: poeira do solo, processos industriais, queima de óleo combustível e emissões de spray marinho. As fontes identificadas como queima de óleo combustível juntamente com as emissões industriais foram responsáveis por aproximadamente 53% da massa de MPF. Enquanto que a poeira do solo ficou responsável por 60% da massa de MPG. Verificamos com o MARS (Modelo para um Sistema Aerossol Reativo), que para concentrações molares de NH3 maiores que de S04\' o aerossol de sulfato, nitrato e amônio consiste, principalmente, de uma mistura de (NH4)2S04 e NH4N03, que podem estar dissociados ou não, dependendo da umidade relativa. Calculamos, também, as taxas de oxidação do S02 e encontramos que as taxas mais elevadas são obtidas na reação com o 02 catalisada por Mn e Fe. Com o objetivo de determinarmos a origem do S02 encontrado durante o SPACEX, estudamos a dispersão do S02 através da aplicação do modelo tipo pluma gaussiana ISC (Industrial Source Complex) da EPA (Environmental Protection Agency). Consideramos como fonte o trecho da marginal do Rio Pinheiros entre as pontes do Jaguaré e Eusébio Matoso. As estimativas obtidas com o modelo para a concentração de S02 durante o SPACEX, foram muito mais baixas que os valores medidos, indicando que existem outras fontes de grande porte contribuindo para a concentração desse poluente. A combinação desses modelos apresentou-se como uma metodologia que pode fornecer mais subsídios para a identificação das fontes e dos processos de geração da Matéria Particulada. / Receptor, Chemical Equilibrium and Dispersion Models were applied to identify the inhalable particles sources of the São Paulo Atmospheric Aerosols. The data were collected during two experiments in the São Paulo University Campus, in 1986 and 1989. The 1986 experiment was performed in the Physics Institute, and the 1989 experiment was part of the SPACEX (São Paulo Atmosphere Characterization Experiment). The fine and coarse particles (FP and CP, respectively) of the SFU samples were analyzed by PIXE and by gravimetry. The PIXE analysis were performed at the University of Gent, Selgium. Absolute Principal Component Analysis (APCA) identified five sources profiles to the FP and four to the CP. Sut, only three sources could be surely identified to the FP: resuspended soi! dust, industrial emissions and oi! burning. The sources profiles related to the CP were: resuspended soi! dust, industrial emissions, oil burning and sea-salt aerosol. The oil burning and industrial emissions were responsible for, approximately, 53% of FP, meanwhile, the soi! dust was responsible for 60% of CP. In order to predict the equilibrium concentrations of sulfate, nitrate and ammonium aerosols we applied the MARS (Model for an Aerosol Reacting System) to our data. In our case, having NH3 higher than 504 concentrations, the predicted was the following composition: (NH4)2504 and NH4N03 , that can be present dissociate or not, related to the relative humidity. The higher oxidation rates were found to the reaction of S02 with 02 catalyzed by Mn and Fe. The EPA (Environmental Protection Agency) Industrial Source Complex Model (lSC) was applied to describe the S02 dispersion from the \"Rio Pinheiros Marginal\" to the University of São Paulo Campus. The estimated values were lower than the measured ones. The combination of these models seemed to be very useful in the source profile identification of complex regions as São Paulo Metropolitan Area.