Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMCRF.pdf: 11090482 bytes, checksum: acd91fb03f2001e7f8897df596f44b7d (MD5) Previous issue date: 2005-05-24 / Universidade Federal de Minas Gerais / The removal of submicron particles from gaseous streams is becoming an increasingly important operation, both in industrial (nanotechnology) as well as in occupational (inhalation of particula te matter) applications. Among the equipments commonly employed for the removal of particula tes of the gaseous stream, the electrostatic precipitator, ESP, is the one capable of removing particles of such size with high efficiency. Furthermore, it has other advantages as the low pressure drop and the flexibility of working at higher temperatures. Therefore, the objective of this research was to evaluate the influence of operational and design parameters in the efficiency of particle removal of a plate-wire ESP operating in the removal of submicron particles. The precipitator was built in acrylic, with copper plates as collecting electrodes and stainless steel wires as discharge electrodes. The study was divided in two stages: the first studied the collection of PM2.5 (high risk particle matter), using alumina, with median diameter of 0.6 mm and maximum diameter of 2.5 mm as test powder, while the stage 2 focused the nanometric range, utilizing particles of sodium chloride, with diameters between 8 and 100 nm. In stage 1, the project parameters analyzed were duct length (L), diameter of the discharge electrodes (2r) and spacing between them (2c); the operational variables were the electric field (E) and the air velocity (v). Each variable was evaluated in two levels, whose values were Lne = 15 and 30 cm; 2r = 0.045 and 0.025 cm; 2c = 4 and 2 cm; E = 5 and 8 kV/cm and, finally, v = 0.5 and 1.0 m/s. The process performance was evaluated through the analysis of the global efficiency of removal of the particula te matter, obtained through isokinetic sampling. In stage 2, the project parameter analyzed were the duct length (Lne), the ratio s/2c and the distance between the collection plates (2s) and the operational variables were the air velocity (v) and current density (j). Each operation variable was evaluated in three levels, whose values were v = 0.125, 0.25 and 0.50 m/s and j = 1.8, 2.8 and 3.8 mA/m2. The project parameters were studied in two leve ls, Lne = 15 and 30 cm and 2s = 0.04 and 0.06 m. The process performance was evaluated through the analysis of the removal efficiency of the particulates obtained by particle counting, with the use of the Condensation Particle Counter 3007, from TSI. It was observed that the precipitator possesses high collection efficiency, even in the nanometric size range, were efficiencies larger than 99% were obtained, depending on the used configuration. As expected, the increase in air velocity, as well as the decrease of the collecting plate length and of the generated current caused a decrease in the efficiency. Conversely, larger spacing between plates resulted in an increment in the efficiency, phenomenon also observed by some other researchers for larger particles. The ratio s/2c did not show a clear tendency in particle removal. When compared to models from the literature, the one that offered the better adjustment to the experimental data was the classic Deutsch model when used with a drag coefficient given by a modified version of the Li and Wang (2003a e b) equation. / A remoção de partículas submicrométricas de correntes gasosas tem-se constituído numa operação cada vez mais importante, tanto em aplicações industriais (nanotecnologia) quanto ocupacionais (inalação de material particulado). Dentre os equipamentos comumente empregados para a remoção de material particulado da corrente gasosa, o precipitador eletrostático é o que se apresenta mais apto a remover partículas de tal tamanho com alta eficiência. Desse modo, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência dos parâmetros de operação e de projeto na eficiência de remoção de um precipitador eletrostático do tipo placa-fio, operando na remoção de partículas sub e nanométricas. O precipitador foi construído em acrílico e possui placas coletoras de cobre e eletrodos de descarga de aço inox. O estudo foi dividido em duas etapas: a primeira estudou a coleta de PM2,5 (material inalável de alto risco), utilizando alumina, com diâmetro mediano de 0,6 mm e diâmetro máximo de 2,5 mm, enquanto a etapa 2 focou a faixa nanométrica, utilizando partículas de cloreto de sódio, com diâmetros entre 8 e 100 nm. Na etapa 1, os parâmetros de projeto analisados foram comprimento do duto (Lne), diâmetro dos eletrodos de descarga (2r) e espaçamento entre os mesmos (2c) e as variáveis de operação foram o campo elétrico (E) e a velocidade de escoamento do ar (v). Cada variável foi avaliada em dois níveis, cujos valores foram Lne = 15 e 30 cm; 2r = 0,045 e 0,025 cm; 2c = 4 e 2 cm; E = 5 e 8 kV/cm e, finalmente, v = 0,5 e 1,0 m/s. O desempenho do processo foi avaliado através da análise da eficiência global de remoção do material particulado, obtida através de amostragem isocinética. Na etapa 2, os parâmetros de projeto analisados foram L, relação s/2c e distância entre as placas de coleta (2s) e as variáveis de operação foram v e densidade de corrente (j). Cada variável de operação foi avaliada em três níveis, cujos valores são v = 0,125, 0,25 e 0,50 m/s e jne = 1,8, 2,8 e 3,8 mA/m2. Já os parâmetros de projeto foram estudados em dois níveis, Lne = 15 e 30 cm e 2s = 0,04 e 0,06 m. O desempenho do processo foi avaliado através da análise da eficiência de remoção do material particulado, obtida através da contagem de partículas. Observou-se que o precipitador possui grande capacidade de coletar partículas até mesmo na faixa nanométrica, obtendo eficiências para alguns casos maiores que 99%, dependendo da configuração utilizada. Como esperado, o aumento da velocidade do gás, bem como a diminuição do comprimento das placas coletoras e da corrente gerada, causaram uma diminuição da eficiência. Em contrapartida, o maior espaçamento entre as placas acarretou um incremento na eficiência, fenômeno também observado por alguns outros pesquisadores para partículas maiores. A relação s/2c não apresentou uma tendência clara na remoção do material particulado. Quando avaliados os modelos presentes na literatura, aquele que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo clássico de Deutsch, quando utilizado o coeficiente de arraste dado por uma versão modificada da equação de Li e Wang (2003a e b).

Orientador: Antenor Zanardo / Banca: Sebastião Gomes de Carvalho / Banca: Kátia Regina Ferrari / Banca: Rogers Raphael da Rocha / Banca: Bernardino Ribeiro de Figueiredo / Resumo: As reservas de argilas illiticas aflorantes no entorno das cidades de Rio Claro e Santa Gertrudes, foram determinantes para a implantação de um Polo Mineiro Industrial especializado na fabricação de pisos e revestimentos cerâmicos que, atualmente, responde por mais de 50% da produção nacional. Simultaneamente ao acentuado crescimento dessas indústrias e das atividades de mineração correlatas, cresceram também os problemas ambientais como geração de efluentes líquidos, resíduos sólidos, gasosos e material particulado. Nesse contexto, a presente pesquisa estudou as composições mineralógicas e químicas dos diferentes materiais geológicos, que estão presentes nos ambientes de extração do minério, transporte, secagem e das indústrias. Os resultados analíticos obtidos a partir de amostras coletadas nesses quatro ambientes os caracterizaram como principais fontes emissoras de materiais particulados. Utilizando um amostrador sequencial (Partisol), foram coletados materiais particulados com diâmetro inferior a 10 μm, para estudos químicos e mineralógicos da atmosfera local. Esses estudos foram correlacionados com aqueles obtidos nos diferentes domínios do segmento produtivo. As técnicas analíticas utilizadas como a difração de raios X, MEV ICP-ES e ICPMS e cromatografia para caracterização mineralógica e química dos materiais geológicos, e difração a laser para determinação granulométrica, confirmaram que os teores dos elementos químicos e respectivos minerais caracterizados em ambas as situações, são correlacionáveis geneticamente. O conjunto inalável composto de elementos maiores como sílica, alumínio, ferro, titânio, potássio e elementos traços como bário, zircônio, flúor e outros caracterizados na atmosfera local, têm origem na ressuspensão de materiais sólidos como os solos, materiais cerâmicos utilizados para capear estradas e no minério durante sua extração e exposição nos pátios... / Abstract: Illiticas clays reserves outcropping in the vicinity of Rio Claro and Santa Gertrudes, were instrumental in the deployment of an Industrial Mining region specialized in the manufacture of flooring and glazed ceramic tiles, which currently accounts for over 50% of national production. While the sharp growth of these industries and the related mining activities, environmental problems also increased as the generation of wastewater, solid waste, and emissions of fluorides and particulates. In this context, this research studied the mineralogical and chemical compositions of the different geological materials, which are present in the ore extraction, transport, industries, and drying environments. Analytical results from the samples was collected in the four environments that are members of ceramic parts production chain characterized them as major emission particulates. Using a sequential sampler (Partisol), MP with diameter less than 10 micrometers were collected in the atmosphere of these areas, for chemical, mineralogical studies and subsequent correlation with the results obtained in the different domains of the productive segment characterization. Analytical techniques such as Xray diffraction, MEV ICP-ES, ICP-MS, and. chromatography for mineralogical and chemical characterization of geological materials, laser diffraction for particle size determination, confirmed that the levels of minerals and their chemical elements featured in both situations are genetically correlated. The inhalable set comprising major elements such as silica, aluminum, iron, titanium, potassium and trace elements such as barium, zirconium, fluoride and other characterized in the local atmosphere originates from the pellet of solid materials such as soils, ceramic materials used for roads to cover and ore during its extraction and exposure in drying area. The presence of fluoride detected in this atmosphere is attributed to emissions of the ceramic industry, ... / Doutor

CNPq / Este trabalho teve como principal objetivo avaliar o impacto da pluma de poluição urbana da cidade de Manaus por emissões de fontes móveis e fixas nas concentrações de poluentes atmosféricos da região amazônica, utilizando o modelo Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem). Os poluentes atmosféricos analisados foram CO, NOx, SO2, O3, MP2,5, MP10 e COVs. As simulações do modelo foram configuradas em um domínio com 190 pontos em x e 136 em y, com um espaçamento horizontal de 3 km, com grade centrada na cidade de Manaus, nos dias 17 e 18 de março de 2014. Os inventários de emissões antropogênicas compreenderam de fontes móveis, em que foram estimadas as emissões das classes de veículos automotores leves e pesados, e por fontes fixas, onde foram consideradas as usinas termelétricas por tipo de insumo energético utilizado na região e a emissão da refinaria localizada na cidade de Manaus. Foram definidos vários cenários de estudo, com experimentos numéricos com emissões somente por fontes biogênicas, móveis e fixas, e substituição de combustível pelas centrais termelétricas, bem como um cenário futuro dobrando as emissões antropogênicas. Foi realizada uma avaliação qualitativa da simulação com cenário base, que representa as condições da região em seu estado atual, onde foram utilizados métodos estatísticos comparando os resultados obtidos dos poluentes atmosféricos e campos meteorológicos com dados observados das estações de monitoramento localizados em vários pontos na grade de estudo. A avaliação qualitativa dos resultados do cenário base mostrou que o modelo representou de forma satisfatória as variáveis meteorológicas, bem como as espécies químicas analisadas do ponto de vista dos parâmetros estatísticos adotados. Em relação as simulações com os cenários definidos a partir do cenário base, os experimentos numéricos indicaram resultados pertinentes como: observou-se que o cenário das fontes fixas, onde as usinas termelétricas são as predominantes, resultou nas maiores concentrações quando comparadas com o experimento com emissões veiculares para todos os poluentes avaliados, exceto para o monóxido de carbono; A substituição da matriz energética das usinas termelétricas atuais por centrais a gás natural mostrou reduções significativas nos poluentes analisados, como por exemplo, redução de 63% de NOx na contribuição da concentração média para a grade de estudo; Observou-se no cenário futurista um significativo aumento nas concentrações de espécies químicas, como 81% no aumento das concentrações de pico de SO2 na área de estudo; As distribuições espaciais dos cenários mostraram que a pluma de poluição da cidade de Manaus tem predominância para oeste e sudoeste, podendo atingir centenas de quilômetros para áreas onde predomina a coberta original do solo. / The main aim of this study was to evaluate the impact of the urban pollution plume from the city of Manaus by emissions from mobile and stationary sources in the atmospheric pollutants concentrations of the Amazon region, by using The Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem) model. The air pollutants analyzed were CO, NOx, SO2, O3, PM2.5, PM10 and VOCs. The model simulations have been configured with a grid spacing of 3 km, with 190 x and 136 y grid points in horizontal spacing, centered in the city of Manaus during the period of 17 and 18 of March 2014. The anthropogenic emissions inventories have gathered from mobile sources that were estimated the emissions of light and heavy-duty vehicles classes. In addition, the stationary sources have considered the thermal power plants by the type of energy sources used in the region as well as the emissions from the refinery located in Manaus. Various scenarios have been defined with numerical experiments that considered only emissions by biogenic, mobile and stationary sources, and replacement fuel from thermal power plant, along with a future scenario consisting with twice as much anthropogenic emissions. A qualitative assessment of simulation with base scenario has also been carried out, which represents the conditions of the region in its current state, where several statistical methods were used in order to compare the results of air pollutants and meteorological fields with observed ground-based data located in various points in the study grid. The qualitative analysis showed that the model represents satisfactorily the variables analyzed from the point of view of the adopted parameters. Regarding the simulations, defined from the base scenarios, the numerical experiments indicate relevant results such as: it was found that the stationary sources scenario, where the thermal power plants are predominant, resulted in the highest concentrations, for all air pollutants evaluated, except for carbon monoxide when compared to the vehicle emissions scenario; The replacement of the energy matrix of current thermal power plants for natural gas have showed significant reductions in pollutants analyzed, for instance, 63% reductions of NOx in the contribution of average concentration in the study grid; A significant increase in the concentrations of chemical species was observed in a futuristic scenario, reaching up to a 81% increase in peak concentrations of SO2 in the study area. The spatial distributions of the scenarios have showed that the air pollution plume from Manaus is predominantly west and southwest, where it can reach hundreds of kilometers to areas dominated by original soil covering.

Capes; CNPq / Estudos que relacionam poluição do ar e saúde em regiões urbanas de médio porte são escassos, principalmente em adultos. Além disso, não há um consenso na literatura em relação a um nível seguro à saúde de concentração de partículas no ar e por isso, pesquisas nesses locais podem contribuir para uma melhor compreensão das associações entre saúde e poluição. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da exposição à curto prazo, causada pelas concentrações em massa e número de material particulado e black carbon nos sintomas respiratórios de funcionários e estudantes de duas Instituições de Ensino Superior (P1 e P2), localizadas em Londrina em regiões com características urbanas e de fontes de emissão distintas. Para a obtenção dos dados, voluntários acima de 18 anos foram avaliados através do questionário sobre sintomas respiratórios do British Medical Research Council (BMRC), adaptado e validado. Além disso, foram realizadas medidas internas e externas das concentrações de material particulado em ambas as instituições. Os resultados demonstram que as concentrações médias externas para MP2,5 foram de 7,1 µg m-3 para P1 e de 4,8 µg m-3 para P2 no verão, e de 10,6 µg m-3 para P1 e 11 µg m-3 para P2 no inverno. Os locais, embora com características diferentes no entorno apresentaram concentrações semelhantes de partículas, e entre as estações foram não semelhantes e superiores no inverno. As concentrações médias internas de MP1, MP2,5, MP4, MP10 e PTS para o verão foram de 5, 8, 13, 25 e 30 µg m-3 no P1 e de 5, 8, 11, 21 e 26 µg m-3 no P2, e para o inverno foram de 8, 11, 17, 36 e 43 µg m-3 no P1 e 9, 13, 18, 33 e 40 µg m-3 no P2, respectivamente. O número de partículas para nP0,3, nP0,5, nP1, nP2,5 foram de 23599, 2050, 373, 117 partículas L-1 e 24885, 1980, 294, 74 partículas L-1 no verão e 52378, 4189, 641, 182 partículas L-1 e 48297, 3514, 482, 116 partículas L-1 no inverno, respectivamente nos pontos P1 e P2. Não ocorreram variações significativas nas concentrações de black carbono entre as instituições e entre as estações do ano. Foram encontradas associações positivas significativas (p = 0,05) entre as variáveis explicativas, período (RR, 2,044; IC, 1,129-3,702), MP10 (RR, 1,031; IC, 1,016-1,110), MP2,5 (RR, 1,164; 1,109-1,656) e nP2,5 (RR, 1,006; IC, 1,004-1,020) em relação a variável resposta (tosse e catarro). Assim, a partir dos resultados obtidos foi possível constatar que das variáveis explicativas, o período e o MP2,5 foram os que apresentaram maior fator de risco para sintomas respiratórios em indivíduos jovens/adultos saudáveis. Além disso, aumento em média de 13 % na prevalência dos sintomas para os dois sítios amostrais no Inverno, mesmo em concentrações abaixo do limite estabelecido pela OMS. / Studies that relate air pollution and health in medium-sized urban areas are scarce, especially in adults. In addition, there is no consensus in the literature regarding a safe level of airborne particulate matter, and therefore researches at these sites may contribute to a better understanding of the associations between health and pollution. The present study aims to evaluate the influence of short-term exposure caused by concentrations of particulate matter and black carbon in the respiratory symptoms of employees and students of two Higher Education Institutions (P1 and P2) located in Londrina with urban characteristics and emission sources different. Volunteers above 18 years of age were evaluated using the British Medical Research Council (BMRC) questionnaire on respiratory symptoms, adapted and validated. Indoor and outdoor measurements of concentrations of particulate matter were carried out at both institutions. The results show that the outdoor mean concentrations for MP2.5 were 7.1 μg m-3 for P1 and 4.8 μg m-3 for P2 in the summer, and 10.6 μg m-3 for P1 and 11 Μg m-3 for P2 in winter. The sites, although with different characteristics in the surroundings presented similar concentrations of particles, and between the seasons were not similar and superior in the winter. The indoor mean concentrations of PM1, PM2.5, PM4, PM10 and PTS for the summer were 5, 8, 13, 25 and 30 μg m-3 in P1 and 5, 8, 11, 21 and 26 μg m- 3 in P2, and for winter were 8, 11, 17, 36 and 43 μg m-3 in P1 and 9, 13, 18, 33 and 40 μg m-3 in P2, respectively. The number of particles for nP0.3, nP0.5, nP1, nP2.5 were 23599, 2050, 373, 117 particles L-1 and 24885, 1980, 294, 74 particles L-1 in summer and 52378, 641, 182 particles L-1 and 48297, 3514, 482, 116 particles L-1 in winter respectively in P1 and P2. There were no significant variations in black carbon concentrations between institutions and between seasons. Significant positive associations (p = 0.05) between the explanatory variables, period (RR 2.044, CI, 1.129-3.702), PM10 (RR, 1.031, CI, 1.016-1.110), PM2.5 (RR, 1.164, CI, 1.109-1.656) and nP2.5 (RR, 1.006, CI, 1.004-1.020) for the variable response (cough and phlegm) for the group of adult volunteers considered healthy. Thus, it was possible to verify that of the explanatory variables, the period and PM2.5 presented the highest risk factor for respiratory symptoms in healthy young/adults. In addition, an increase of 13% during the winter campaign on the prevalence of symptoms for the two sample sites even, in concentrations below the WHO limit.

CNPq / A concentração de poluentes na atmosfera tem crescido significativamente nos últimos anos, principalmente devido a fontes antrópicas, reduzindo a qualidade do ar no meio urbano e expondo a população a altos níveis de poluição. O presente estudo tem como propósito determinar a exposição pessoal ao black carbon (BC) de casais em que ambos residem na mesma residência e possuem diferentes rotinas de trabalho. O BC é um poluente atmosférico de vida curta, emitido pela combustão incompleta de materiais carbonáceos com efeitos nocivos sobre a saúde e o clima. O monitoramento foi realizado em Londrina, uma cidade de médio porte no norte do estado do Paraná, onde seis casais não fumantes carregaram continuamente monitores portáteis de BC durante 48 horas. Também foram instalados dois equipamentos para medir simultaneamente BC na casa dos voluntários e no câmpus da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), localizado na área suburbana da cidade. Os dados amostrados pelos voluntários foram classificados em 4 microambientes: casa, trabalho, transporte e outros. Os resultados mostram uma grande variabilidade dos valores de dose e exposição entre os seis casais amostrados. Comprovou-se ainda que os dados das estações de monitoramento fixo não conseguem registrar com detalhes a alta variabilidade espacial das concentrações de BC e, dessa forma, subestimam os valores de dose e a exposição de um indivíduo quando comparados com os dados coletados com amostradores portáteis. A localização da residência e as altas concentrações de BC na casa podem contribuir para que os valores de exposição média sejam superiores. Observaram-se concentrações altas de BC para os voluntários que trabalhavam na UTFPR devido a queimadas locais praticadas por moradores da região, o que repercutiu em exposições de 1,38 µg m-3. Na categoria outros as concentrações mais altas ocorreram com a mulher do casal 1, durante sua ida ao supermercado com exposição média de 3,13 µg m-3, e para o homem do casal 6 quando estava na academia, com exposição média de 1,52 µg m-3. As concentrações mais altas durante o período de estudo foram encontradas na categoria transporte, sendo máxima para a amostragem dentro dos ônibus (54,16 µg m-3), seguidas pelas monitoradas nos carros (50,70 µg m-3) e a pé (47,13 µg m-3). O valor mais alto de exposição foi encontrado para o homem do casal 1 que usava o carro como meio de transporte, com exposição média de 8,35 µg m-3. O segundo valor mais alto de exposição ocorreu com o homem do casal 2, que usava o ônibus, com exposição média de 8,25 µg m-3. Os valores de exposição encontrados no transporte motorizado foram superiores aos encontrados na categoria a pé. Além disso, observou-se uma exposição média 3 vezes maior e a dose 4 vezes maior quando as janelas do carro estavam abertas em relação a situação com janelas fechas. Os resultados deste estudo evidenciam que embora um casal passe em média dez horas por dia em ambiente comum, a rotina de cada indivíduo em diferentes ambientes no restante da jornada pode levar a uma grande discrepância nos valores de exposição e dose para cada um. O estudo mostra ainda que para se obter valores da exposição e dose mais acurados é necessário utilizar dados de amostradores portáteis. Porém, sugere-se que a amostra de voluntários seja maior para que os resultados sejam representativos da população. / The concentration of atmospheric pollutants has been significantly growing over the last years, mainly due to anthropic sources, reducing the urban air quality and exposing the population to high pollution levels. The present study assesses the personal exposure to black carbon (BC) of couples in which both participants live in the same house and have different work routines. BC is a short-lived climate pollutant emitted by the incomplete combustion of carbonaceous materials, being harmful to both health and climate. The sampling campaign was conducted in Londrina, a mid-sized city in the Northern part of Paraná state, with six non-smoking couples that continuously carried portable BC monitors for 48 hours. Besides, two instruments simultaneously measured BC at the volunteers' home and at the campus of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR), located in the city outskirts. The data sampled by the volunteers were classified into 4 microenvironments: home, work, transport and others. The results show a large variability of the dose and exposure values among the six sampled couples. It was also found that data from the fixed monitoring stations cannot accurately capture the high spatial variability of BC concentrations and therefore underestimate the dose values and individual exposure when compared to data collected with portable samplers. The location of the residence and the high BC concentrations at home can contribute to higher average exposure values. High BC concentrations were observed for volunteers working at UTFPR due to emissions from local biomass and waste burning, leading to exposure values of 1.38 μg m-3. In the category others, the highest concentrations occurred with the woman of the couple 1, during her trip to the supermarket with a mean exposure of 3.13 μg m-3, and for the man of the couple 6 when he was in the gym, with an average exposure of 1.52 μg m-3. The highest concentrations were found in the transport category, reaching maximum levels on the buses (54.16 µg m-3), followed by those monitored in the cars (50.70 µg m-3) and when walking (47.13 µg m-3). The highest exposure was found for the man in couple 1 who used the car as transportation mode, with a mean exposure of 8.35 µg m-3. The second highest exposure occurred with the man in couple 2, who used buses, with a mean exposure of 8.25 µg m-3. The exposure values observed during the motorized transport were higher than those found in the walking category. Furthermore, the average exposure was 3 times higher and the dose 4 times higher when the car windows were open than when the windows were closed. The results of this study show that although a couple spends an average of 10 hours per day in a common environment, the routine of each individual in different environments during the rest of the day can lead to large difference in exposure and dose values. This study also shows that to obtain more accurate exposure and dose values it is necessary to use data from portable samplers. However, it is suggested that the sample of volunteers should be larger so that the results are representative of the population.

Capes; Fundação Araucária / Este trabalho visou determinar o risco atribuído à saúde da população pela exposição à poluição do ar e variáveis meteorológicas na Região Metropolitana de Curitiba (RMC) e com maior ênfase nas cidades de Araucária e Curitiba, no período de 2010 a 2014, nas faixas etárias de 0 a 9 anos, 10 a 19, 20 a 64, maiores de 64 anos e para todas as faixas etárias incluídas. Curitiba e Araucária são os maiores polos populacional e industrial do estado, respectivamente, com predominância de distintas fontes de emissão de poluentes. Neste estudo foi investigada as associações da qualidade do ar e variáveis meteorológicas com doenças circulatórias e respiratórias, calculado o Risco Relativo (RR) e o risco atribuído a saúde pelas concentrações de MP10 e O3. Os resultados indicaram que o modelo com distribuição Binomial Negativa foi o mais adequado aos dados e utilizado diferentemente da maioria dos estudos que usam Poisson. A partir dos coeficientes obtidos no modelo de regressão, foram calculados o risco relativo e o risco atribuído causados pelos poluentes do ar. O melhor ajuste de modelo (resíduo de Pearson mais próximo a um), se encontrou para o grupo de idosos com mais de 64 anos, em Araucária, para doenças circulatórias devido às concentrações de CO, e para internações respiratórias devido aos poluentes O3, SO2 e T-Tm, que é a temperatura diária menos a temperatura média de 2010 a 2014. Em Curitiba, o melhor ajuste ocorreu para o grupo com todas as faixas etárias para internações circulatórias devido ao MP10, e o grupo de 20 a 64 anos para internações respiratórias, para CO, O3 e T-Tm. As defasagens mais importantes ocorreram entre 3 a 7 dias após a exposição aos poluentes atmosféricos. Em Araucária, o RR mais significativo estatisticamente para internações circulatórias foi de 1,44635 em maiores de 64 anos para CO, e nas internações respiratórias foi de 2,4128 encontrado na faixa etária de 10 a 19 anos, também para o CO. Em Curitiba o RR mais significativo ocorreu para internações por doenças respiratórias com valor de 1,00315 na faixa de 0 a 9 anos para o MP10, de 1,14881 na faixa de 20 a 64 anos para CO, de 1,00329 entre 20 a 64 anos para O3, e de 1,13886 para maiores de 64 anos devido ao CO. Foram associadas 112 e 97 internações devido ao MP10, por doenças circulatórias e respiratórias na RMC no período de 2010 a 2014. Foram associadas 67 internações respiratórias, devido ao O3. Com a estimação destes valores, é possível avaliar o impacto que a poluição do ar na RMC representa para a saúde pública e que poderiam ser evitados e direcionados na prevenção dos efeitos adversos à saúde da população, na implantação de políticas e normas reguladoras para diminuição da emissão e concentração dos poluentes atmosféricos. / This study aimed to determine the risk attributed to human health by exposure to air pollution and meteorological variables in the Metropolitan Region of Curitiba (MRC). The greater emphasis is on the cities of Araucária and Curitiba, in the period from 2010 to 2014, for age groups of 0-9 years old, 10-19, 20-64, over 64 years, and another including all ages. Curitiba has the major populations and Araucaria has the major industrial centers of the state, with a predominance of different pollutant emission sources. This study investigated the associations of air quality and meteorological variables with circulatory and respiratory diseases, the relative risk (RR) and the risk assigned to health by concentrations of PM10 and O3. The results indicate that the model with Negative Binomial distribution is the most suitable, differently of most of the studies presented until now. The relative risk and attributable risk by air pollutants were calculated from the coefficients obtained in the regression model. The best adjustment was found for the group of people over 64 years in Araucaria, both for circulatory diseases due to CO, as for respiratory hospitalizations due to O3, SO2 and T-Tm. In Curitiba, the best adjustment of the model was for the group containing all ages for circulatory hospitalizations due to PM10, and the group of 20-64 years for respiratory hospitalizations for CO, O3 and T-Tm. The most significant lags were from 3 to 7 days after the exposure to air pollution. In Araucária the most statistically significant RR was 1.44635 for circulatory hospitalizations among people over 64 years due to CO. For respiratory hospitalizations, the RR was 2.4128, found in the age group 10 to 19 years, corresponding to the pollutant CO. The RR was also important in the group of 20-64 years for NO2, which was 1.00758. At Curitiba the most significant RR was by hospitalizations for respiratory diseases in the amount of 1.00315 to the group of 0-9 years due to PM10, of 1.14881 in the range of 20-64 years old for CO, of 1.00329 for 20-64 to O3, and 1.13886 for over 64 years old due to CO. 112 circulatory hospitalizations in the MRC were associated to PM10 and 97 respiratory hospitalization were associated with the PM10. 67 respiratory hospitalizations in the MRC were associated to O3. With the estimation of these values, it is possible to evaluate the impact in public health and how these costs could be avoided and focused on the prevention of adverse effects of public health, the implementation of regulatory policies and regulations to reduce the emission and concentration of air pollutants.

CNPq; CAPES / A exposição humana a poluentes atmosféricos causam efeitos adversos à saúde. As áreas urbanas com alta densidade populacional e fluxos de veículos elevados são regiões críticas. Os poluentes do ar são onipresentes, e certo nível de exposição é inevitável, variável e dependente de uma série de fatores ambientais e individuais de cada um. O presente trabalho visou medir e avaliar a exposição pessoal ao material particulado atmosférico por indivíduos da cidade de Londrina em um estudo com 30 voluntários de 6 classes de ocupação. Utilizando monitores pessoais de concentração de material particulado atmosférico foram medidas as concentrações em massa e número de partículas no ar inalado. Células bucais dos voluntários foram coletadas antes e após a exposição para a determinação da genotoxicidade pelo teste do cometa. Foram realizadas campanhas de amostragem no inverno, em rotas georreferenciadas que variaram de acordo com a rotina de cada indivíduo. A partir das concentrações medidas, tempo de exposição e massa corporal foram calculadas as doses recebidas individualmente. As concentrações em massa (média de 8 h) encontradas para os voluntários variaram de 2,41 a 34,07 µg m-3 para MP1,0 e de 23,11 a 11060,54 µg m-3 para o MP10. As concentrações em número de partículas encontradas variaram de 14 a 183 partículas cm-3 para o MP0,3; para o MP2,5 elas variaram de 0,20 a 27 partículas cm-3. A categoria Construção e Indústria apresentou as doses recebidas mais elevadas, enquanto o setor Administrativo apresentou as menores. Através do teste de Kruskal-Wallis foi verificado que há diferença significativa de danos no DNA nas classes Comércio, Construção e Indústria e Transporte, quando comparadas ao controle (classe Administrativo). O modelo que melhor se adequou aos dados foi o Binomial Negativo, indicando associação positiva, principalmente das classes de ocupação e número de partículas com os danos ao DNA das células bucais. Os resultados da simulação de deposição pulmonar a partir das concentrações obtidas na amostragem indicaram que nos voluntários onde o diâmetro predominante das partículas era menor, a fração depositada no pulmão foi maior, embora a concentração em massa fosse maior. Os resultados obtidos evidenciam a relevância do tamanho das partículas e composição química nos efeitos à saúde, a importância de medidas de exposição pessoal para estudos epidemiológicos em saúde e a viabilidade deste tipo de amostragem pessoal, porém para resultados mais significativos é recomendável a ampliação deste estudo. / The exposure to air pollutants in humans causes damage effects on health. Urban areas with high population density and high vehicular flows are critical regions. Air pollutants are omnipresent, and some level of exposure is inevitable, variable and dependent on a number of environmental and individual factors of each. This work aimed to measure and assess personal exposure to airborne particulate matter by individuals in Londrina with 30 voluntaries from 6 occupation classes. Using personal monitors the concentration of airborne particulate matter concentrations were measured in mass and number of particles in the inhaled air. Buccal cells of the volunteers were collected before and after exposure to the determination of genotoxicity by Comet assay. Sampling campaigns were carried out in winter with georeferenced routes that varied according to the routine of each individual. From concentrations measured, time of exposure and body weight the received doses were calculated individually. The mass concentrations (average of 8 hours) found in the volunteers ranged from 2.41 to 34.07 µg m-3 for MP1,0 and 23.11 to 11060.54 µg m-3 for PM10. The concentrations in number of particles found varied from 14 to 183 particles cm-3 to MP0,3; for PM2.5 they varied from 0.20 to 27 particles cm-3. Construction and Industry category showed the highest doses, while the administrative sector had the lowest. Using the Kruskal Wallis test was found a significant difference of DNA damage in classes Trade, Construction and Industry and Transportation, when these were compared with the control group (Administrative class). The model best suited to the data was the Negative Binomial, indicating positive association, mainly of the occupation class, number of particles with damage to DNA from buccal cells. The results of the lung deposition simulation from the concentrations obtained in the sample show that in volunteers where the predominant particle diameter was smaller, the fraction deposited in the lungs was higher, although the bulk concentration was higher. The results show the importance of particle size and chemical composition on the health effects, the importance of personal exposure measurements for epidemiological studies on health and the feasibility of this type of personal sampling, but for more significant results it is recommended the magnification of this study.

Orientador: Luiz fernando Costa Nascimento / Coorientador: Paloma Maria Silva Rocha Rizol / Banca: Leonardo Mesquita / Banca: Andrea Paula Peneluppi de Medeiros / Banca: Maria Helena Baena de Moraes Lopes / Banca: Marcos Arbex / Resumo: O presente estudo teve por objetivo verificar a associação entre a exposição aos poluentes do ar e o número de internações hospitalares por asma e pneumonia. Para a verificação foi proposto desenvolver e validar modelos fuzzy (Mamdani) e neuro-fuzzy (Sugeno) e comparar qual dos modelos apresenta uma melhor eficácia para a predição de internações. A metodologia utilizada foi dividida em três módulos: limpeza e elaboração de dados, elaboração do modelo fuzzy (Mamdani) e elaboração do modelo neuro-fuzzy (Sugeno). Foram coletados dados reais de internações do DATASUS, os quais foram utilizados como saída do modelo. Os dados de entradas foram os poluentes do ar material particulado (MP10), dióxido de enxofre (SO2), ozônio (O3) e a temperatura aparente (Tap). As saídas geradas pelos modelos foram comparadas e correlacionadas com os dados reais de internações através do Coeficiente de Correlação de Pearson. Para o estudo o nível de significância estatístico adotado foi α = 5%. A acurácia dos modelos foi realizada utilizando a Curva ROC. Neste estudo foi possível desenvolver e validar os modelos. O modelo neuro-fuzzy apresentou melhor correlação do que o modelo fuzzy; porém a acurácia foi melhor para o modelo fuzzy / Abstract: This study aimed at investigating the association between exposure to air pollutants and the number of hospital admissions for asthma and pneumonia. For such verification it was proposed to develop and validate the Mamdani fuzzy and neuro-fuzzy (Sugeno) models and compare which of the two provides better efficacy in predicting hospitalization. The methodology was divided into three modules: data cleaning and preparation, elaboration of the fuzzy model (Mamdani) and elaboration of the neuro-fuzzy model (Sugeno). Data were collected from DATASUS actual admissions, which were used as the models output. The input data were air pollutants particulate matter (PM10), sulfur dioxide (SO2), ozone (O3) and the apparent temperature (Tap). The outputs generated by the models were compared and correlated with the actual data of admissions through the Pearson Correlation Coefficient. In this study the level of statistical significance adopted was α = 5%. The accuracy of the models was performed using the ROC curve. In this study it was possible to develop and validate the models. The neuro-fuzzy model showed better correlation than the fuzzy model, but the accuracy was better for the fuzzy model / Doutor

Capes; CNPq / Estudos que relacionam poluição do ar e saúde em regiões urbanas de médio porte são escassos, principalmente em adultos. Além disso, não há um consenso na literatura em relação a um nível seguro à saúde de concentração de partículas no ar e por isso, pesquisas nesses locais podem contribuir para uma melhor compreensão das associações entre saúde e poluição. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da exposição à curto prazo, causada pelas concentrações em massa e número de material particulado e black carbon nos sintomas respiratórios de funcionários e estudantes de duas Instituições de Ensino Superior (P1 e P2), localizadas em Londrina em regiões com características urbanas e de fontes de emissão distintas. Para a obtenção dos dados, voluntários acima de 18 anos foram avaliados através do questionário sobre sintomas respiratórios do British Medical Research Council (BMRC), adaptado e validado. Além disso, foram realizadas medidas internas e externas das concentrações de material particulado em ambas as instituições. Os resultados demonstram que as concentrações médias externas para MP2,5 foram de 7,1 µg m-3 para P1 e de 4,8 µg m-3 para P2 no verão, e de 10,6 µg m-3 para P1 e 11 µg m-3 para P2 no inverno. Os locais, embora com características diferentes no entorno apresentaram concentrações semelhantes de partículas, e entre as estações foram não semelhantes e superiores no inverno. As concentrações médias internas de MP1, MP2,5, MP4, MP10 e PTS para o verão foram de 5, 8, 13, 25 e 30 µg m-3 no P1 e de 5, 8, 11, 21 e 26 µg m-3 no P2, e para o inverno foram de 8, 11, 17, 36 e 43 µg m-3 no P1 e 9, 13, 18, 33 e 40 µg m-3 no P2, respectivamente. O número de partículas para nP0,3, nP0,5, nP1, nP2,5 foram de 23599, 2050, 373, 117 partículas L-1 e 24885, 1980, 294, 74 partículas L-1 no verão e 52378, 4189, 641, 182 partículas L-1 e 48297, 3514, 482, 116 partículas L-1 no inverno, respectivamente nos pontos P1 e P2. Não ocorreram variações significativas nas concentrações de black carbono entre as instituições e entre as estações do ano. Foram encontradas associações positivas significativas (p = 0,05) entre as variáveis explicativas, período (RR, 2,044; IC, 1,129-3,702), MP10 (RR, 1,031; IC, 1,016-1,110), MP2,5 (RR, 1,164; 1,109-1,656) e nP2,5 (RR, 1,006; IC, 1,004-1,020) em relação a variável resposta (tosse e catarro). Assim, a partir dos resultados obtidos foi possível constatar que das variáveis explicativas, o período e o MP2,5 foram os que apresentaram maior fator de risco para sintomas respiratórios em indivíduos jovens/adultos saudáveis. Além disso, aumento em média de 13 % na prevalência dos sintomas para os dois sítios amostrais no Inverno, mesmo em concentrações abaixo do limite estabelecido pela OMS. / Studies that relate air pollution and health in medium-sized urban areas are scarce, especially in adults. In addition, there is no consensus in the literature regarding a safe level of airborne particulate matter, and therefore researches at these sites may contribute to a better understanding of the associations between health and pollution. The present study aims to evaluate the influence of short-term exposure caused by concentrations of particulate matter and black carbon in the respiratory symptoms of employees and students of two Higher Education Institutions (P1 and P2) located in Londrina with urban characteristics and emission sources different. Volunteers above 18 years of age were evaluated using the British Medical Research Council (BMRC) questionnaire on respiratory symptoms, adapted and validated. Indoor and outdoor measurements of concentrations of particulate matter were carried out at both institutions. The results show that the outdoor mean concentrations for MP2.5 were 7.1 μg m-3 for P1 and 4.8 μg m-3 for P2 in the summer, and 10.6 μg m-3 for P1 and 11 Μg m-3 for P2 in winter. The sites, although with different characteristics in the surroundings presented similar concentrations of particles, and between the seasons were not similar and superior in the winter. The indoor mean concentrations of PM1, PM2.5, PM4, PM10 and PTS for the summer were 5, 8, 13, 25 and 30 μg m-3 in P1 and 5, 8, 11, 21 and 26 μg m- 3 in P2, and for winter were 8, 11, 17, 36 and 43 μg m-3 in P1 and 9, 13, 18, 33 and 40 μg m-3 in P2, respectively. The number of particles for nP0.3, nP0.5, nP1, nP2.5 were 23599, 2050, 373, 117 particles L-1 and 24885, 1980, 294, 74 particles L-1 in summer and 52378, 641, 182 particles L-1 and 48297, 3514, 482, 116 particles L-1 in winter respectively in P1 and P2. There were no significant variations in black carbon concentrations between institutions and between seasons. Significant positive associations (p = 0.05) between the explanatory variables, period (RR 2.044, CI, 1.129-3.702), PM10 (RR, 1.031, CI, 1.016-1.110), PM2.5 (RR, 1.164, CI, 1.109-1.656) and nP2.5 (RR, 1.006, CI, 1.004-1.020) for the variable response (cough and phlegm) for the group of adult volunteers considered healthy. Thus, it was possible to verify that of the explanatory variables, the period and PM2.5 presented the highest risk factor for respiratory symptoms in healthy young/adults. In addition, an increase of 13% during the winter campaign on the prevalence of symptoms for the two sample sites even, in concentrations below the WHO limit.

CNPq / A concentração de poluentes na atmosfera tem crescido significativamente nos últimos anos, principalmente devido a fontes antrópicas, reduzindo a qualidade do ar no meio urbano e expondo a população a altos níveis de poluição. O presente estudo tem como propósito determinar a exposição pessoal ao black carbon (BC) de casais em que ambos residem na mesma residência e possuem diferentes rotinas de trabalho. O BC é um poluente atmosférico de vida curta, emitido pela combustão incompleta de materiais carbonáceos com efeitos nocivos sobre a saúde e o clima. O monitoramento foi realizado em Londrina, uma cidade de médio porte no norte do estado do Paraná, onde seis casais não fumantes carregaram continuamente monitores portáteis de BC durante 48 horas. Também foram instalados dois equipamentos para medir simultaneamente BC na casa dos voluntários e no câmpus da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), localizado na área suburbana da cidade. Os dados amostrados pelos voluntários foram classificados em 4 microambientes: casa, trabalho, transporte e outros. Os resultados mostram uma grande variabilidade dos valores de dose e exposição entre os seis casais amostrados. Comprovou-se ainda que os dados das estações de monitoramento fixo não conseguem registrar com detalhes a alta variabilidade espacial das concentrações de BC e, dessa forma, subestimam os valores de dose e a exposição de um indivíduo quando comparados com os dados coletados com amostradores portáteis. A localização da residência e as altas concentrações de BC na casa podem contribuir para que os valores de exposição média sejam superiores. Observaram-se concentrações altas de BC para os voluntários que trabalhavam na UTFPR devido a queimadas locais praticadas por moradores da região, o que repercutiu em exposições de 1,38 µg m-3. Na categoria outros as concentrações mais altas ocorreram com a mulher do casal 1, durante sua ida ao supermercado com exposição média de 3,13 µg m-3, e para o homem do casal 6 quando estava na academia, com exposição média de 1,52 µg m-3. As concentrações mais altas durante o período de estudo foram encontradas na categoria transporte, sendo máxima para a amostragem dentro dos ônibus (54,16 µg m-3), seguidas pelas monitoradas nos carros (50,70 µg m-3) e a pé (47,13 µg m-3). O valor mais alto de exposição foi encontrado para o homem do casal 1 que usava o carro como meio de transporte, com exposição média de 8,35 µg m-3. O segundo valor mais alto de exposição ocorreu com o homem do casal 2, que usava o ônibus, com exposição média de 8,25 µg m-3. Os valores de exposição encontrados no transporte motorizado foram superiores aos encontrados na categoria a pé. Além disso, observou-se uma exposição média 3 vezes maior e a dose 4 vezes maior quando as janelas do carro estavam abertas em relação a situação com janelas fechas. Os resultados deste estudo evidenciam que embora um casal passe em média dez horas por dia em ambiente comum, a rotina de cada indivíduo em diferentes ambientes no restante da jornada pode levar a uma grande discrepância nos valores de exposição e dose para cada um. O estudo mostra ainda que para se obter valores da exposição e dose mais acurados é necessário utilizar dados de amostradores portáteis. Porém, sugere-se que a amostra de voluntários seja maior para que os resultados sejam representativos da população. / The concentration of atmospheric pollutants has been significantly growing over the last years, mainly due to anthropic sources, reducing the urban air quality and exposing the population to high pollution levels. The present study assesses the personal exposure to black carbon (BC) of couples in which both participants live in the same house and have different work routines. BC is a short-lived climate pollutant emitted by the incomplete combustion of carbonaceous materials, being harmful to both health and climate. The sampling campaign was conducted in Londrina, a mid-sized city in the Northern part of Paraná state, with six non-smoking couples that continuously carried portable BC monitors for 48 hours. Besides, two instruments simultaneously measured BC at the volunteers' home and at the campus of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR), located in the city outskirts. The data sampled by the volunteers were classified into 4 microenvironments: home, work, transport and others. The results show a large variability of the dose and exposure values among the six sampled couples. It was also found that data from the fixed monitoring stations cannot accurately capture the high spatial variability of BC concentrations and therefore underestimate the dose values and individual exposure when compared to data collected with portable samplers. The location of the residence and the high BC concentrations at home can contribute to higher average exposure values. High BC concentrations were observed for volunteers working at UTFPR due to emissions from local biomass and waste burning, leading to exposure values of 1.38 μg m-3. In the category others, the highest concentrations occurred with the woman of the couple 1, during her trip to the supermarket with a mean exposure of 3.13 μg m-3, and for the man of the couple 6 when he was in the gym, with an average exposure of 1.52 μg m-3. The highest concentrations were found in the transport category, reaching maximum levels on the buses (54.16 µg m-3), followed by those monitored in the cars (50.70 µg m-3) and when walking (47.13 µg m-3). The highest exposure was found for the man in couple 1 who used the car as transportation mode, with a mean exposure of 8.35 µg m-3. The second highest exposure occurred with the man in couple 2, who used buses, with a mean exposure of 8.25 µg m-3. The exposure values observed during the motorized transport were higher than those found in the walking category. Furthermore, the average exposure was 3 times higher and the dose 4 times higher when the car windows were open than when the windows were closed. The results of this study show that although a couple spends an average of 10 hours per day in a common environment, the routine of each individual in different environments during the rest of the day can lead to large difference in exposure and dose values. This study also shows that to obtain more accurate exposure and dose values it is necessary to use data from portable samplers. However, it is suggested that the sample of volunteers should be larger so that the results are representative of the population.