Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3158_dissertacao_Trindade.pdf: 2290351 bytes, checksum: 2f2a270bc7c48cd617d366f09a3f244f (MD5) Previous issue date: 2009-03-13 / A identificação de fontes para material particulado tem sido um tema de crescente interesse em todo o mundo para auxiliar a gestão da qualidade do ar. Esta classe de estudos é convencionalmente baseada no uso de modelos receptores, que identificam e quantificam as fontes responsáveis a partir da concentração do contaminante no receptor. Existe uma variedade de modelos receptores disponíveis na literatura, este trabalho compara os resultados dos modelos receptores balanço químico de massa (BQM) e fatoração de matriz positiva (FMP) para o banco de dados de PM2,5, da região de Brighton, Colorado, com o intuito de investigar as dificuldades na utilização de cada modelo, bem como suas vantagens e desvantagens. Inicialmente, já é conhecido que o modelo BQM tem a desvantagem de necessitar dos perfis das fontes, determinados experimentalmente, para ser aplicado e também tem limitações quando as fontes envolvidas são similares. Já o modelo FMP não requer os perfis de fontes, mas tem a desvantagem de precisar de elevada quantidade amostral da concentração do contaminante no receptor. Os resultados mostraram, baseados nas medidas de performance que os dois modelos foram aptos para reproduzir os dados do receptor com ajustes aceitáveis. Todavia, resultados diferentes se ajustaram a medidas de performance. O modelo BQM, utilizou 9 tipos de fontes e o modelo FMP encontrou apenas 6 tipos de fontes. Constatou-se com isso que o modelo FMP tem dificuldades em modelar fontes que aparecem ocasionalmente. As fontes sulfato de amônio, solos, veículos a diesel e nitrato de amônio tiverem boas correlações nos resultados dos dois modelos de contribuições de fontes. Os perfis de fontes utilizados no modelo BQM e resultados do modelo FMP que mais se assimilaram foram das fontes nitrato de amônio, solos, sulfato de amônio e combustão de madeira e ou/ veículos desregulados. Verificou-se no modelo FMP que as espécies não características de determinadas fontes aparecem nos resultados dos perfis das fontes, o que torna-se ainda mais complexo a identificação das fontes, requerendo elevado conhecimento sobre a composição de inúmeras fontes.

A região metropolitana de São Paulo apresenta problemas crônicos de poluição atmosférica. A poluição atmosférica em centros urbanos é comprovadamente prejudicial à saúde da população exposta, o que gera uma preocupação mundial acerca deste tema. Com o intuito de identificar e quantificar a contribuição de fontes e a importância das emissões veiculares na cidade de São Paulo, foram realizadas duas campanhas de amostragem em dois períodos distintos, analisadas por modelos receptores. O material particulado inalável foi coletado pelo Amostrador de Particulado Fino e Grosso (AFG) e Impactador em Cascata com Deposição Uniforme. Foram obtidas as concentrações de massa por meio de análise gravimétrica e composição elementar por Análise de Emissão de Raio-X Induzido por Partículas (PIXE). Monitores com alta resolução temporal realizaram diferentes medidas de material particulado e gases. O TEOM (Tapered Oscilating Monitor) realizou medidas de concentração de PM10, o Monitor de Carbono por meio de medidas térmicas obteve concentrações de carbono orgânico e black carbon e ainda o Aetalômetro, por absorção óptica, obteve concentrações de black carbon. Medidas de gases foram cedidas pela CETESB e obtidas pelo monitor DOAS (Diferential Optical Absortion Spectroscopy). Durante o período de inverno elevadas concentrações de poluentes foram observadas, superando o padrão nacional de qualidade do ar. O fator meteorológico apresentou-se determinante na modulação das concentrações de poluentes em uma escala temporária de dias. Os ciclos diurnos de compostos como particulado inalável, black carbon, CO, NOx e SO2 foram identificados e apresentaram perfis semelhantes. Suas variações diurnas são basicamente moduladas pelos processos de emissão e pela variação da Camada Limite Atmosférica. A análise de balanço de massa, de particulado fino, apresentou resultados semelhantes nos períodos de inverno e verão. Uma significativa fração de carbono orgânico representa a massa de Material Particulado Fino (MPF) de 44% e 35%, no inverno e verão respectivamente. As concentrações de black carbon contribuem com 21% e 28% e o material inorgânico foi estimado como sendo 32% e 40% da massa do MPF, no período de inverno e verão respectivamente. A Análise de Componentes Principais Absoluta da fração fina do particulado inalável mostrou que não há significativa alteração de fontes de poluentes de um período para outro. A emissão veicular representou cerca de 28% e 24% da massa do MPF no inverno e verão respectivamente, a fonte de ressuspensão de solo representou 25% e 30%, queima de óleo combustível explicou 18% e 21%, componentes de sulfatos contribuíram com 23% e 17% e o fator de emissão industrial com 5% e 6% da massa do MPF no inverno e verão respectivamente. A fração de particulado grosso é constituída basicamente por ressuspensão de solo representando 75% e 78% da massa do material particulado grosso (MPG), a fonte industrial, 16% e 14% e partículas de emissão marinha 11% e 6% da massa do MPG, no inverno e verão respectivamente. Foi identificada, durante toda a análise, a significativa responsabilidade do tráfego de veículos na emissão de partículas, gases e precursores de O3. Indiretamente o tráfego de veículos também apresentou contribuição por parte da ressuspensão de poeira do solo. Os processos de amostragem e analítico mostraram que é possível identificar quantitativamente as fontes de aerossol em um centro urbano como a cidade de São Paulo. / The urban air pollution issue is a concern in the entire world mostly because of its hazardous effect to human health. São Paulo metropolitan area is a very industrialized region with an intense traffic of vehicles. Its geographical and meteorological conditions are unfavorable to pollution dispersion, especially in the winter season. In order to achieve a better understanding of the air pollution sources and the importance of vehicle emissions, two sampling campaigns were carried out. Inhalable particulate matter was sampled using Stacked Filter Units separated in fine and coarse particulate modes, providing mass concentration and elemental composition by Particle Induce X-ray Emission (PIXE). Real time aerosol monitors provided PM10 aerosol concentration (TEOM), organic and elemental carbon concentration (Carbon Monitor 5400R&P) and black carbon concentration (Aethalometer). Measurements of gas concentrations were performed by Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). High levels of pollutant concentrations were measured during the winter season. For several times the concentrations exceeded the national quality standard limit, reinforcing the importance of a better understanding of this process. A complex system of sources and meteorological conditions modulates the air pollution of the urban area of São Paulo. The boundary layer and the direct emissions modulate the diurnal cycle obtained for PM10, black carbon, CO, NOx, SO2. Absolute Principal Components Analyses results showed a very good agreement in the identification of the sources for the winter and summer field campaigns, pointing that there is no significant change in the sources. Traffic Source represented 28% and 24% of the fine aerosol for winter and summer respectively. Resuspended soil dust accounted for 25% and 30%. Oil combustion source represented 18% and 21%. Sulfates explained 23% and 17% and finally industrial contributed with 5% and 6% of fine particulate matter, for winter and summer respectively. These five sources account for the fine mode particulate source apportionment. The resuspended soil dust accounted for (75-78%) of the coarse aerosol fraction. All analysis identified the responsability of the traffic of vehicles for the direct emission of several gases and particulate pollutants and for the resuspended soil dust. The sampling and analytical procedures showed that it is possible to perform a quantitative aerosol source apportionment in a complex urban area such as São Paulo.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-05-17T19:11:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Camila Carnielli.pdf: 1699139 bytes, checksum: b1052d9900853e8c969d3e1b228cde17 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-06-14T13:57:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Camila Carnielli.pdf: 1699139 bytes, checksum: b1052d9900853e8c969d3e1b228cde17 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T13:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Camila Carnielli.pdf: 1699139 bytes, checksum: b1052d9900853e8c969d3e1b228cde17 (MD5) / A identificação de fontes para material particulado tem sido um tema de crescente interesse em todo o mundo para auxiliar a gestão da qualidade do ar. Esta classe de estudos é convencionalmente baseada no uso de modelos receptores, que identificam e quantificam as fontes responsáveis a partir da concentração do contaminante no receptor. Existe uma variedade de modelos receptores disponíveis na literatura, este trabalho compara os resultados dos modelos receptores balanço químico de massa (BQM) e fatoração de matriz positiva (FMP) para o banco de dados de PM2,5, da região de Brighton, Colorado, com o intuito de investigar as dificuldades na utilização de cada modelo, bem como suas vantagens e desvantagens. Inicialmente, já é conhecido que o modelo BQM tem a desvantagem de necessitar dos perfis das fontes, determinados experimentalmente, para ser aplicado e também tem limitações quando as fontes envolvidas são similares. Já o modelo FMP não requer os perfis de fontes, mas tem a desvantagem de precisar de elevada quantidade amostral da concentração do contaminante no receptor. Os resultados mostraram, baseados nas medidas de performance que os dois modelos foram aptos para reproduzir os dados do receptor com ajustes aceitáveis. Todavia, resultados diferentes se ajustaram a medidas de performance. O modelo BQM, utilizou 9 tipos de fontes e o modelo FMP encontrou apenas 6 tipos de fontes. Constatou-se com isso que o modelo FMP tem dificuldades em modelar fontes que aparecem ocasionalmente. As fontes sulfato de amônio, solos, veículos a diesel e nitrato de amônio tiverem boas correlações nos resultados dos dois modelos de contribuições de fontes. Os perfis de fontes utilizados no modelo BQM e resultados do modelo FMP que mais se assimilaram foram das fontes nitrato de amônio, solos, sulfato de amônio e combustão de madeira e ou/ veículos desregulados. Verificou-se no modelo FMP que as espécies não características de determinadas fontes aparecem nos resultados dos perfis das fontes, o que torna-se ainda mais complexo a identificação das fontes, requerendo elevado conhecimento sobre a composição de inúmeras fontes. / The identification of sources of particulate matter has been a topic of growing interest throughout the world to assist the air quality management. This class of studies is conventionally based on the use of receptor models, which identify and quantify the sources responsible from the concentration of the contaminant in the receptor. There are a variety of receptor models, this study compares the results of chemical mass balance (CMB) and positive matrix factorization (PMF) models for a database of PM2.5, for the region of Brighton, Colorado, with a view to investigate the difficulties in the use of each model, as well as its advantages and disadvantages. It is known that the CMB model has the disadvantage of requiring source profiles, determined experimentally, to be applied and also has limitations when the sources involved are similar. On the other hand, the PMF model does not require source profiles, it has the disadvantage to require a large amount sample, in receptor. The results showed, based on performance measures that both models were able to reproduce the data of the receptor with reasonable fit. However, different results were adjusted for performance measurements. The CMB model, used 9 types of sources and PMF model found only 6 types of sources, it was noted by that what the PMF model has difficulty in modeling sources that appear occasionally. The sources ammonium sulfate, soil, diesel vehicles and ammonium nitrate have good correlation in the results of the two model of sources apportionment. The source profiles used in the CMB model and results of the PMF model that present more similarities were of the sources ammonium nitrate, soil, ammonium sulfate and combustion of wood and/or smoker vehicles. It was verified what the PMF model does not separate well species in the source profiles, therefore becomes even more complex to identify the sources in the FMP model, requiring considerable knowledge about the composition of many sources. For the database used with similar sources, the lack of confidence in the results based only on receptors models for a final decision on the source apportionment.

A região metropolitana de São Paulo apresenta problemas crônicos de poluição atmosférica. A poluição atmosférica em centros urbanos é comprovadamente prejudicial à saúde da população exposta, o que gera uma preocupação mundial acerca deste tema. Com o intuito de identificar e quantificar a contribuição de fontes e a importância das emissões veiculares na cidade de São Paulo, foram realizadas duas campanhas de amostragem em dois períodos distintos, analisadas por modelos receptores. O material particulado inalável foi coletado pelo Amostrador de Particulado Fino e Grosso (AFG) e Impactador em Cascata com Deposição Uniforme. Foram obtidas as concentrações de massa por meio de análise gravimétrica e composição elementar por Análise de Emissão de Raio-X Induzido por Partículas (PIXE). Monitores com alta resolução temporal realizaram diferentes medidas de material particulado e gases. O TEOM (Tapered Oscilating Monitor) realizou medidas de concentração de PM10, o Monitor de Carbono por meio de medidas térmicas obteve concentrações de carbono orgânico e black carbon e ainda o Aetalômetro, por absorção óptica, obteve concentrações de black carbon. Medidas de gases foram cedidas pela CETESB e obtidas pelo monitor DOAS (Diferential Optical Absortion Spectroscopy). Durante o período de inverno elevadas concentrações de poluentes foram observadas, superando o padrão nacional de qualidade do ar. O fator meteorológico apresentou-se determinante na modulação das concentrações de poluentes em uma escala temporária de dias. Os ciclos diurnos de compostos como particulado inalável, black carbon, CO, NOx e SO2 foram identificados e apresentaram perfis semelhantes. Suas variações diurnas são basicamente moduladas pelos processos de emissão e pela variação da Camada Limite Atmosférica. A análise de balanço de massa, de particulado fino, apresentou resultados semelhantes nos períodos de inverno e verão. Uma significativa fração de carbono orgânico representa a massa de Material Particulado Fino (MPF) de 44% e 35%, no inverno e verão respectivamente. As concentrações de black carbon contribuem com 21% e 28% e o material inorgânico foi estimado como sendo 32% e 40% da massa do MPF, no período de inverno e verão respectivamente. A Análise de Componentes Principais Absoluta da fração fina do particulado inalável mostrou que não há significativa alteração de fontes de poluentes de um período para outro. A emissão veicular representou cerca de 28% e 24% da massa do MPF no inverno e verão respectivamente, a fonte de ressuspensão de solo representou 25% e 30%, queima de óleo combustível explicou 18% e 21%, componentes de sulfatos contribuíram com 23% e 17% e o fator de emissão industrial com 5% e 6% da massa do MPF no inverno e verão respectivamente. A fração de particulado grosso é constituída basicamente por ressuspensão de solo representando 75% e 78% da massa do material particulado grosso (MPG), a fonte industrial, 16% e 14% e partículas de emissão marinha 11% e 6% da massa do MPG, no inverno e verão respectivamente. Foi identificada, durante toda a análise, a significativa responsabilidade do tráfego de veículos na emissão de partículas, gases e precursores de O3. Indiretamente o tráfego de veículos também apresentou contribuição por parte da ressuspensão de poeira do solo. Os processos de amostragem e analítico mostraram que é possível identificar quantitativamente as fontes de aerossol em um centro urbano como a cidade de São Paulo. / The urban air pollution issue is a concern in the entire world mostly because of its hazardous effect to human health. São Paulo metropolitan area is a very industrialized region with an intense traffic of vehicles. Its geographical and meteorological conditions are unfavorable to pollution dispersion, especially in the winter season. In order to achieve a better understanding of the air pollution sources and the importance of vehicle emissions, two sampling campaigns were carried out. Inhalable particulate matter was sampled using Stacked Filter Units separated in fine and coarse particulate modes, providing mass concentration and elemental composition by Particle Induce X-ray Emission (PIXE). Real time aerosol monitors provided PM10 aerosol concentration (TEOM), organic and elemental carbon concentration (Carbon Monitor 5400R&P) and black carbon concentration (Aethalometer). Measurements of gas concentrations were performed by Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). High levels of pollutant concentrations were measured during the winter season. For several times the concentrations exceeded the national quality standard limit, reinforcing the importance of a better understanding of this process. A complex system of sources and meteorological conditions modulates the air pollution of the urban area of São Paulo. The boundary layer and the direct emissions modulate the diurnal cycle obtained for PM10, black carbon, CO, NOx, SO2. Absolute Principal Components Analyses results showed a very good agreement in the identification of the sources for the winter and summer field campaigns, pointing that there is no significant change in the sources. Traffic Source represented 28% and 24% of the fine aerosol for winter and summer respectively. Resuspended soil dust accounted for 25% and 30%. Oil combustion source represented 18% and 21%. Sulfates explained 23% and 17% and finally industrial contributed with 5% and 6% of fine particulate matter, for winter and summer respectively. These five sources account for the fine mode particulate source apportionment. The resuspended soil dust accounted for (75-78%) of the coarse aerosol fraction. All analysis identified the responsability of the traffic of vehicles for the direct emission of several gases and particulate pollutants and for the resuspended soil dust. The sampling and analytical procedures showed that it is possible to perform a quantitative aerosol source apportionment in a complex urban area such as São Paulo.

Este trabalho teve como objetivo a identificação e quantificação das fontes do Material Particulado fino (MP2,5) da Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), em especial, as fontes veiculares. Foram utilizadas amostras coletadas diariamente durante 24 horas, entre junho/2007 a fevereiro/2009 na Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, próxima a vias de intenso tráfego. As amostras foram analisadas para determinação da concentração em massa, composição elementar e iônica do MP2,5. A concentração média do particulado fino durante o experimento foi de 13,4 µg m-3 e do Black Carbon foi de 3,8 µg m-3. Os elementos-traço S, K e Fe destacaram-se com concentrações mais elevadas. Através de Modelagem Receptora (Análise de Fatores AF e Fatoração de Matriz Positiva, Positive Matrix Factorization PMF), identificaram-se as possíveis fontes de MP2,5 da região. A utilização do PMF, modelo multivariado mais avançado, embora não tenha mostrado uma clara separação das fontes, possibilitou uma quantificação mais acurada das fontes identificadas. Por essa metodologia foram identificadas como fontes do MP2,5 as emissões veiculares, a ressuspensão do solo e as indústrias. Para ambos os modelos, a principal fonte identificada está relacionada com as emissões veiculares, respondendo por aproximadamente 50 % da massa do particulado fino. Dos resultados obtidos com o PMF, o solo tem uma pequena participação (2,5 %). A dificuldade na identificação das fontes pode ser atribuída a falta de medida de traçadores específicos dos combustíveis utilizados no setor de transporte e as limitações analíticas do sistema de Fluorescência de Raio-X, que possui baixos limites de detecção para importantes traçadores de fontes móveis e industriais como V, Ni, Cr, Se e Cu. / The aim of this work was to identify and quantify the sources of fine particles in the Metropolitan Region of Porto Alegre, specially the vehicular sources. PM2.5 samples collected daily for 24 hours between june/2007 to february/2009 at the Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, near heavy traffic routes. The samples were analyzed for determination of mass concentration, elemental and ionic composition. The average concentration of fine particulate matter during the experiment was 13.4 µg m-3 and Black Carbon was 3.8 µg m-3. The trace elements S, K and Fe stood out with higher concentrations. Through Receptor Modeling (Factor Analysis AF and Positive Matrix Factorization PMF), identified the possible sources of PM2,5 in the region. Using the most advanced multivariate model PMF, although it has not shown a clear separation of sources, enabled a more accurate quantification of the identified sources. For this methodology have been identified as sources of PM2,5 vehicle emissions, ressuspension of soil and industries. For both models, the main source identified is related to vehicle emissions approximately 50 % of the mass of fine particulate was explained by vehicular emission (light- and heavy-duty fleet). In the results obtained with PMF, participation of the dust soil was small (2.5 %). The difficulty in identifying the sources can be attributed to lack of measurement of specific tracers of fuels used in the transport sector and the limitations of the analytical system by X-Ray Fluorescence, which has low detection limits for important tracers of industrial and mobile sources as V, Ni, Cr, Se and Cu.

A significativa emissão veicular na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), com mais de 7 milhões de veículos e uma população da ordem de 18 milhões de habitantes, fazem desta uma área crítica do ponto de vista de níveis de poluentes atmosféricos. Neste trabalho foi obtida a determinação quantitativa de fontes de poluentes atmosféricos na RMSP, em particular do material carbonáceo na fração fina (PM2.5) do aerossol atmosférico, focando na componente veicular. Como parte do projeto FONTES, coordenado pela Petrobrás, PUC-Rio e IFUSP, foram operadas por 1 ano quatro estações de amostragem localizadas em Congonhas (CGH), Ibirapuera (IBP), Cerqueira César (FSP) e Instituto de Física da USP (IFP), no período entre agosto de 2011 e janeiro de 2014. A concentração em massa de material particulado fino (PM2.5), grosso (PM2.5-10), e inalável (PM10) foi determinada através de análise gravimétrica. Íons solúveis foram determinados por cromatografia iônica (IC), elementos traços por fluorescência de raios-X (XRF) e as concentrações de black carbon equivalente por refletância ótica. As componentes de carbono orgânico (OC) e carbono elementar (EC), bem como as diversas frações carbonáceas foram determinadas por análises termo-ópticas em equipamento da Sunset Inc., seguindo vários protocolos analíticos. As concentrações de gases tais como CO, NOx, e O3 foram fornecidas por estações de monitoramento da CETESB. Modelos receptores tais como APFA (Absolute Principal Factor Analysis) foram usados na determinação quantitativa de fontes de poluentes. Observou-se uma grande similaridade nas concentrações medidas nas estações, indicando uma homogeneidade nas concentrações e composição de aerossóis da moda fina (PM2.5) na RMSP. Nas estações amostradoras IFP, FSP e IBP foram observadas concentrações entre 10 e 12g m-3 na fração fina e na faixa de 16 a 18 g m-3 na fração grossa. Em CGH, observou-se uma concentração média de 34 g m-3, para PM10. O balanço químico de massa mostrou, na fração fina, impacto predominante de aerossóis orgânicos (~50%), EC (~20%) e sulfato (~20%). Na fração grossa verificaram-se concentrações dominantes de aerossóis de poeira do solo (~40%). A APFA identificou e quantificou o impacto das componentes veicular (~60%), ressuspensão de solo (~10%), emissões industriais e de sulfato (~20%), aerossol marinho (~5%) e aerossol secundário (~5%). O impacto da componente veicular é dominante na RMSP. A aplicação dos modelos receptores forneceu a caracterização do material carbonáceo de acordo com as fontes de emissões e um perfil de volatilidade do material carbonáceo. / The large vehicle fleet in the Metropolitan Region of São Paulo (RMSP), with more than 7 million vehicles and a population of about 18 million people, make this a critical area from the point of view of atmospheric pollutants levels. This work focused on the quantitative determination of air pollutant sources, focusing at the vehicular component and the carbonaceous material in the fine fraction (PM2.5) of the atmospheric aerosol of RMSP. As part of the FONTES research project, coordinated by Petrobrás, PUC-Rio and IFUSP, it was operated for 1 year four sampling stations located in Congonhas (CGH), Ibirapuera (IBP), Cerqueira César (FSP) and the Institute of Physics at USP (IFP) during the period from August 2011 to January 2014. The mass concentrations of fine (PM2.5), coarse (PM2.5-10) and inhalable (PM10) particulate matter was determined by gravimetric analysis. Soluble ions were determined by ion chromatography (IC), trace elements by X-ray fluorescence (XRF) and equivalent black carbon (EBC) concentration by optical reflectance. The organic carbon (OC) and elemental carbon (EC) components, as well as several carbonaceous fractions were determined by thermo-optical analysis using a Sunset Inc. equipment, following various analytical protocols. The concentration of gases such as CO, NOx, and O3 were obtained from CETESB air pollution monitoring stations. Receptors models such APFA (Absolute Principal Factor Analysis) were used for the quantification of the impacts of polluting sources. It was observed similar concentrations in the several sampling stations, showing uniformity in the concentrations and aerosol composition of PM2.5 in the RMSP. For the sites IFP, FSP and IBP were observed concentrations between 10 and 12 g m-3 in the fine fraction and in the range from 16 to 18 g m-3 in the coarse fraction. In the CGH site, there was an average concentration of 34 g m-3 of PM10. The chemical mass balance showed large presence of organic aerosols (~50%), EC (~20%) and sulfate (~20%) in the fine mode fraction. In the coarse fraction soil dust aerosols (~40%) dominates. The APFA identified and quantified the impact of vehicular components (~60%), soil dust (~10%), industrial emissions and sulfate (~20%), marine aerosol (~5%) and secondary aerosol (~5%). Vehicular emissions is the major air pollution component at the RMSP. The application of receptor models has provided the source characterization of carbonaceous material according to their volatility profile.

A significativa emissão veicular na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), com mais de 7 milhões de veículos e uma população da ordem de 18 milhões de habitantes, fazem desta uma área crítica do ponto de vista de níveis de poluentes atmosféricos. Neste trabalho foi obtida a determinação quantitativa de fontes de poluentes atmosféricos na RMSP, em particular do material carbonáceo na fração fina (PM2.5) do aerossol atmosférico, focando na componente veicular. Como parte do projeto FONTES, coordenado pela Petrobrás, PUC-Rio e IFUSP, foram operadas por 1 ano quatro estações de amostragem localizadas em Congonhas (CGH), Ibirapuera (IBP), Cerqueira César (FSP) e Instituto de Física da USP (IFP), no período entre agosto de 2011 e janeiro de 2014. A concentração em massa de material particulado fino (PM2.5), grosso (PM2.5-10), e inalável (PM10) foi determinada através de análise gravimétrica. Íons solúveis foram determinados por cromatografia iônica (IC), elementos traços por fluorescência de raios-X (XRF) e as concentrações de black carbon equivalente por refletância ótica. As componentes de carbono orgânico (OC) e carbono elementar (EC), bem como as diversas frações carbonáceas foram determinadas por análises termo-ópticas em equipamento da Sunset Inc., seguindo vários protocolos analíticos. As concentrações de gases tais como CO, NOx, e O3 foram fornecidas por estações de monitoramento da CETESB. Modelos receptores tais como APFA (Absolute Principal Factor Analysis) foram usados na determinação quantitativa de fontes de poluentes. Observou-se uma grande similaridade nas concentrações medidas nas estações, indicando uma homogeneidade nas concentrações e composição de aerossóis da moda fina (PM2.5) na RMSP. Nas estações amostradoras IFP, FSP e IBP foram observadas concentrações entre 10 e 12g m-3 na fração fina e na faixa de 16 a 18 g m-3 na fração grossa. Em CGH, observou-se uma concentração média de 34 g m-3, para PM10. O balanço químico de massa mostrou, na fração fina, impacto predominante de aerossóis orgânicos (~50%), EC (~20%) e sulfato (~20%). Na fração grossa verificaram-se concentrações dominantes de aerossóis de poeira do solo (~40%). A APFA identificou e quantificou o impacto das componentes veicular (~60%), ressuspensão de solo (~10%), emissões industriais e de sulfato (~20%), aerossol marinho (~5%) e aerossol secundário (~5%). O impacto da componente veicular é dominante na RMSP. A aplicação dos modelos receptores forneceu a caracterização do material carbonáceo de acordo com as fontes de emissões e um perfil de volatilidade do material carbonáceo. / The large vehicle fleet in the Metropolitan Region of São Paulo (RMSP), with more than 7 million vehicles and a population of about 18 million people, make this a critical area from the point of view of atmospheric pollutants levels. This work focused on the quantitative determination of air pollutant sources, focusing at the vehicular component and the carbonaceous material in the fine fraction (PM2.5) of the atmospheric aerosol of RMSP. As part of the FONTES research project, coordinated by Petrobrás, PUC-Rio and IFUSP, it was operated for 1 year four sampling stations located in Congonhas (CGH), Ibirapuera (IBP), Cerqueira César (FSP) and the Institute of Physics at USP (IFP) during the period from August 2011 to January 2014. The mass concentrations of fine (PM2.5), coarse (PM2.5-10) and inhalable (PM10) particulate matter was determined by gravimetric analysis. Soluble ions were determined by ion chromatography (IC), trace elements by X-ray fluorescence (XRF) and equivalent black carbon (EBC) concentration by optical reflectance. The organic carbon (OC) and elemental carbon (EC) components, as well as several carbonaceous fractions were determined by thermo-optical analysis using a Sunset Inc. equipment, following various analytical protocols. The concentration of gases such as CO, NOx, and O3 were obtained from CETESB air pollution monitoring stations. Receptors models such APFA (Absolute Principal Factor Analysis) were used for the quantification of the impacts of polluting sources. It was observed similar concentrations in the several sampling stations, showing uniformity in the concentrations and aerosol composition of PM2.5 in the RMSP. For the sites IFP, FSP and IBP were observed concentrations between 10 and 12 g m-3 in the fine fraction and in the range from 16 to 18 g m-3 in the coarse fraction. In the CGH site, there was an average concentration of 34 g m-3 of PM10. The chemical mass balance showed large presence of organic aerosols (~50%), EC (~20%) and sulfate (~20%) in the fine mode fraction. In the coarse fraction soil dust aerosols (~40%) dominates. The APFA identified and quantified the impact of vehicular components (~60%), soil dust (~10%), industrial emissions and sulfate (~20%), marine aerosol (~5%) and secondary aerosol (~5%). Vehicular emissions is the major air pollution component at the RMSP. The application of receptor models has provided the source characterization of carbonaceous material according to their volatility profile.

Este trabalho teve como objetivo a identificação e quantificação das fontes do Material Particulado fino (MP2,5) da Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), em especial, as fontes veiculares. Foram utilizadas amostras coletadas diariamente durante 24 horas, entre junho/2007 a fevereiro/2009 na Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, próxima a vias de intenso tráfego. As amostras foram analisadas para determinação da concentração em massa, composição elementar e iônica do MP2,5. A concentração média do particulado fino durante o experimento foi de 13,4 µg m-3 e do Black Carbon foi de 3,8 µg m-3. Os elementos-traço S, K e Fe destacaram-se com concentrações mais elevadas. Através de Modelagem Receptora (Análise de Fatores AF e Fatoração de Matriz Positiva, Positive Matrix Factorization PMF), identificaram-se as possíveis fontes de MP2,5 da região. A utilização do PMF, modelo multivariado mais avançado, embora não tenha mostrado uma clara separação das fontes, possibilitou uma quantificação mais acurada das fontes identificadas. Por essa metodologia foram identificadas como fontes do MP2,5 as emissões veiculares, a ressuspensão do solo e as indústrias. Para ambos os modelos, a principal fonte identificada está relacionada com as emissões veiculares, respondendo por aproximadamente 50 % da massa do particulado fino. Dos resultados obtidos com o PMF, o solo tem uma pequena participação (2,5 %). A dificuldade na identificação das fontes pode ser atribuída a falta de medida de traçadores específicos dos combustíveis utilizados no setor de transporte e as limitações analíticas do sistema de Fluorescência de Raio-X, que possui baixos limites de detecção para importantes traçadores de fontes móveis e industriais como V, Ni, Cr, Se e Cu. / The aim of this work was to identify and quantify the sources of fine particles in the Metropolitan Region of Porto Alegre, specially the vehicular sources. PM2.5 samples collected daily for 24 hours between june/2007 to february/2009 at the Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre, near heavy traffic routes. The samples were analyzed for determination of mass concentration, elemental and ionic composition. The average concentration of fine particulate matter during the experiment was 13.4 µg m-3 and Black Carbon was 3.8 µg m-3. The trace elements S, K and Fe stood out with higher concentrations. Through Receptor Modeling (Factor Analysis AF and Positive Matrix Factorization PMF), identified the possible sources of PM2,5 in the region. Using the most advanced multivariate model PMF, although it has not shown a clear separation of sources, enabled a more accurate quantification of the identified sources. For this methodology have been identified as sources of PM2,5 vehicle emissions, ressuspension of soil and industries. For both models, the main source identified is related to vehicle emissions approximately 50 % of the mass of fine particulate was explained by vehicular emission (light- and heavy-duty fleet). In the results obtained with PMF, participation of the dust soil was small (2.5 %). The difficulty in identifying the sources can be attributed to lack of measurement of specific tracers of fuels used in the transport sector and the limitations of the analytical system by X-Ray Fluorescence, which has low detection limits for important tracers of industrial and mobile sources as V, Ni, Cr, Se and Cu.

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.