El cumplimiento de los valores límite para las partículas atmosféricas en suspensión es un reto para la Unión Europea, por este motivo en 2008, la Unión Europea aprobó la Directiva 2008/50/CE sobre calidad del aire ambiente y una atmósfera más limpia en Europa donde, además de establecer el valor límite para las partículas PM10 se establece por primera vez, en la legislación europea, un valor límite para las partículas PM2,5. Las emisiones procedentes de los clústers cerámicos, en su mayoría partículas, constituyen un problema ambiental. Por este motivo, el presente trabajo se centra en la provincia de Castellón, ya que en ella se encuentra el mayor núcleo de producción cerámica en España. Con el fin de analizar la contaminación del aire ambiente debida a las partículas atmosféricas presentes en el área de muestreo, el presente trabajo se ha dividido en cuatro partes, en las que se ha llevado a cabo un estudio de los niveles de distintas fracciones: fracción PM10, fracción PM2,5 y fracción sedimentable. Además se ha realizado un análisis químico de las muestras (PM2,5 y fracción soluble de las partículas sedimentables), para tratar de identificar las posibles fuentes antropogénicas presentes en el área de estudio, así como, la influencia que estas fuentes tienen sobre los niveles de partículas atmosféricas y sobre los niveles de contaminación del suelo.

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Las partículas atmosféricas, que pueden provenir de fuentes naturales o antropogénicas, producen una serie de efectos negativos en la salud humana y en el medio ambiente, en el clima, en la visibilidad, en los materiales de las construcciones etc. En la provincia de Castellón, en un área de aproximadamente 300 Km2 se localizan más de 200 empresas relacionadas con el sector cerámico. Allí se concentra el 94 % de la producción cerámica española que supone el 43 % de la producción europea. Desde el año 2005 existe un convenio entre el Ayuntamiento de Alcora y la Universidad Jaume I de Castellón con el objetivo de realizar un seguimiento de la contaminación en su término municipal, estudiando la zona industrial y la zona urbana de la población. Este seguimiento se refiere tanto a los niveles de PM10 y de PM2,5 como a la composición química (contenido de níquel, cadmio, arsénico y plomo en PM10 y PM2,5 ) del material particulado muestreado. La experiencia y datos obtenidos a partir del citado convenio llevaron a plantear como tema central de este trabajo el estudio de los niveles de contaminación y la composición química en cuanto a elementos regulados (Ni, Cd, As y Pb) de las partículas atmosféricas en ambas zonas de Alcora, su evolución entre los años 2006 y 2010 y su correspondencia con los niveles medidos por la Conselleria en el resto de localidades del cluster cerámico en el mismo periodo estudiado, así como el grado de cumplimiento de la legislación. Además, se han seleccionado una serie de muestras en las zonas industrial y urbana de Alcora, PM10 y PM2,5, repartidas entre los años 2006 y 2010 y se han analizado determinando su composición química. La utilización de un modelo de receptor, análisis de componentes principales (PCA), a partir de los resultados de los análisis ha dado como resultado la identificación de las posibles fuentes, de origen natural y antropogénico. A partir de los datos horarios de PM10 y PM2,5 de las distintas estaciones que la Consel / García Aleix, JR. (2012). Evolución de la calidad del aire en el cluster cerámico de Castellón (y su relación con la actividad industrial). Origen y efectos de la contaminación por partículas en suspensión atmosférica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16545

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRLB.pdf: 1678742 bytes, checksum: 886848bd535c0fd818fc2937a34451b0 (MD5) Previous issue date: 2005-05-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the present work, breathable particulate matter (PM10) concentration was measured in their fine (PM2.5-10) and ultra-fine (MP2.5) fractions, in the municipal district of São Carlos. The samplings were carried out from 2001 to 2004 for PM10 (complemented with data from 1997 to 2001 taken from the research group databank) and for the period of 1 year (2001-2002) for PM2.5. PM10 was sampled with a high volumes sampler, while PM2.5 and PM2.5-10 were sampled with a dichotomous sampler. In order rationalize the seasonal variation MP, the year was separated in two different periods, the so-called dry period characterized by colder months and smaller incidence of rains and the rainy period, characterized by hotter months and by larger incidence of rains. After the collection, XRF analysis were carried out to quantify the chemical elements with mass molar superior to 12 a.m.u.. Also, DIC/DOC (dissolved organic and inorganic carbon) analysis were performed. The results showed 14 chemical elements, on average, both in fne and ultrafine fractions. The chemical elements that appear in larger concentrations in the PM are organic carbon, inorganic carbon, Al, Si, Ca, Ti, K, S and Fe. Two receptor models, the principal factors analysis (PFA) and chemical mass balance (CMB) were used to quantify the probable pollution sources for responsible for the sampled PM in the receptor site. PFA suggests that 3 main sources are responsible for the PM in the ultrafine fraction, both in the dry as well as in the rainy season. As for the fine fraction, the PFA suggests that 4 main sources are responsible for the pollution in the receptor site. The CMB analysis indicates that, for the ultrafine fraction the main source is the gas/particle conversion from sulfur, both in the dry and rainy periods. For the dry period, the biomass burning becomes significant as a pollution source. In the fine fraction of MP, the main sources identified were soil resuspension and vehicular emission. / xix No presente trabalho mediu-se a concentração de Material Particulado (MP) respirável (MP10), em suas frações fina (MP2,5-10) e super fina (MP2,5) no município de São Carlos. As amostragens foram realizadas de 1997 a 2004 para o MP respirável sendo que para o período de 1997 a 2000 foram utilizados dados disponíveis no banco de dados do Grupo de Controle ambiental e pelo período de 1 ano (2001-2002) para o MP2,5. O MP respirável foi amostrado com amostrador de grandes volumes, enquanto o MP2,5 e MP2,5-10 foi amostrado com amostrador dicotômico. Para facilitar o estudo da variação sazonal do MP dividiu-se o ano em dois períodos distintos, o chamado período seco (caracterizado por meses mais frios e menor incidência de chuvas) e o período chuvoso (caracterizado por meses mais quentes e de maior incidência de chuvas). Após a coleta, foram realizadas análise de XRF (Fluorescência de Raios X) para quantificar os elementos químicos com número atômico superiores a 12 u.m.a., e análise de carbono orgânico e inorgânico por DIC/DOC (carbono inorgânico e orgânico dissolvidos). Foram observados em média 14 elementos químicos, tanto para a fração fina como super fina. Os elementos químicos que aparecem em maiores concentrações no MP são carbono orgânico, carbono inorgânico, Al, Si, Ca, Ti, K, S e Fe. Foram utilizados modelos receptores análise de fatores principais (AFP) e balanço químico de massas (BQM) para quantificar as prováveis fontes poluidoras responsáveis pela carga de MP amostrada no receptor. A AFP sugere que há 3 fontes principais responsáveis pela carga de MP super fino no receptor tanto para o período seco como para o período chuvoso. Para o MP fino a AFP sugere que existam 4 fontes principais responsáveis pela poluição no sítio receptor. O BQM indica que para a fração super fina a principal fonte é a conversão gás / partícula de enxofre, tanto para o período seco como para o período chuvoso. Para o período seco a queima de biomassa passa a ter importância significativa como fonte poluidora. Na fração fina do MP as principais fontes identificadas foram ressuspensão do solo e emissão veicular.

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).

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The content of analytical part of this thesis is the study of airborne dust samples collected in places with its higher concentration: by the Prague Ring (D0 motorway) and near the Ostrava's iron-mills. In both places, automobile transportation or industrial production are the primary sources of particulate matter emissions in the air. Received samples of PM1, PM2, PM10 a TSP filters were obtained by a standard air pollution monitoring procedure. This study examines the relationship between the magnetic parameters of the samples, their level of concentration of metals frequently present in emissions from these sources, the total mass of the dust fraction in the samples and the meteorological parameters (for Ostrava samples). The magnetic properties of the filters were investigated by magnetometric analyzes using a vibration sampling magnetometer. The concentrations of the metals were monitored by X-ray fluorescence spectrometer, the weight of parts of dust filtres was measured on laboratory scales.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:04:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Trindade.pdf: 2131237 bytes, checksum: 514907f9bd367cc5bd486dcd27fa2d9d (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. / 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.

El desarrollo de modelos matemáticos predictivos de distinto tipos de fenómenos son aplicaciones fundamentales y útiles de las técnicas de Minería de Datos. Un buen modelo se convierte en una excelente herramienta científica que requiere de la existencia y disposición de grandes volúmenes de datos, además de habilidad y considerable tiempo aplicado del investigador para integrar los conocimientos más relevantes y característicos del fenómeno en estudio. En el caso concreto de ésta tesis, los modelos de predicción desarrollados se enfocaron en la predicción contaminantes ambientales como el valor medio de Partículas Finas (PM2.5) presentes en el aire respirable con un tiempo de anticipación de 8 horas y del Ozono Troposférico Máximo (O3) con 24 horas de anticipación. Se trabajó con un interesante conjunto de técnicas de predicción partiendo con herramientas de naturaleza paramétrica tan sencillas como Persistencia, Modelación Lineal Multivariante, así como la técnica semi-paramétrica: Regresión Ridge además de herramientas de naturaleza no paramétrica como Redes Neuronales Artificiales (ANN) como Perceptron Multicapa (MLP), Perceptrón Multi Capa Cuadrática (SMLP), Función de Base Radial (RBF) y Redes Elman, así como Máquinas de Vectores Soporte (SVM), siendo las técnicas no paramétricas las que generalizaron mejor los fenómenos modelizados. / Salazar Ruiz, E. (2008). Desarrollo de modelos predictivos de contaminantes ambientales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2504