Considerando os diversos efeitos adversos que a matéria particulada (MP) atmosférica e os contaminantes químicos ambientais causam aos ecossistemas e à saúde humana, o presente estudo procurou avaliar, o potencial mutagênico e recombinogênico de (i) extratos orgânicos de MP10, com diâmetro <10Xm e de particulados totais em suspensão (PTS), coletados na região metropolitana de Canoas nos meses de Novembro de 2003 (primavera) e Janeiro de 2004 (verão) — que sofre a influência de diversas indústrias e principalmente do intenso tráfego veicular da BR 116 e (ii) quatro nitro-derivados de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (NHAPs), ambientalmente importantes — 1-Nitronaftaleno (1NN), 1,5-Dinitronaftaleno (1,5DNN), 9-Nitroantraceno (9NA) e 2-Nitrofluoreno (2NF). Para tanto foi empregado o Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Somática (SMART) em Drosophila melanogaster, que permite a detecção simultânea de mutação gênica e cromossômica, assim como de eventos relacionados com recombinação mitótica — possibilitando quantificar a contribuição deste último parâmetro genético para a genotoxicidade total dos contaminantes. No que se refere à MP não foram observados resultados positivos na coleta de verão no cruzamento padrão, embora nas amostras da primavera tenham sido obtidos dois resultados positivos, referentes às amostras cruas (100%) de MP10 e de PTS. Entretanto, enquanto as genotoxinas presentes na MP10 induziram exclusivamente recombinação homóloga, as amostras de PTS apresentaram aproximadamente 62% de ação recombinacional e 38% de atividade mutacional, gênica e/ou cromossômica. Esta resposta genotóxica diferencial pode ser relacionada a diferenças na composição dos contaminantes presentes nestas duas frações de partículas aéreas. Adicionalmente no cruzamento aprimorado as amostras coletadas na primavera — MP10 e PTS — induziram aumentos significativos na freqüência de clones mutantes nas doses de 50 e 100% — que são induzidos exclusivamente por recombinação mitótica e estão relacionadas à presença de genotoxinas geradas no processo de metabolização via citocromo P450. Na coleta de verão foi diagnosticado um resultado positivo para o 100% de MP10, que não foi detectado no cruzamento padrão para esta mesma estação, indicando que os altos níveis de enzimas de metabolização, característicos deste cruzamento, funcionaram como mecanismo de ativação das genotoxinas presentes na fração orgânica das partículas inaláveis. Os resultados obtidos para os nitrocompostos apontaram para efeitos positivos no genótipo trans-heterozigoto para os quatro NHAPs avaliados, produzindo aumentos estatisticamente significativos na freqüência total de manchas, que representa a genotoxicidade total da amostra. Nos indivíduos heterozigotos para o cromossomo balanceador TM3, apenas o 1,5DNN induziu aumentos significativos no total de manchas — indicando que além da ação recombinacional o 1,5DNN também induz mutação. Nos demais compostos — 1NN, 9NA e 2NF — a ausência de diferenças significantes em relação aos controles negativos no genótipo heterozigoto para o cromossomo TM3 é indicativo de que a ação tóxico-genética destes NHAPs deve-se basicamente à indução de recombinação mitótica entre cromossomos homólogos. O 1NN foi o composto com a maior potência genotóxica, induzindo cerca de 10 clones /105 células/ mM — seguido pelo 9NA. Observa-se também que o 1NN é cerca de 333 vezes mais genotóxico que os compostos igualmente menos potentes — 1,5DNN e 2NF. Esta diferença em termos de potência genotóxica pode ser correlacionada à presença de um grupo nitro no 1NN e de dois grupos nitro no seu correspondente 1,5 DNN — sugerindo que o primeiro é provavelmente mais acessível à transformação metabólica do que o segundo. Todas estas observações validam as investigações voltadas para a caracterização dos extratos orgânicos e dos contaminantes ambientais quanto a sua ação como indutores de recombinação homóloga (RH) in vivo. A RH é um evento associado a diferentes etapas do processo de tumorigênese, e a poluição aérea é responsável por ~10,7% dos casos de câncer de pulmão e ~1% de outros tipos de câncer — o que torna a avaliação da indução de RH fundamental para a obtenção de dados referentes ao risco genético imposto por contaminantes ambientais. / Considering the several adverse effects of atmospheric particulate matter (PM) and of the environment chemical contaminants on the ecosystems and human health, the present study aimed to assess the mutagenic and recombinagenic potential of PM10 organic extracts measuring less than 10 μm and of total suspended particulates (TSP) collected in the Greater Canoas region, in November 2003 (spring) and January 2004 (summer). The region is under the influence of diverse industrial activities and most specially of intense motor vehicle traffic from BR116. This study also investigated four nitropolycyclic aromatic hydrocarbons (NPAHs) of environmental relevance: 1- Nitronaphthalene (1NN); 1,5-Dinitronaphthalene (1,5DNN); 9-Nitroanthracene (9NA); and 2-Nitrofluorene (2NF). The Somatic Mutation and Recombination Test (SMART) in Drosophila melanogaster was used. The assay allows the simultaneous detection of gene and chromosome mutations, as well as of events related to mitotic recombination, which affords to quantify the contribution of this last genetic parameter to total genotoxicity of contaminants. As regards PM, no positive results were observed in the standard cross for the summer collection, although the spring samples generated two positive results for the raw (100%) PM10 and TSP samples. Nevertheless, while the genotoxins present in PM10 induced only homologous recombination, the TSP samples presented roughly 62% of recombinational activity and 38% of gene and/or chromosome mutation activity. This distinct genotoxic response may be related to the different composition of contaminants present in these two fractions of airborne particles. Additionally, the spring samples — PM10 and TSP, at the 50 and 100% doses — induced significant increases in mutant clone frequency in the high-bioactivation cross. These mutant clones are induced exclusively by mitotic recombination and are related to the presence of genotoxins produced in the cytochrome P450 metabolization process. For the summer samples, positive results were recorded for 100% of PM10, which was not detected in the standard cross for the same season, which suggests that the high levels of metabolization enzymes, typical of this cross, For the summer samples, positive results were recorded for 100% of PM10, which was not detected in the standard cross for the same season, which suggests that the high levels of metabolization enzymes, typical of this cross, work as an activation mechanism for genotoxins present in the organic fraction of inhalable particles. The results obtained for the nitrocompounds point to the positive effects on the trans-heterozygous for the four NPAHs assessed, which produced statistically significant increases in total spot frequencies, representing the total genotoxicity of the sample. Concerning the balancer chromosome TM3, only 1,5DNN induced significant increases in total spot frequencies in heterozygous individuals, which also indicated that apart from the recombinational action, 1,5DNN also induces mutation. For the other compounds, 1NN, 9NA, and 2NF, the absence of significant differences in comparison to the negative controls in the heterozygote genotype for chromosome TM3 indicates that the genotoxic action of these NPAHs is essentially due to the mitotic recombination between homologous chromosomes. 1NN was the compound with the highest genotoxic potential, inducing approximately 10 clones /105 cells/ mM, followed by 9NA. It was also observed that 1NN is roughly 333 times more genotoxic than the equally less potent compounds — 1,5DNN and 2NF. This difference, in terms of genotoxic potential, may be related to the presence of one nitro group in 1NN and to two nitro groups in its counterpart, 1,5DNN. This suggests that the former is probably more susceptible to metabolic transformation than the latter. All these observations validate the investigations directed towards the characterization of organic extracts and of the environmental contaminants as regards their action as inducers of in vivo homologous recombination (HR). HR is an event associated to the different stages of tumorigenesis, and airborne pollution is accountable for ~10.7% of lung cancer cases and ~1% of other types of cancer — which makes the evaluation of HR essential to obtain data of the genetic risk posed by environmental contaminants.

Considerando os diversos efeitos adversos que a matéria particulada (MP) atmosférica e os contaminantes químicos ambientais causam aos ecossistemas e à saúde humana, o presente estudo procurou avaliar, o potencial mutagênico e recombinogênico de (i) extratos orgânicos de MP10, com diâmetro <10Xm e de particulados totais em suspensão (PTS), coletados na região metropolitana de Canoas nos meses de Novembro de 2003 (primavera) e Janeiro de 2004 (verão) — que sofre a influência de diversas indústrias e principalmente do intenso tráfego veicular da BR 116 e (ii) quatro nitro-derivados de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (NHAPs), ambientalmente importantes — 1-Nitronaftaleno (1NN), 1,5-Dinitronaftaleno (1,5DNN), 9-Nitroantraceno (9NA) e 2-Nitrofluoreno (2NF). Para tanto foi empregado o Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Somática (SMART) em Drosophila melanogaster, que permite a detecção simultânea de mutação gênica e cromossômica, assim como de eventos relacionados com recombinação mitótica — possibilitando quantificar a contribuição deste último parâmetro genético para a genotoxicidade total dos contaminantes. No que se refere à MP não foram observados resultados positivos na coleta de verão no cruzamento padrão, embora nas amostras da primavera tenham sido obtidos dois resultados positivos, referentes às amostras cruas (100%) de MP10 e de PTS. Entretanto, enquanto as genotoxinas presentes na MP10 induziram exclusivamente recombinação homóloga, as amostras de PTS apresentaram aproximadamente 62% de ação recombinacional e 38% de atividade mutacional, gênica e/ou cromossômica. Esta resposta genotóxica diferencial pode ser relacionada a diferenças na composição dos contaminantes presentes nestas duas frações de partículas aéreas. Adicionalmente no cruzamento aprimorado as amostras coletadas na primavera — MP10 e PTS — induziram aumentos significativos na freqüência de clones mutantes nas doses de 50 e 100% — que são induzidos exclusivamente por recombinação mitótica e estão relacionadas à presença de genotoxinas geradas no processo de metabolização via citocromo P450. Na coleta de verão foi diagnosticado um resultado positivo para o 100% de MP10, que não foi detectado no cruzamento padrão para esta mesma estação, indicando que os altos níveis de enzimas de metabolização, característicos deste cruzamento, funcionaram como mecanismo de ativação das genotoxinas presentes na fração orgânica das partículas inaláveis. Os resultados obtidos para os nitrocompostos apontaram para efeitos positivos no genótipo trans-heterozigoto para os quatro NHAPs avaliados, produzindo aumentos estatisticamente significativos na freqüência total de manchas, que representa a genotoxicidade total da amostra. Nos indivíduos heterozigotos para o cromossomo balanceador TM3, apenas o 1,5DNN induziu aumentos significativos no total de manchas — indicando que além da ação recombinacional o 1,5DNN também induz mutação. Nos demais compostos — 1NN, 9NA e 2NF — a ausência de diferenças significantes em relação aos controles negativos no genótipo heterozigoto para o cromossomo TM3 é indicativo de que a ação tóxico-genética destes NHAPs deve-se basicamente à indução de recombinação mitótica entre cromossomos homólogos. O 1NN foi o composto com a maior potência genotóxica, induzindo cerca de 10 clones /105 células/ mM — seguido pelo 9NA. Observa-se também que o 1NN é cerca de 333 vezes mais genotóxico que os compostos igualmente menos potentes — 1,5DNN e 2NF. Esta diferença em termos de potência genotóxica pode ser correlacionada à presença de um grupo nitro no 1NN e de dois grupos nitro no seu correspondente 1,5 DNN — sugerindo que o primeiro é provavelmente mais acessível à transformação metabólica do que o segundo. Todas estas observações validam as investigações voltadas para a caracterização dos extratos orgânicos e dos contaminantes ambientais quanto a sua ação como indutores de recombinação homóloga (RH) in vivo. A RH é um evento associado a diferentes etapas do processo de tumorigênese, e a poluição aérea é responsável por ~10,7% dos casos de câncer de pulmão e ~1% de outros tipos de câncer — o que torna a avaliação da indução de RH fundamental para a obtenção de dados referentes ao risco genético imposto por contaminantes ambientais. / Considering the several adverse effects of atmospheric particulate matter (PM) and of the environment chemical contaminants on the ecosystems and human health, the present study aimed to assess the mutagenic and recombinagenic potential of PM10 organic extracts measuring less than 10 μm and of total suspended particulates (TSP) collected in the Greater Canoas region, in November 2003 (spring) and January 2004 (summer). The region is under the influence of diverse industrial activities and most specially of intense motor vehicle traffic from BR116. This study also investigated four nitropolycyclic aromatic hydrocarbons (NPAHs) of environmental relevance: 1- Nitronaphthalene (1NN); 1,5-Dinitronaphthalene (1,5DNN); 9-Nitroanthracene (9NA); and 2-Nitrofluorene (2NF). The Somatic Mutation and Recombination Test (SMART) in Drosophila melanogaster was used. The assay allows the simultaneous detection of gene and chromosome mutations, as well as of events related to mitotic recombination, which affords to quantify the contribution of this last genetic parameter to total genotoxicity of contaminants. As regards PM, no positive results were observed in the standard cross for the summer collection, although the spring samples generated two positive results for the raw (100%) PM10 and TSP samples. Nevertheless, while the genotoxins present in PM10 induced only homologous recombination, the TSP samples presented roughly 62% of recombinational activity and 38% of gene and/or chromosome mutation activity. This distinct genotoxic response may be related to the different composition of contaminants present in these two fractions of airborne particles. Additionally, the spring samples — PM10 and TSP, at the 50 and 100% doses — induced significant increases in mutant clone frequency in the high-bioactivation cross. These mutant clones are induced exclusively by mitotic recombination and are related to the presence of genotoxins produced in the cytochrome P450 metabolization process. For the summer samples, positive results were recorded for 100% of PM10, which was not detected in the standard cross for the same season, which suggests that the high levels of metabolization enzymes, typical of this cross, For the summer samples, positive results were recorded for 100% of PM10, which was not detected in the standard cross for the same season, which suggests that the high levels of metabolization enzymes, typical of this cross, work as an activation mechanism for genotoxins present in the organic fraction of inhalable particles. The results obtained for the nitrocompounds point to the positive effects on the trans-heterozygous for the four NPAHs assessed, which produced statistically significant increases in total spot frequencies, representing the total genotoxicity of the sample. Concerning the balancer chromosome TM3, only 1,5DNN induced significant increases in total spot frequencies in heterozygous individuals, which also indicated that apart from the recombinational action, 1,5DNN also induces mutation. For the other compounds, 1NN, 9NA, and 2NF, the absence of significant differences in comparison to the negative controls in the heterozygote genotype for chromosome TM3 indicates that the genotoxic action of these NPAHs is essentially due to the mitotic recombination between homologous chromosomes. 1NN was the compound with the highest genotoxic potential, inducing approximately 10 clones /105 cells/ mM, followed by 9NA. It was also observed that 1NN is roughly 333 times more genotoxic than the equally less potent compounds — 1,5DNN and 2NF. This difference, in terms of genotoxic potential, may be related to the presence of one nitro group in 1NN and to two nitro groups in its counterpart, 1,5DNN. This suggests that the former is probably more susceptible to metabolic transformation than the latter. All these observations validate the investigations directed towards the characterization of organic extracts and of the environmental contaminants as regards their action as inducers of in vivo homologous recombination (HR). HR is an event associated to the different stages of tumorigenesis, and airborne pollution is accountable for ~10.7% of lung cancer cases and ~1% of other types of cancer — which makes the evaluation of HR essential to obtain data of the genetic risk posed by environmental contaminants.

Considerando os diversos efeitos adversos que a matéria particulada (MP) atmosférica e os contaminantes químicos ambientais causam aos ecossistemas e à saúde humana, o presente estudo procurou avaliar, o potencial mutagênico e recombinogênico de (i) extratos orgânicos de MP10, com diâmetro <10Xm e de particulados totais em suspensão (PTS), coletados na região metropolitana de Canoas nos meses de Novembro de 2003 (primavera) e Janeiro de 2004 (verão) — que sofre a influência de diversas indústrias e principalmente do intenso tráfego veicular da BR 116 e (ii) quatro nitro-derivados de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (NHAPs), ambientalmente importantes — 1-Nitronaftaleno (1NN), 1,5-Dinitronaftaleno (1,5DNN), 9-Nitroantraceno (9NA) e 2-Nitrofluoreno (2NF). Para tanto foi empregado o Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Somática (SMART) em Drosophila melanogaster, que permite a detecção simultânea de mutação gênica e cromossômica, assim como de eventos relacionados com recombinação mitótica — possibilitando quantificar a contribuição deste último parâmetro genético para a genotoxicidade total dos contaminantes. No que se refere à MP não foram observados resultados positivos na coleta de verão no cruzamento padrão, embora nas amostras da primavera tenham sido obtidos dois resultados positivos, referentes às amostras cruas (100%) de MP10 e de PTS. Entretanto, enquanto as genotoxinas presentes na MP10 induziram exclusivamente recombinação homóloga, as amostras de PTS apresentaram aproximadamente 62% de ação recombinacional e 38% de atividade mutacional, gênica e/ou cromossômica. Esta resposta genotóxica diferencial pode ser relacionada a diferenças na composição dos contaminantes presentes nestas duas frações de partículas aéreas. Adicionalmente no cruzamento aprimorado as amostras coletadas na primavera — MP10 e PTS — induziram aumentos significativos na freqüência de clones mutantes nas doses de 50 e 100% — que são induzidos exclusivamente por recombinação mitótica e estão relacionadas à presença de genotoxinas geradas no processo de metabolização via citocromo P450. Na coleta de verão foi diagnosticado um resultado positivo para o 100% de MP10, que não foi detectado no cruzamento padrão para esta mesma estação, indicando que os altos níveis de enzimas de metabolização, característicos deste cruzamento, funcionaram como mecanismo de ativação das genotoxinas presentes na fração orgânica das partículas inaláveis. Os resultados obtidos para os nitrocompostos apontaram para efeitos positivos no genótipo trans-heterozigoto para os quatro NHAPs avaliados, produzindo aumentos estatisticamente significativos na freqüência total de manchas, que representa a genotoxicidade total da amostra. Nos indivíduos heterozigotos para o cromossomo balanceador TM3, apenas o 1,5DNN induziu aumentos significativos no total de manchas — indicando que além da ação recombinacional o 1,5DNN também induz mutação. Nos demais compostos — 1NN, 9NA e 2NF — a ausência de diferenças significantes em relação aos controles negativos no genótipo heterozigoto para o cromossomo TM3 é indicativo de que a ação tóxico-genética destes NHAPs deve-se basicamente à indução de recombinação mitótica entre cromossomos homólogos. O 1NN foi o composto com a maior potência genotóxica, induzindo cerca de 10 clones /105 células/ mM — seguido pelo 9NA. Observa-se também que o 1NN é cerca de 333 vezes mais genotóxico que os compostos igualmente menos potentes — 1,5DNN e 2NF. Esta diferença em termos de potência genotóxica pode ser correlacionada à presença de um grupo nitro no 1NN e de dois grupos nitro no seu correspondente 1,5 DNN — sugerindo que o primeiro é provavelmente mais acessível à transformação metabólica do que o segundo. Todas estas observações validam as investigações voltadas para a caracterização dos extratos orgânicos e dos contaminantes ambientais quanto a sua ação como indutores de recombinação homóloga (RH) in vivo. A RH é um evento associado a diferentes etapas do processo de tumorigênese, e a poluição aérea é responsável por ~10,7% dos casos de câncer de pulmão e ~1% de outros tipos de câncer — o que torna a avaliação da indução de RH fundamental para a obtenção de dados referentes ao risco genético imposto por contaminantes ambientais. / Considering the several adverse effects of atmospheric particulate matter (PM) and of the environment chemical contaminants on the ecosystems and human health, the present study aimed to assess the mutagenic and recombinagenic potential of PM10 organic extracts measuring less than 10 μm and of total suspended particulates (TSP) collected in the Greater Canoas region, in November 2003 (spring) and January 2004 (summer). The region is under the influence of diverse industrial activities and most specially of intense motor vehicle traffic from BR116. This study also investigated four nitropolycyclic aromatic hydrocarbons (NPAHs) of environmental relevance: 1- Nitronaphthalene (1NN); 1,5-Dinitronaphthalene (1,5DNN); 9-Nitroanthracene (9NA); and 2-Nitrofluorene (2NF). The Somatic Mutation and Recombination Test (SMART) in Drosophila melanogaster was used. The assay allows the simultaneous detection of gene and chromosome mutations, as well as of events related to mitotic recombination, which affords to quantify the contribution of this last genetic parameter to total genotoxicity of contaminants. As regards PM, no positive results were observed in the standard cross for the summer collection, although the spring samples generated two positive results for the raw (100%) PM10 and TSP samples. Nevertheless, while the genotoxins present in PM10 induced only homologous recombination, the TSP samples presented roughly 62% of recombinational activity and 38% of gene and/or chromosome mutation activity. This distinct genotoxic response may be related to the different composition of contaminants present in these two fractions of airborne particles. Additionally, the spring samples — PM10 and TSP, at the 50 and 100% doses — induced significant increases in mutant clone frequency in the high-bioactivation cross. These mutant clones are induced exclusively by mitotic recombination and are related to the presence of genotoxins produced in the cytochrome P450 metabolization process. For the summer samples, positive results were recorded for 100% of PM10, which was not detected in the standard cross for the same season, which suggests that the high levels of metabolization enzymes, typical of this cross, For the summer samples, positive results were recorded for 100% of PM10, which was not detected in the standard cross for the same season, which suggests that the high levels of metabolization enzymes, typical of this cross, work as an activation mechanism for genotoxins present in the organic fraction of inhalable particles. The results obtained for the nitrocompounds point to the positive effects on the trans-heterozygous for the four NPAHs assessed, which produced statistically significant increases in total spot frequencies, representing the total genotoxicity of the sample. Concerning the balancer chromosome TM3, only 1,5DNN induced significant increases in total spot frequencies in heterozygous individuals, which also indicated that apart from the recombinational action, 1,5DNN also induces mutation. For the other compounds, 1NN, 9NA, and 2NF, the absence of significant differences in comparison to the negative controls in the heterozygote genotype for chromosome TM3 indicates that the genotoxic action of these NPAHs is essentially due to the mitotic recombination between homologous chromosomes. 1NN was the compound with the highest genotoxic potential, inducing approximately 10 clones /105 cells/ mM, followed by 9NA. It was also observed that 1NN is roughly 333 times more genotoxic than the equally less potent compounds — 1,5DNN and 2NF. This difference, in terms of genotoxic potential, may be related to the presence of one nitro group in 1NN and to two nitro groups in its counterpart, 1,5DNN. This suggests that the former is probably more susceptible to metabolic transformation than the latter. All these observations validate the investigations directed towards the characterization of organic extracts and of the environmental contaminants as regards their action as inducers of in vivo homologous recombination (HR). HR is an event associated to the different stages of tumorigenesis, and airborne pollution is accountable for ~10.7% of lung cancer cases and ~1% of other types of cancer — which makes the evaluation of HR essential to obtain data of the genetic risk posed by environmental contaminants.

Tese de mestrado. Engenharia de Minas e Geo-Ambiente. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Nos últimos anos, a deterioração da qualidade do ar urbano devido ao material particulado atmosférico está recebendo atenção significativa e continuamente ameaça a qualidade de vida dos habitantes das áreas urbanas. A poluição do ar pelas partículas atmosféricas nas zonas urbanas é causada principalmente pelas emissões de fontes antropogênicas em sua maioria veiculares. Além disso, a poluição causada por partículas atmosféricas não está apenas relacionada com a sua concentração, mas também com a distribuição dos seus diferentes diâmetros. As partículas na fração estudada, < 1 μm, apresentam maior risco porque podem penetrar nos pulmões, afetam a função alveolar e ocasionam efeitos nocivos na saúde humana. Contudo, as partículas atmosféricas podem carregar diferentes compostos que são tóxicos e/ou cancerígenos, produzindo riscos para a saúde, como os Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos – HPAs. Os HPAs são um grupo de diversos compostos orgânicos complexos, constituídos por carbono e hidrogênio junto com dois ou mais anéis benzênicos condensados. Portanto, foi desenvolvido um procedimento científico apto para estudar material particulado atmosférico < 1 μm (MP1) com a finalidade de analisar quantitativa e qualitativamente os HPAs associados a esta fração, a concentração em número das partículas e a distribuição de tamanho de partículas na Região Metropolitana de Porto Alegre usando técnicas analíticas e de sensoriamento remoto. As amostras foram coletadas em filtros de PTFE nos municípios de Sapucaia do Sul e Canoas, pertencentes à Região Metropolitana de Porto Alegre, usando o amostrador sequencial automático PM162M da Environnement S.A. As amostras foram extraídas utilizando o método EPA TO-13A para analisar 16 HPAs, utilizando um cromatógrafo gasoso acoplado a um espectrômetro de massa (CG-EM). A distribuição do tamanho de partícula nas frações PR1 (0.3-1.0 μm), PR2.5 (1.0-2.5 μm) e PR10 (2.5-10 μm) foi obtida utilizando o analisador de partículas CPM em Sapucaia do Sul. Os dados das concentrações de poluentes atmosféricos relacionados com MP10, óxidos de nitrogênio (NO, NOx, NO2) e ozônio (O3) foram obtidos utilizando os analisadores MP101M, AC32M e O342M da Environnement, respectivamente. Dados das variáveis meteorológicas como velocidade do vento, direção do vento, umidade relativa, radiação solar e temperatura ambiente foram medidos simultaneamente de modo concomitante. Os espectros de emissividade e transmitância, através da espectroscopia no infravermelho, foram obtidos utilizando espectrômetro FTIR D&P e o BOMEM MB-series FTIR-Hartmann & Braun Michelson, respectivamente. A determinação dos resultados usando cromatografia mostraram que no inverno as concentrações de HPAs foram significativamente maiores do que no verão, mostrando assim uma variação sazonal. A identificação das fontes de emissão, aplicando razões diagnóstico, confirmou que os HPAs na área de estudo são originários de fontes móveis, especialmente, das emissões de diesel e da gasolina. A análise por modelo receptor PMF também mostrou a contribuição dessas duas fontes principais, seguido pela combustão de carvão, combustão incompleta/petróleo não queimado e da combustão de madeira. Os fatores tóxicos equivalentes foram calculados para caracterizar o risco de câncer por exposição ao HPA em amostras de MP1, e benzo[a]pireno e dibenzo[ah] antraceno que dominaram os níveis de BaPeq. Com exceção do O3, a análise de tendência do NO, NO2 e NOx mostrou um aumento da concentração destes compostos no inverno. Também a correlação destes poluentes com os parâmetros meteorológicos permitiu evidenciar a influência das fontes móveis na área de estudo. Os resultados das assinaturas espectrais no infravermelho das amostras de MP1 comparando com os padrões e com outros trabalhos mostraram que o maior número de bandas de fortes intensidades ocorreu na região espectral de 680-900 cm-1, devido às deformações angulares CC fora do plano e deformações angulares CH fora do plano dos HPAs. Bandas de média intensidade na região de 2900-3050 cm-1, também foram observadas devido ao estiramento CH, característico de compostos aromáticos. A presente pesquisa foi o ponto de partida para obter um banco de dados das concentrações de HPAs associados à fração MP1 e dos poluentes NOx/NO2/NO/MP10/O3; caracterizar a distribuição de tamanho de partículas atmosféricas, que são de grande importância e preocupação atual; avaliar a sua variação sazonal e sua relação com as condições meteorológicas usando técnicas estatísticas; e aprofundar o conhecimento do comportamento espectral dos HPAs, poluentes cancerígenos e mutagênicos, presentes no material particulado atmosférico na fração fina e ultrafina. / In recent years, the urban air quality deterioration due to atmospheric particulate matter is receiving significant attention; also, it continually threatens the life quality of urban residents. Air pollution by atmospheric particles in urban areas is mainly caused by emissions from anthropogenic sources, mostly vehicular sources. Moreover, the pollution caused by atmospheric particles is not only related to its concentration, but also with the size distribution. The particles studied in the fraction <1μm have a greater risk because they can penetrate into the lungs, affect cellular function and cause adverse effects on human health. However, atmospheric particles can carry different compounds that are toxic and/or carcinogenic, producing health risks, such as polycyclic aromatic hydrocarbons - PAH. PAHs are a group of several complex organic compounds consisting of carbon and hydrogen along with two or more fused benzene rings. Consequently, a scientific procedure was developed to study the atmospheric particulate matter < 1 μm (PM1) in order to analyze qualitatively and quantitatively the PAHs associated with this fraction, also the particle number concentration and particle size distribution in the Metropolitan Region of Porto Alegre using remote sensing techniques. PM1 samples were collected in PTFE filters in Sapucaia South and Canoas sites, in the Metropolitan Region of Porto Alegre using the automatic sequential sampler PM162M of Environnement S.A. The samples were extracted using the EPA Method TO-13A and 16 PAHs were analyzed using a gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). The particle size distribution of fractions PR1 (0.3 - 1.0 μm), PR2.5 (1.0 - 2.5 μm) and PR10 (2.5 – 10 μm) was obtained using the particulate analyzer CPM. The data of related air pollutants concentrations such as PM10, nitrogen oxides (NO, NOx, NO2), ozone (O3) were obtained using the analyzers MP101M, AC32M, O342M of Environnement, respectively. Data from meteorological variables, wind speed, wind direction, relative humidity, solar radiation and ambient temperature were continuously measured and simultaneously. The emissivity and transmittance spectra through infrared spectroscopy were obtained using FTIR spectrometer D&P and the Bomem MB-series FTIR-Hartmann & Braun Michelson, respectively. The results showed that in winter, the concentrations of PAHs were significantly higher than in summer, thus showing their seasonal variation. The identification of emission sources, applying diagnostic ratios confirmed that PAHs in the study area originate from mobile sources, especially diesel and gasoline emissions. The analysis by PMF receptor model also showed the contribution of these two sources, followed by coal combustion, incomplete combustion/unburned petroleum and wood combustion. The toxic equivalent factors were calculated to characterize the risk of cancer from PAH exposure to PM1.0 samples, and benzo[a]pyrene and dibenz[ah]pyrene dominated BaPeq levels. The trend analysis of O3, NO, NO2, NOx showed a trend of increased concentration at winter, except O3. Also the correlation of these pollutants with meteorological parameters has demonstrated the influence of mobile sources in the study area. The results of the IR spectral signatures of the PM1 samples compared to the standards and other studies showed that the greatest number of strong bands occurred in the spectral region of 680-900 cm- 1 due to the CC out-of-plane angular deformation and CH out-of-plane angular deformation of PAHs. Bands of medium intensity in the 2900-3050 cm-1 region were also observed due to the CH stretch, characteristic of aromatic compounds. This research was the starting point for a concentrations database of PAHs associated fraction PM1 and pollutants NOx/NO2/NO/PM10/O3, characterize the size distribution of atmospheric particles that are of great importance and current concern. Furthermore, to assess their seasonal variation and its relationship with meteorological conditions, using statistical techniques. Also to deepen the knowledge of the spectral behavior of PAHs that are carcinogenic and mutagenic pollutants present in atmospheric particulate matter in the fine and ultrafine fraction.

Nos últimos anos, a deterioração da qualidade do ar urbano devido ao material particulado atmosférico está recebendo atenção significativa e continuamente ameaça a qualidade de vida dos habitantes das áreas urbanas. A poluição do ar pelas partículas atmosféricas nas zonas urbanas é causada principalmente pelas emissões de fontes antropogênicas em sua maioria veiculares. Além disso, a poluição causada por partículas atmosféricas não está apenas relacionada com a sua concentração, mas também com a distribuição dos seus diferentes diâmetros. As partículas na fração estudada, < 1 μm, apresentam maior risco porque podem penetrar nos pulmões, afetam a função alveolar e ocasionam efeitos nocivos na saúde humana. Contudo, as partículas atmosféricas podem carregar diferentes compostos que são tóxicos e/ou cancerígenos, produzindo riscos para a saúde, como os Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos – HPAs. Os HPAs são um grupo de diversos compostos orgânicos complexos, constituídos por carbono e hidrogênio junto com dois ou mais anéis benzênicos condensados. Portanto, foi desenvolvido um procedimento científico apto para estudar material particulado atmosférico < 1 μm (MP1) com a finalidade de analisar quantitativa e qualitativamente os HPAs associados a esta fração, a concentração em número das partículas e a distribuição de tamanho de partículas na Região Metropolitana de Porto Alegre usando técnicas analíticas e de sensoriamento remoto. As amostras foram coletadas em filtros de PTFE nos municípios de Sapucaia do Sul e Canoas, pertencentes à Região Metropolitana de Porto Alegre, usando o amostrador sequencial automático PM162M da Environnement S.A. As amostras foram extraídas utilizando o método EPA TO-13A para analisar 16 HPAs, utilizando um cromatógrafo gasoso acoplado a um espectrômetro de massa (CG-EM). A distribuição do tamanho de partícula nas frações PR1 (0.3-1.0 μm), PR2.5 (1.0-2.5 μm) e PR10 (2.5-10 μm) foi obtida utilizando o analisador de partículas CPM em Sapucaia do Sul. Os dados das concentrações de poluentes atmosféricos relacionados com MP10, óxidos de nitrogênio (NO, NOx, NO2) e ozônio (O3) foram obtidos utilizando os analisadores MP101M, AC32M e O342M da Environnement, respectivamente. Dados das variáveis meteorológicas como velocidade do vento, direção do vento, umidade relativa, radiação solar e temperatura ambiente foram medidos simultaneamente de modo concomitante. Os espectros de emissividade e transmitância, através da espectroscopia no infravermelho, foram obtidos utilizando espectrômetro FTIR D&P e o BOMEM MB-series FTIR-Hartmann & Braun Michelson, respectivamente. A determinação dos resultados usando cromatografia mostraram que no inverno as concentrações de HPAs foram significativamente maiores do que no verão, mostrando assim uma variação sazonal. A identificação das fontes de emissão, aplicando razões diagnóstico, confirmou que os HPAs na área de estudo são originários de fontes móveis, especialmente, das emissões de diesel e da gasolina. A análise por modelo receptor PMF também mostrou a contribuição dessas duas fontes principais, seguido pela combustão de carvão, combustão incompleta/petróleo não queimado e da combustão de madeira. Os fatores tóxicos equivalentes foram calculados para caracterizar o risco de câncer por exposição ao HPA em amostras de MP1, e benzo[a]pireno e dibenzo[ah] antraceno que dominaram os níveis de BaPeq. Com exceção do O3, a análise de tendência do NO, NO2 e NOx mostrou um aumento da concentração destes compostos no inverno. Também a correlação destes poluentes com os parâmetros meteorológicos permitiu evidenciar a influência das fontes móveis na área de estudo. Os resultados das assinaturas espectrais no infravermelho das amostras de MP1 comparando com os padrões e com outros trabalhos mostraram que o maior número de bandas de fortes intensidades ocorreu na região espectral de 680-900 cm-1, devido às deformações angulares CC fora do plano e deformações angulares CH fora do plano dos HPAs. Bandas de média intensidade na região de 2900-3050 cm-1, também foram observadas devido ao estiramento CH, característico de compostos aromáticos. A presente pesquisa foi o ponto de partida para obter um banco de dados das concentrações de HPAs associados à fração MP1 e dos poluentes NOx/NO2/NO/MP10/O3; caracterizar a distribuição de tamanho de partículas atmosféricas, que são de grande importância e preocupação atual; avaliar a sua variação sazonal e sua relação com as condições meteorológicas usando técnicas estatísticas; e aprofundar o conhecimento do comportamento espectral dos HPAs, poluentes cancerígenos e mutagênicos, presentes no material particulado atmosférico na fração fina e ultrafina. / In recent years, the urban air quality deterioration due to atmospheric particulate matter is receiving significant attention; also, it continually threatens the life quality of urban residents. Air pollution by atmospheric particles in urban areas is mainly caused by emissions from anthropogenic sources, mostly vehicular sources. Moreover, the pollution caused by atmospheric particles is not only related to its concentration, but also with the size distribution. The particles studied in the fraction <1μm have a greater risk because they can penetrate into the lungs, affect cellular function and cause adverse effects on human health. However, atmospheric particles can carry different compounds that are toxic and/or carcinogenic, producing health risks, such as polycyclic aromatic hydrocarbons - PAH. PAHs are a group of several complex organic compounds consisting of carbon and hydrogen along with two or more fused benzene rings. Consequently, a scientific procedure was developed to study the atmospheric particulate matter < 1 μm (PM1) in order to analyze qualitatively and quantitatively the PAHs associated with this fraction, also the particle number concentration and particle size distribution in the Metropolitan Region of Porto Alegre using remote sensing techniques. PM1 samples were collected in PTFE filters in Sapucaia South and Canoas sites, in the Metropolitan Region of Porto Alegre using the automatic sequential sampler PM162M of Environnement S.A. The samples were extracted using the EPA Method TO-13A and 16 PAHs were analyzed using a gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). The particle size distribution of fractions PR1 (0.3 - 1.0 μm), PR2.5 (1.0 - 2.5 μm) and PR10 (2.5 – 10 μm) was obtained using the particulate analyzer CPM. The data of related air pollutants concentrations such as PM10, nitrogen oxides (NO, NOx, NO2), ozone (O3) were obtained using the analyzers MP101M, AC32M, O342M of Environnement, respectively. Data from meteorological variables, wind speed, wind direction, relative humidity, solar radiation and ambient temperature were continuously measured and simultaneously. The emissivity and transmittance spectra through infrared spectroscopy were obtained using FTIR spectrometer D&P and the Bomem MB-series FTIR-Hartmann & Braun Michelson, respectively. The results showed that in winter, the concentrations of PAHs were significantly higher than in summer, thus showing their seasonal variation. The identification of emission sources, applying diagnostic ratios confirmed that PAHs in the study area originate from mobile sources, especially diesel and gasoline emissions. The analysis by PMF receptor model also showed the contribution of these two sources, followed by coal combustion, incomplete combustion/unburned petroleum and wood combustion. The toxic equivalent factors were calculated to characterize the risk of cancer from PAH exposure to PM1.0 samples, and benzo[a]pyrene and dibenz[ah]pyrene dominated BaPeq levels. The trend analysis of O3, NO, NO2, NOx showed a trend of increased concentration at winter, except O3. Also the correlation of these pollutants with meteorological parameters has demonstrated the influence of mobile sources in the study area. The results of the IR spectral signatures of the PM1 samples compared to the standards and other studies showed that the greatest number of strong bands occurred in the spectral region of 680-900 cm- 1 due to the CC out-of-plane angular deformation and CH out-of-plane angular deformation of PAHs. Bands of medium intensity in the 2900-3050 cm-1 region were also observed due to the CH stretch, characteristic of aromatic compounds. This research was the starting point for a concentrations database of PAHs associated fraction PM1 and pollutants NOx/NO2/NO/PM10/O3, characterize the size distribution of atmospheric particles that are of great importance and current concern. Furthermore, to assess their seasonal variation and its relationship with meteorological conditions, using statistical techniques. Also to deepen the knowledge of the spectral behavior of PAHs that are carcinogenic and mutagenic pollutants present in atmospheric particulate matter in the fine and ultrafine fraction.

Nos últimos anos, a deterioração da qualidade do ar urbano devido ao material particulado atmosférico está recebendo atenção significativa e continuamente ameaça a qualidade de vida dos habitantes das áreas urbanas. A poluição do ar pelas partículas atmosféricas nas zonas urbanas é causada principalmente pelas emissões de fontes antropogênicas em sua maioria veiculares. Além disso, a poluição causada por partículas atmosféricas não está apenas relacionada com a sua concentração, mas também com a distribuição dos seus diferentes diâmetros. As partículas na fração estudada, < 1 μm, apresentam maior risco porque podem penetrar nos pulmões, afetam a função alveolar e ocasionam efeitos nocivos na saúde humana. Contudo, as partículas atmosféricas podem carregar diferentes compostos que são tóxicos e/ou cancerígenos, produzindo riscos para a saúde, como os Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos – HPAs. Os HPAs são um grupo de diversos compostos orgânicos complexos, constituídos por carbono e hidrogênio junto com dois ou mais anéis benzênicos condensados. Portanto, foi desenvolvido um procedimento científico apto para estudar material particulado atmosférico < 1 μm (MP1) com a finalidade de analisar quantitativa e qualitativamente os HPAs associados a esta fração, a concentração em número das partículas e a distribuição de tamanho de partículas na Região Metropolitana de Porto Alegre usando técnicas analíticas e de sensoriamento remoto. As amostras foram coletadas em filtros de PTFE nos municípios de Sapucaia do Sul e Canoas, pertencentes à Região Metropolitana de Porto Alegre, usando o amostrador sequencial automático PM162M da Environnement S.A. As amostras foram extraídas utilizando o método EPA TO-13A para analisar 16 HPAs, utilizando um cromatógrafo gasoso acoplado a um espectrômetro de massa (CG-EM). A distribuição do tamanho de partícula nas frações PR1 (0.3-1.0 μm), PR2.5 (1.0-2.5 μm) e PR10 (2.5-10 μm) foi obtida utilizando o analisador de partículas CPM em Sapucaia do Sul. Os dados das concentrações de poluentes atmosféricos relacionados com MP10, óxidos de nitrogênio (NO, NOx, NO2) e ozônio (O3) foram obtidos utilizando os analisadores MP101M, AC32M e O342M da Environnement, respectivamente. Dados das variáveis meteorológicas como velocidade do vento, direção do vento, umidade relativa, radiação solar e temperatura ambiente foram medidos simultaneamente de modo concomitante. Os espectros de emissividade e transmitância, através da espectroscopia no infravermelho, foram obtidos utilizando espectrômetro FTIR D&P e o BOMEM MB-series FTIR-Hartmann & Braun Michelson, respectivamente. A determinação dos resultados usando cromatografia mostraram que no inverno as concentrações de HPAs foram significativamente maiores do que no verão, mostrando assim uma variação sazonal. A identificação das fontes de emissão, aplicando razões diagnóstico, confirmou que os HPAs na área de estudo são originários de fontes móveis, especialmente, das emissões de diesel e da gasolina. A análise por modelo receptor PMF também mostrou a contribuição dessas duas fontes principais, seguido pela combustão de carvão, combustão incompleta/petróleo não queimado e da combustão de madeira. Os fatores tóxicos equivalentes foram calculados para caracterizar o risco de câncer por exposição ao HPA em amostras de MP1, e benzo[a]pireno e dibenzo[ah] antraceno que dominaram os níveis de BaPeq. Com exceção do O3, a análise de tendência do NO, NO2 e NOx mostrou um aumento da concentração destes compostos no inverno. Também a correlação destes poluentes com os parâmetros meteorológicos permitiu evidenciar a influência das fontes móveis na área de estudo. Os resultados das assinaturas espectrais no infravermelho das amostras de MP1 comparando com os padrões e com outros trabalhos mostraram que o maior número de bandas de fortes intensidades ocorreu na região espectral de 680-900 cm-1, devido às deformações angulares CC fora do plano e deformações angulares CH fora do plano dos HPAs. Bandas de média intensidade na região de 2900-3050 cm-1, também foram observadas devido ao estiramento CH, característico de compostos aromáticos. A presente pesquisa foi o ponto de partida para obter um banco de dados das concentrações de HPAs associados à fração MP1 e dos poluentes NOx/NO2/NO/MP10/O3; caracterizar a distribuição de tamanho de partículas atmosféricas, que são de grande importância e preocupação atual; avaliar a sua variação sazonal e sua relação com as condições meteorológicas usando técnicas estatísticas; e aprofundar o conhecimento do comportamento espectral dos HPAs, poluentes cancerígenos e mutagênicos, presentes no material particulado atmosférico na fração fina e ultrafina. / In recent years, the urban air quality deterioration due to atmospheric particulate matter is receiving significant attention; also, it continually threatens the life quality of urban residents. Air pollution by atmospheric particles in urban areas is mainly caused by emissions from anthropogenic sources, mostly vehicular sources. Moreover, the pollution caused by atmospheric particles is not only related to its concentration, but also with the size distribution. The particles studied in the fraction <1μm have a greater risk because they can penetrate into the lungs, affect cellular function and cause adverse effects on human health. However, atmospheric particles can carry different compounds that are toxic and/or carcinogenic, producing health risks, such as polycyclic aromatic hydrocarbons - PAH. PAHs are a group of several complex organic compounds consisting of carbon and hydrogen along with two or more fused benzene rings. Consequently, a scientific procedure was developed to study the atmospheric particulate matter < 1 μm (PM1) in order to analyze qualitatively and quantitatively the PAHs associated with this fraction, also the particle number concentration and particle size distribution in the Metropolitan Region of Porto Alegre using remote sensing techniques. PM1 samples were collected in PTFE filters in Sapucaia South and Canoas sites, in the Metropolitan Region of Porto Alegre using the automatic sequential sampler PM162M of Environnement S.A. The samples were extracted using the EPA Method TO-13A and 16 PAHs were analyzed using a gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS). The particle size distribution of fractions PR1 (0.3 - 1.0 μm), PR2.5 (1.0 - 2.5 μm) and PR10 (2.5 – 10 μm) was obtained using the particulate analyzer CPM. The data of related air pollutants concentrations such as PM10, nitrogen oxides (NO, NOx, NO2), ozone (O3) were obtained using the analyzers MP101M, AC32M, O342M of Environnement, respectively. Data from meteorological variables, wind speed, wind direction, relative humidity, solar radiation and ambient temperature were continuously measured and simultaneously. The emissivity and transmittance spectra through infrared spectroscopy were obtained using FTIR spectrometer D&P and the Bomem MB-series FTIR-Hartmann & Braun Michelson, respectively. The results showed that in winter, the concentrations of PAHs were significantly higher than in summer, thus showing their seasonal variation. The identification of emission sources, applying diagnostic ratios confirmed that PAHs in the study area originate from mobile sources, especially diesel and gasoline emissions. The analysis by PMF receptor model also showed the contribution of these two sources, followed by coal combustion, incomplete combustion/unburned petroleum and wood combustion. The toxic equivalent factors were calculated to characterize the risk of cancer from PAH exposure to PM1.0 samples, and benzo[a]pyrene and dibenz[ah]pyrene dominated BaPeq levels. The trend analysis of O3, NO, NO2, NOx showed a trend of increased concentration at winter, except O3. Also the correlation of these pollutants with meteorological parameters has demonstrated the influence of mobile sources in the study area. The results of the IR spectral signatures of the PM1 samples compared to the standards and other studies showed that the greatest number of strong bands occurred in the spectral region of 680-900 cm- 1 due to the CC out-of-plane angular deformation and CH out-of-plane angular deformation of PAHs. Bands of medium intensity in the 2900-3050 cm-1 region were also observed due to the CH stretch, characteristic of aromatic compounds. This research was the starting point for a concentrations database of PAHs associated fraction PM1 and pollutants NOx/NO2/NO/PM10/O3, characterize the size distribution of atmospheric particles that are of great importance and current concern. Furthermore, to assess their seasonal variation and its relationship with meteorological conditions, using statistical techniques. Also to deepen the knowledge of the spectral behavior of PAHs that are carcinogenic and mutagenic pollutants present in atmospheric particulate matter in the fine and ultrafine fraction.