Descreve-se o método PIXE como uma técnica não destrutiva na análise quantitativa de traços de elementos em amostras de aerossol atmosférico. Fundamenta-se este método através do estudo da ionização de camadas internas de átonos por partículas carregadas e da secção de choque de produção de raios-X consequente do processo de ionização. A seguir são apresentados os conjuntos de impactadores em cascata utilizados pelo Grupo de Estudo de Poluição do Ar - IFUSP e pelo Grupo da FSU, na coleta de amostras de aerossol Atmosférico na cidade de Brasília, D.F.. São dadas. as características geométricas de cada conjunto e suas condições de funcionamento durante as amostragens. Discutem-se os resultados obtidos na análise PIXE das amostras provenientes dos dois conjuntos de impactadores procurando-se estabelecer correlações entre variações nas concentrações de mesmos elementos detectados nos dois conjuntos de impactadores. São discutidas possíveis causas que podem afetar o comportamento de dois conjuntos de impactadores e influir na análise de resultados obtidos pelo método PIXE. Para os casos em que há concordância nos resultados obtidos nas análises das amostras de aerossol atmosférico coletadas com impactadores em cascata e amostrador de filtro sequencial (apêndice 1) procura-se associar possíveis fontes de emissão de particulado na época das amostragens. Na complementação do método PIXE sugere-se a substituição do detector de Si (Li) por um espectrógrafo de cristal convexo. / The PIXE is described as a non destructive technique in the quantitative trace elimental analysis of aerossol atmospheric samples. The method is justified through the investigation of inner-shell ionization of atoms by charged particles and X-ray production cross section due the ionization process. Next are presented the sets of cascade impactors used during the aerossol sampling in Brasilia, Goiás, by the Group of Air Pollution Research - IFUSP and Air Chemistry Group - Oceanography Department - FSU. Dimensions of these two sets of impactors and conditions during the sampling are included in this work The results obtained from the analysis of the two sets of impactors are discussed correlating them with the variations in the amount of elements present in the samples. Possible causes changing the behavior of those impactors and can affect the analysis of results obtained by PIXE method are discussed. Results from impactors that are compatible with STREAKER analysis are interpreted according to possible emission sources of particulate matter in the atmosphere. In the implementation of PIXE apparatus the substitution of Si(Li) detector by a convex crystal X-ray spectrograph is suggested.

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente ( Ramo Tratamento de Águas e Águas Residuais). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Química. 2004. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Centro de Desenvolvimento Sustentável, 2008. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2009-05-11T16:07:51Z No. of bitstreams: 1 2008_FernandoNonatoSilva.pdf: 4077471 bytes, checksum: 27e4535c9caccd5c6ce1a798e822fbe8 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-05-11T16:49:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_FernandoNonatoSilva.pdf: 4077471 bytes, checksum: 27e4535c9caccd5c6ce1a798e822fbe8 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-05-11T16:49:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_FernandoNonatoSilva.pdf: 4077471 bytes, checksum: 27e4535c9caccd5c6ce1a798e822fbe8 (MD5) Previous issue date: 2008-12-15 / Os ônibus e caminhões são veículos que emitem grandes quantidades de poluentes nocivos ao homem e ao meio ambiente. Apesar de todo movimento ambiental e do surgimento de tecnologias capazes de reduzir as emissões desses veículos, como filtros, combustíveis e motores, as mudanças ainda são pouco percebidas. Identificar os fatores que incidem sobre o uso de tecnologias menos poluentes para ônibus e caminhões no Brasil foi o problema de pesquisa deste trabalho. Para identificar as origens do problema foi realizada pesquisa histórica da formação do setor de transporte rodoviário e das políticas públicas relacionadas, além do levantamento das tecnologias disponíveis para uso. A partir dessas atividades foram realizadas entrevistas com especialistas, que permitiram identificar os fatores que incidem sobre o uso de tecnologias menos poluentes, sob o ponto de vista deles. Antes de concluir foi possível identificar que além dos fatores apresentados pelos especialistas e aqueles disponíveis na literatura, existem outras questões associadas ao problema: os fatores motivadores. O estudo identificou quatro fatores: mercado, risco de colapso, meio ambiente e saúde. A conclusão alcançada é que somente eliminar as barreiras não é suficiente. Para que as tecnologias sejam inseridas, um ou mais fatores motivadores precisam ser estimulados. Nesse sentido, Estado e sociedade têm papel central para iniciar o processo de transformação, um com políticas públicas e o outro com conscientização. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Buses and trucks are vehicles that emit large quantities of pollutants that are harmful to humans and the environment. Despite all the environmental movement and the emergence of technologies capable of reducing emissions of these vehicles, like filters, fuels and engines, changes are still poorly understood. Identifying the factors that relate to the use of cleaner technologies for buses and trucks in Brazil was the problem of this research. A historical research training in the sector of road transport and public policy related was carried out to identify the origins of the problem, in addition to the lifting of the technologies available for use. From these activities were carried out interviews with experts, which helped to identify the factors that affect the use of cleaner technologies, from their point of view. Before concluding that it was possible to identify factors in addition to those presented by the experts available in the literature, there are other issues associated with the problem: the motivating factors. The study identified four factors: market, risk of collapse, environment and health. The conclusion reached is that only remove the barriers is not enough. To that technology is inserted, one or more motivating factors need to be stimulated. In this sense, state and society are central to start the process of transformation, with a public policy and the other with awareness.

Descreve-se o método PIXE como uma técnica não destrutiva na análise quantitativa de traços de elementos em amostras de aerossol atmosférico. Fundamenta-se este método através do estudo da ionização de camadas internas de átonos por partículas carregadas e da secção de choque de produção de raios-X consequente do processo de ionização. A seguir são apresentados os conjuntos de impactadores em cascata utilizados pelo Grupo de Estudo de Poluição do Ar - IFUSP e pelo Grupo da FSU, na coleta de amostras de aerossol Atmosférico na cidade de Brasília, D.F.. São dadas. as características geométricas de cada conjunto e suas condições de funcionamento durante as amostragens. Discutem-se os resultados obtidos na análise PIXE das amostras provenientes dos dois conjuntos de impactadores procurando-se estabelecer correlações entre variações nas concentrações de mesmos elementos detectados nos dois conjuntos de impactadores. São discutidas possíveis causas que podem afetar o comportamento de dois conjuntos de impactadores e influir na análise de resultados obtidos pelo método PIXE. Para os casos em que há concordância nos resultados obtidos nas análises das amostras de aerossol atmosférico coletadas com impactadores em cascata e amostrador de filtro sequencial (apêndice 1) procura-se associar possíveis fontes de emissão de particulado na época das amostragens. Na complementação do método PIXE sugere-se a substituição do detector de Si (Li) por um espectrógrafo de cristal convexo. / The PIXE is described as a non destructive technique in the quantitative trace elimental analysis of aerossol atmospheric samples. The method is justified through the investigation of inner-shell ionization of atoms by charged particles and X-ray production cross section due the ionization process. Next are presented the sets of cascade impactors used during the aerossol sampling in Brasilia, Goiás, by the Group of Air Pollution Research - IFUSP and Air Chemistry Group - Oceanography Department - FSU. Dimensions of these two sets of impactors and conditions during the sampling are included in this work The results obtained from the analysis of the two sets of impactors are discussed correlating them with the variations in the amount of elements present in the samples. Possible causes changing the behavior of those impactors and can affect the analysis of results obtained by PIXE method are discussed. Results from impactors that are compatible with STREAKER analysis are interpreted according to possible emission sources of particulate matter in the atmosphere. In the implementation of PIXE apparatus the substitution of Si(Li) detector by a convex crystal X-ray spectrograph is suggested.

O fenômeno denominado de \"chuva ácida\" é considerado, entre diversos pesquisadores, como um dos mais sérios problemas ambientais. Este trabalho tem como objetivo mostrar, através de um estudo teórico e prático, os problemas advindos da emissão de poluentes na atmosfera, seja por fonte natural ou antrópica, que propiciam a ocorrência de chuva ácida. Para a realização do trabalho prático, foi confeccionado um coletor manual, a partir do qual obteve-se, durante o período de 1 ano (nov/94 a nov/95), na Cidade Universitária (USP/ SP), coletas bisemanais de água de chuva, com o propósito de caracterizá-la quanto à sua acidez, condutividade elétrica, qualidade química, além de sua quantificação volumétrica. Após o período de coleta, foi possível obter uma pluviosidade de 1.236,71mm/ano, caracterizada por verão chuvoso e inverno seco. Através da concentração dos elementos químicos observa-se origem continental para a água analisada, sendo os íons predominantes, sulfato e cálcio. É importante ressaltar que para a caracterização da água de chuva deve-se estar atento à todas as aspectos da região, como o clima, urbanização, industrialização, características geográficas, entre outros, uma vez que estes fatores influenciam, direta ou indiretamente, a composição quimica da água analisada. A Região Metropolitana de São Paulo (local deste estudo), por exemplo, está situada entre os maiores conglomerados humanos do mundo, como uma população de aproximadamente 18 milhões de pessoas, um grande parque industrial, além de uma grande frota veicular, fatores estes que não devem ser descartados quando da análise da qualidade da água de chuva num contexto ambiental. / The phenomena called \"acid rain\" is considered, by many researchers, one of the most serious environmental problem. This work has the aim of showing, in a theoretical and practical study, the problems caused by the atmospheric-pollutant emission, through natural or antropogenic sources. In a period of 1 year (nov/94 - nov/95), it was realized a practical work on rainwater, which consisted of collecting and, afterwards, analysing some physical and chemical parameters of this water, such as acidity, ionic concentrations, etc, with the purpose of characterizing the rainwater in Cidade Universitária (SP, Brazil). After ending the practical part, it was possible to observe a 1,236.71mm/y pluviosity, characterized by rainy summer and dry winter. The chemical-constituent-concentration analysis show us the predominance of SO (\'IND. 4 POT. 2-\') and Ca (\'POT. 2+\'), and a continental-origin water. It is necessary to emphasize the importance of sticking out every regional aspect, like climate, urbanization, geographic characteristics, etc that influences, directly or indirectly, the chemical composition of the water (specially when dealing with rain water). The Region of São Paulo (Brazil), site of this study, is one of the largest metropolitan and industrialized areas of the world, which inludes 18 million people, beside to an enormous industrial and vehicular complex. The acidity in the rain water is a complex problem and it must be treated by a range of disciplines to have a better comprehension of the causes/ effects of the acid rain.

O presente trabalho teve como objetivo a determinação das composições isotópicas e concentrações de Pb em amostras de material particulado com diâmetro inferior a 10 \'mü\'m (\'PM IND. 10\') e água de chuva da cidade de São Paulo, a fim de definir seu nível de contaminação e caracterizar isotopicamente a atmosfera e suas prováveis fontes poluentes. As amostras de material particulado foram coletadas em filtros de teflon, na Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira, Universidade de São Paulo, no período de agosto de 1999 a setembro de 2000. Os procedimentos químico-analíticos empregados foram desenvolvidos e/ou adaptados da literatura durante esta pesquisa. As composições isotópicas foram determinadas por Espectrometria de Massa Termoiônica, e as concentrações obtidas pela técnica de Diluição Isotópica. As razões isotópicas \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' e \'ANTPOT. 208 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' no \'PM IND. 10\' variaram entre 0,786 e 0,875 e 1,934 e 2,119, definindo uma reta quando plotadas no diagrama \'ANTPOT. 208 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' vs. \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'. As concentrações variaram entre 3,02 e 254,52 ng/\'m POT. 3\', sendo que o valor médio é cerca de 15 vezes menor do que o limite de 1,5 \'mü\'g/\'m POT. 3\' estabelecido pela CETESB. As amostras de água de chuva apresentaram composições isotópicas semelhantes às determinadas no \'PM IND. 10\' coletado no mesmo dia, indicando que os aerossóis são carreados pela chuva. As análises das possíveis fontes poluentes tais como, gasolina e etanol (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'= 0,839-0,873), fuligem de escapamento (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'= 0,858-0,890) e material particulado proveniente de emissões industriais coletado em filtros de fibra de vidro (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'= 0,781--0,861), apresentaram razões isotópicas dentro do mesmo intervalo definido por 84% das amostras de \'PM IND. 10\' (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'= ) 0,849-0,870) confirmando sua participação na poluição por Pb antropogênico da atmosfera da cidade de São Paulo. Entretanto, 15% das amostras de material particulado mostraram composições isotópicas mais radiogênicas, evidenciando a existência de uma importante fonte de Pb, com razões \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' < 0,780, a qual não foi claramente identificada. Essas razões foram obtidas, principalmente, em amostras coletadas durante os finais de semana e nos meses de novembro/1999 a abril/2000. Uma amostra de particulado proveniente de emissão industrial apresentou razão \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' de cerca de 0,790. No entanto, o branco do filtro também apresentou razão isotópica similar, impedindo a confirmação de que essa emissão industrial seria a fonte radiogênica. As razões obtidas em poeira de rua mostram-se bastante variáveis, com valores \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' entre 0,838 e 0,945, sugerindo que tenham sido transportadas de outros locais, através de massas de ar ou agregadas aos veículos. O Pb geogênico regional apresentou razões isotópicas não radiogênicas (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'= 0,909-0,932) confirmando que sua participação é pouco significativa considerando o Pb total presente na atmosfera de São Paulo. / The aim of this study was to determine the lead isotopic compositions and its concentration from particulate matter with diameter lower than 10 \'mu\' (\'PM IND. 10\') and rainwater of the São Paulo city, in order to identify the contamination level, to characterize its isotopic signatures and of it\'s the possible pollutant sources. The (\'PM IND.10\') samples were collected on clean Teflon filters for the period of August/1999 to September/2000, on campus of the University of São Paulo. The analytical procedures were developed and/or adapted from the literature. Lead isotopic ratios were measured by Thermal Ionization Mass Spectrometry (TIMS), and lead concentrations were measured using the Isotopic Dilution technique. The \'PM IND. 10\' \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' ratios range from 0.786 to 0.875, and \'ANTPOT. 208 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' from 1,934 to 2.119, defining an array on the Pb diagram. Pb concentations range from 3.02 to 254.52 ng/m³, averaging about 15 times lower than the limit of 1.5 \'mu\'g/m³ established by CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental). Rainwater samples displayed the same isotopic ratios measured on \'PM IND. 10\' collected on the same day, thus indicating that aerosols are scavenged by rain. Analyses of possible pollutants such as gasoline and ethanol (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' = 0.839-0.873), soot from vehicle exhaust pipes (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'=0.858-0.890), and particulate material from industrial emissions collected on fiberglass filters (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'=0.781-0.861) mostly yielded isotopic compositions falling into an interval defined by 84% of the \'PM IND. 10\' samples (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'= 0.840-0.870) showing that they are important sources of anthropogenic Pb to the atmosphere of the São Paulo metropolitan area. However, 15% of the \'PM IND. 10\' samples are more radiogenic, indicating a significant, unidentified radiogenic source (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' < 0.780), evident mainly in samples collected during weekends and from November/1999 to April/2000. One industrial emission sample showed a \'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' of ca. 0.790, but a blank filter also presented a similar value, thus impeding confirmation of this industrial emission as the radiogenic source. Pb ratios measured on street gutter sweepings present a large interval (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\'=0,838-0,945) suggesting that they could have been transported from different regions. Regional background geogenic lead yielded non-radiogenic values (\'ANTPOT. 207 Pb\'/\'ANTPOT. 206 Pb\' = 0.909-0.932) confirming that this Pb is insignificant in the atmospheric lead budget of São Paulo.

Este trabalho buscou estudar os efeitos do nível de Swirl e alteração da massa de combustível injetada nas emissões de poluentes de um motor Diesel. Foram selecionados 15 cabeçotes de uma população de 100 cabeçotes e agrupados pelo nível de Swirl. Como o motor testado utiliza 5 cabeçotes, 15 cabeçotes foram separados e classificados em 3 categorias pelo nível de Swirl. Em seguida, o motor foi montado com as 3 categorias de cabeçotes no dinamômetro com o objetivo de levantar os efeitos nas emissões de gases e parâmetros de desempenho do motor. Foram medidas as emissões de NOx, CO, THC, fuligem, fumaça e consumo de combustível nos 13 pontos do ciclo ESC, complementadas com medições de torque e potência à plena carga. Além disso, nas condições de plena carga foi explorado o efeito da alteração da massa de combustível injetado, pela mudança do ponto final de injeção, nos parâmetros de desempenho e emissões. / This work aimed at the investigation of the effects of the level of Swirl and the amount of fuel mass injected in the emissions of pollutants on a diesel engine. Cylinder heads were selected from a population of 100 cylinder heads and them grouped by Swirl level. As the engine used in the tests have 5 cylinder heads, 15 cylinder heads were separated into 3 categories by the Swirl level. The engine was mounted with the 3 Swirl level cylinder heads categories with the aim to investigate all effects on emissions and performance such as NOx, CO, THC, soot, smoke, fuel consumption, power and torque. The tests were performed following the ESC cycle and exploring the full load curve behavior with changes of the end of injection point, therefore altering the amount of fuel mass injected.

Neste trabalho é apresentado uma solução analítica para a equação de Langevin tridimensional e estocastica aplicada na dispersão de poluentes na atmosfera considerando as seguintes funções densidade probabilidade (PDF): Gaussiana, Bi-Gaussiana e Gram- Charlier. A solução é obtida usando o Método de Decomposição Adomian (ADM), que é um método para resolver equações diferenciais não-lineares sem linearização. O método de decomposição consiste na expansão da solução em série de funções e o termo não-linear em série de polinômios definidos por Adomian. Substituindo estas expansões na equação µa ser resolvida, é construído um sistema linear recursivo, que é então resolvido de maneira analítica. Também é apresentado um estudo de estabilidade baseado na teoria de Lyapunov, bem como é introduzido um novo índice estatístico para a validação do modelo. Os resultados obtidos por esta metodologia são comparados com os dados do experimento de Copenhagen, bem como com os resultados obtidos a partir de outros modelos Lagrangeanos: Ito, ILS e a solução analítica. Na comparação com os dados experimentais obtidos pelo modelo proposto e o método ILS foram o que apresentaram os melhores resultados. / This work presents an analytical solution of the three-dimensional stochastic Langevin equation and applied to the dispersion of pollutants in the atmosphere considering the fol- lowing probability density functions (PDF): Gaussian, Bi-Gaussian and Gram-Charlier. A solution is obtained using the Adomian Decomposition Method (ADM), which is a method for solving non-linear di®erential equations without the use of linearization. The decompo- sition method consists in expanding the solution in a series of fuction and the non-linear term in a series de¯ned by Adomian polynomials. Upon substitution of these expansions in the equation to be solved, one may built a linear recursive system which is then solved analytically. Further, a study of convergence stability based on Lyapunov theory is presented and a new statistical index for model validation is introduced. The results obtained by this method are compared with the experimental data from Copenhagen, as well as the results obtained from other Lagrangian models: Ito, ILS and an analytical solution. In comparison with the experimental data the proposed model and the ILS method showed the best results.

Este trabalho buscou estudar os efeitos do nível de Swirl e alteração da massa de combustível injetada nas emissões de poluentes de um motor Diesel. Foram selecionados 15 cabeçotes de uma população de 100 cabeçotes e agrupados pelo nível de Swirl. Como o motor testado utiliza 5 cabeçotes, 15 cabeçotes foram separados e classificados em 3 categorias pelo nível de Swirl. Em seguida, o motor foi montado com as 3 categorias de cabeçotes no dinamômetro com o objetivo de levantar os efeitos nas emissões de gases e parâmetros de desempenho do motor. Foram medidas as emissões de NOx, CO, THC, fuligem, fumaça e consumo de combustível nos 13 pontos do ciclo ESC, complementadas com medições de torque e potência à plena carga. Além disso, nas condições de plena carga foi explorado o efeito da alteração da massa de combustível injetado, pela mudança do ponto final de injeção, nos parâmetros de desempenho e emissões. / This work aimed at the investigation of the effects of the level of Swirl and the amount of fuel mass injected in the emissions of pollutants on a diesel engine. Cylinder heads were selected from a population of 100 cylinder heads and them grouped by Swirl level. As the engine used in the tests have 5 cylinder heads, 15 cylinder heads were separated into 3 categories by the Swirl level. The engine was mounted with the 3 Swirl level cylinder heads categories with the aim to investigate all effects on emissions and performance such as NOx, CO, THC, soot, smoke, fuel consumption, power and torque. The tests were performed following the ESC cycle and exploring the full load curve behavior with changes of the end of injection point, therefore altering the amount of fuel mass injected.