Tendo em vista o aumento considerável da poltúção do ar provocado em grande parte pela industrialização e o aumento da emissão de poluentes resultantes da queima de combustíveis fósseis por veículos automotores, o presente trabalho tem como objetivo melhorar a previsão e o entendimento da dispersão turbulenta atmosférica. Para tanto, apresenta-se, pela primeira vez, uma representação analít ica para a equação de advecção-difusão-reação tridimensional transiente, com perfil de vento e coeficientes de difusão tmbulenta dependentes da altura, que modelam a dispersão de poluentes na atmosfera. A solução da equação é obtida pela combinação do método GILTT ( Generalized Integral Laplace Transform Technique) com o método da Decomposição de Adomian modificado. Consideram-se dois casos para a aplicação do modelo: no primeiro modela-se a dispersão de um poluente secundário formado por uma reação fotoquímica e no segundo caso, utiliza-se o modelo para determinar o campo de concentração de um poluente que sofre perdas e ganhos devido a influência da radiação solar. Para poder realizar essas análises propôs-se uma parametrização para o termo de reação fotoquímica. São apresentados os resultados numéricos e estatísticos, comparandose com os dados da campanha experimental da Usina Termelétrica de Candiota e com os dados de medições realizadas pela Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler (FEPAM). / In view of the considerable increase of air pollution caused largely by industrialization and the increase of emission pollutants resulting from burning of fossil fuels by motor vehicles, the present work aims to improve the prediction and understanding of atmospheric turbu- lent dispersion. Therefore, is presented, for the rst time, an analytical representation to the transient three-dimensional advection-diffusion-reaction equation, with wind pro le and turbulent diffusion coefficients dependent of height, modeling the dispersion of pollutants in the atmosphere. The solution of the equation is obtained by combining of the GILTT method (Generalized Integral Laplace Transform Technique) with the modi ed Adomian Decomposition method. It is considered two cases for the application of the model: in the rst is modeled the dispersion of a secondary pollutant formed by a photochemical reaction, and in the second case the model is used to determine the concentration eld of a pollutant that suffers losses and gains due to the in uence of solar radiation. To realise these analisis a parameterization for the photochemical reaction term is proposed. Numerical and statistical results are presented, comparing with the experimental campaign data of the thermoelectric plant of Candiota and with data from measurements performed by the \Funda c~ao Estadual de Prote c~ao Ambiental Henrique Luiz Roessler" (FEPAM).

Em ambientes poluídos como a região metropolitana de São Paulo é imprescindível o conhecimento da natureza da poluição para que sejam estabelecidos procedimentos de minimização ou de controle das emissões. O estudo da poluição atmosférica já vem sendo realizado há muitos anos, sendo os componentes inorgânicos estudados a partir da determinação em amostras coletadas em filtros, soluções, entre outros meios. Neste trabalho é apresentado um método de determinação da razão isotópica de enxofre utilizando a técnica da Espectrometria de Massas com Plasma de Argônio como fonte de íons. O uso de um espectrômetro de massas de dupla focalização com fonte de íons por plasma de argônio, HR-ICPMS, o qual atinge resoluções (m/&#916;m) de até 8000, permitiu a resolução dos pfcoS dos isótopos 32S e 34S das interferência isobáricas mais comuns e/ou intensas, assim as medições foram realizadas utilizando-se diretamente as m/z dos isótopos do enxofre: A discriminação de massa foi avaliada analisando-se o material de referência NIST 8555 Sulfeto de Prata. A discriminação de massa em elementos leves como é o caso do enxofre é mais acentuada do que para os mais pesados. Assim, uma solução do material de referência era analisada a cada seqüência de 5 ou 6 soluções das amostras. A razão isotópica do enxofre foi determinada em amostras de ar atmosférico coletadas em Sâo Paulo, Ilha Rei George; na Península Antártica e diretamente do escapamento de um carro movido a gasolina e a diesel, utilizando-se um amostrador de grandes volumes e um conjunto de filtros composto de: um filtro de fibra de vidro para a coleta da fração grossa seguido de dois filtros de celulose impregnados com uma mistura de KOH e trietanolamina para a coleta do SO2 e sua oxidação a SO42-. Dois procedimentos de extração dos compostos de enxofre foram utilizados: uma somente com água e outra mais enérgica com ácido nítrico em forno de microondas. Os resultados obtidos indícaram que os dois procedimentos de extração resultam em soluções com composição isotópica diferentes. Além disso, a razão isotópica entre as soluções provenientes dos filtros de fibra de vidro e de celulose são também diferentes. Provavelmente, devido ao fracionamento existente em função da forma química do enxofre presente preferencialmente numa fração ou noutra. A análise quantitativa dos metais revelou uma presença de Fe em concentrações altas (5000-20000 ng/m3), enquanto que os demais (Mn, Cu, Cr, Ni, V, Sr, Cd, Co, Nd, Gd, Ir, Rh, Zr, Re e Ag) estavam presentes em concentrações mais baixas (< 300 ng/m3). Pelas características da amostragem, o Fe foi associado à ressuspensão do solo. O Nd, Gd, Ir, Rh, Re e Ag puderam ser tanto associados à ressuspensão do solo quanto à emissões por automóveis. O Mn, Cu, Cr, Ni, V e Sr foram associados à emissões devido à queima de combustíveis fósseis. / Polluted areas like the Great São Paulo nave a compltex pollution composition. The knowledge of this composition is essential in order to minimize or controt tne dífferent sources. Several atmospheric pollution studies have been done analyzing the inorganic fraction in samples collected in filters, solutions and other media. In this study, the sulfur isotopic ratio determination by using the mass spectrometry with an argon plasma as a source of ions is presented. A double focusing sector field mass spectrometer with an argon plasma, HR-ICPMS, was used. Since 8000 resolution (m/&#916;m} can be achieved, the 32S and 34S sulfur isotopes can be directly measured with no interferences from the common isobaric interferences (oxygen compounds). Tne isotopic ratio was determined in materials collected by using a high volume sampler. These samples were collected in São Paulo, in the King George Island; Antarctic and directly from the gases exhaust of agasoline and diesel vehicles. Two different filters were used : an external glass fiber filter was used to collect the gross fraction followed by two KOH-Triethanolamine impregnated cellulose filter to collect S)2. Two extraction procedures were used. The first one is an energetic extraction with nitric acid and micro-wave heating and the second one only with water being the soluble sulfur compounds extracted from the filters after had left 24 hours in a beaker with water. Mass discrimination was evaluated by analyzing the NlST 8555 Silver Sulphide Reference Material. As the mass discrimination is more prominent in light elements, the reference material solution was analyzed within a sequence of 5 or 6 samples. The results indicated dífferent isotopic ratio between the solutions obtained with these two extraction procedures. Different isotopic ratios were also observed in the sulfur isotopic composition in the gross and the fine fraction. This is probably due to different sulfur species present preferentially in a given fraction. The quantitative analyses of metals revealed a high Fe concentration (5000-20000 ng/m3) and lower concentrations (<300 ng/m3) to the others (Mn, Cu, Cr, Ní, V, Sr, Co, Co, Ncf, Go, Ir, Rh, Zr, Re and Ag). lron was associated to the soil dust. Neodymium, Gd, Ir, Rh, Re and Ag were associated to the soil dust and to the vehicles emissions. Manganese, Cu, Cr, Ni, V and Sr were associated to the vehicles emissions.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_Otavio_24_02_2006.pdf: 1994505 bytes, checksum: 978815cdba8a4a005797031ba816c752 (MD5) Previous issue date: 2006-02-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Parameters had been analyzed bioindicators as pH, acid ascorbic, index buffering capacity (BCI), activity of peroxidase, chlorophyll, A, B and &#946;-carotene in order to relate the level of estress of 02 plants species with the tropospheric ozone concentration ambient in the region of Grande Vitória (RGV). The studied species had been Licania tomentosa (Benth.) and Bauhínia forficata (Link.). The concentrations of the parameters had been compared bioindicators in leves of the species between quarters with considerable indices of pollution (Enseada do Suá, Laranjeiras, Ibes) and the Ecological Reserve of Duas Bocas, considered as free region of the load of pollutants. For the RGV the maximum values of ozone (O3) for the period of exposition of 4 hours are 140 &#956;g/m3, and are above of the minimum values considered by Stern et al (1984) that they cause injuries to the vegetal species as vegetables, orquídeas and tobacco (59 &#956;g/m3). 3 campaigns of analyses had been carried through biochemists (Outubro/Novembro/2003, Dezembro/2004 and Agosto/2005), where it was possible to verify the annual and seasonal influence of the stations of the year and ozone in the parameters biochemists. Ten different methodologies for the calculation of the ozone concentration had been implemented (average daily, average daily between 7:30h and 18:30h, daily average between 9:30h and 16:30h, horary mobile average for 4 hours of exposition, monthly average of the daily average, monthly average of the daily principle, SUM-0, AOT-40 and SUM-60, beyond the horary average). These methodologies can improve the answers on the impact of ozone in the alterations biochemists of vegetables. Moreover, the influence of the ground of the places in study was verified, carrying through an analysis of nutrients of soil in Dezembro/2003. Parameters bioindicators as pH, BCI, acid ascorbic, activity of peroxidase and total chlorophyll in the species Licania tomentosa and; pH, BCI, acid ascorbic, total chlorophyll and &#946;-carotene in the species Bauhínia forficata, constitute indicating potentials of estress caused for the pollution of air, especially for ozone. The horary mobile averages for 4 hours of exposition and the AOT-40 if relate as well as some alterations biochemists in the species. Both the species have presented sensitivity to the atmospheric pollution through alterations observed in different parameters biochemists for different ozone concentrations. / Foram analisados parâmetros bioindicadores como pH, ácido ascórbico, capacidade de tamponamento, atividade de peroxidase, clorofilas A, B e &#946;-caroteno, a fim de relacionar o nível de estresse de 02 espécies arbóreas com as concentração ambientais de ozônio troposférico na região da Grande Vitória (RGV). As espécies estudadas foram Licania tomentosa (Benth.) e Bauhínia forficata (Link.). Compararam-se as concentrações dos parâmetros bioindicadores nas folhas das espécies entre bairros com consideráveis índices de poluição (Enseada do Suá, Laranjeiras, Ibes) e a Reserva Ecológica de Duas Bocas, considerada como região livre da carga de poluentes. Para a RGV os valores máximos de ozônio (O3) para o período de exposição de 4 horas são de 140 &#956;g/m3, e estão acima dos valores mínimos propostos por Stern et al (1984) que causam injúrias às espécies vegetais como legumes, orquídeas e tabaco (59 &#956;g/m3). Foram realizadas 3 campanhas de análises bioquímicas (Outubro/Novembro/2003, Dezembro/2004 e Agosto/2005), onde foi possível verificar a influência anual e sazonal das estações do ano e do ozônio nos parâmetros bioquímicos. Dez metodologias diferentes para o cálculo da concentração de ozônio foram implementadas (média diária, média diária entre 7:30h e 18:30h, média diária entre 9:30h e 16:30h, média móvel para 4 horas de exposição, média mensal da média diária, média mensal da máxima diária, SUM-0, AOT-40 e SUM-60, além da média horária). Estas metodologias podem melhorar as respostas sobre o impacto do ozônio nas alterações bioquímicas dos vegetais. Além disso, foi verificada a influência do solo dos locais em estudo, realizando uma análise de nutrientes de solo em Dezembro/2003. Parâmetros bioindicadores como pH, BCI, ácido ascórbico, atividade de peroxidase e clorofilas totais na espécie Licania tomentosa e; pH, BCI, ácido ascórbico, clorofila total e &#946;-caroteno na espécie Bauhínia forficata, constituem potenciais indicadores de estresse causado pela poluição do ar, especialmente por ozônio. As médias móveis para 4 horas de exposição e o AOT-40 se relacionaram bem como algumas alterações bioquímicas nas espécies. Ambas as espécies têm apresentado sensibilidade à poluição atmosférica, através de alterações observadas em diferentes parâmetros bioquímicos para diferentes concentrações de ozônio.

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-25T11:32:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Um modelo para dispersão de poluentes na camada limite planetária com coeficientes de difusão dependentes da distância da fonte.pdf: 1813716 bytes, checksum: 2b7788e4583766741e3b5c4e7ae8da30 (MD5) / Approved for entry into archive by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-01-25T11:33:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Um modelo para dispersão de poluentes na camada limite planetária com coeficientes de difusão dependentes da distância da fonte.pdf: 1813716 bytes, checksum: 2b7788e4583766741e3b5c4e7ae8da30 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-25T11:33:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Um modelo para dispersão de poluentes na camada limite planetária com coeficientes de difusão dependentes da distância da fonte.pdf: 1813716 bytes, checksum: 2b7788e4583766741e3b5c4e7ae8da30 (MD5) Previous issue date: 2013-07-15 / Este trabalho apresenta a solução da equação da difusão-advecção bidimensional estacionária para simular a dispersão de poluentes na Camada Limite Planetária. A solução é obtida através do método ADMM (Analytical Dispersion Multilayer Model) e da técnica de inversão numérica utilizando o algoritmo de Fixed Talbot. A validação da solução é comprovada, mediante os parâmetros estatísticos, através do confrontamento das concentrações calculadas a partir do modelo com as obtidas experimentalmente pelo experimento de Prairie Grass. Para a determinação das concentrações utiliza-se o perfil do vento segundo o modelo de similaridade de Monin-Obukhov e os parâmetros de turbulência com dependência da distância longitudinal da fonte e da altura vertical, considerando a componente vertical do espectro Euleriano e de acordo com o modelo sugerido por Hɸjstrup que divide os espectros em alta e baixa frequência. Para efeito comparativo utiliza-se um coeficiente de difusão para grandes tempos de difusão. Os melhores resultados foram alcançados com a utilização dos coeficientes de difusão considerando a distância longitudinal da fonte e a altura vertical. / This work presents the solution of two-dimensional advection-diffusion equation stationary to simulate the dispersion of pollutants in the Planetary Boundary Layer. The solution is obtained through the ADMM method (Analytical Multilayer Dispersion Model) and the numerical inversion technique using the algorithm Fixed Talbot. Validation of the solution is proven, statistical parameters, through the confrontation of the concentrations calculated from the model with those obtained experimentally by the Experiment of Prairie Grass. For the determination of the concentration profile of the wind the form of Monin-Obukhov similarity and turbulence parameters with longitudinal distance dependence of source and of vertical height, considering the vertical component of the Eulerian spectrum and according to the model proposed by Hɸjstrup that divides the high and low frequency spectra. To use the comparative effect diffusion coefficient for large diffusion times according. The best results were achieved with the use of diffusion coefficients considering the longitudinal distance from the source and the vertical height.

Introdução: As análises de controle ambiental de ar atmosférico são realizadas caracterizando principalmente a parte química dos aerossóis. Boa parte dos aerossóis são partículas vivas ou fragmentos de micro-organismos que utilizam o ar como veículo de dispersão. A natureza dessas biopartículas é diversa, podendo conter vírus, protozoários, bactérias, fungos e outros. Os fungos dispersos no ar são chamados de anemófilos. Como as informações sobre os anemófilos da cidade de São Paulo ainda são escassas, se faz necessário fazer um levantamento destes micro-organismos e suas relações com as condições atmosféricas e os poluentes presentes no ar, permitindo adicionar informações que poderão ser úteis para os modelos climáticos e de saúde, além de poder auxiliar novos estudos na área da epidemiologia ambiental, talvez como biomarcadores de poluição. Objetivo: Analisar a frequência de diferentes gêneros fúngicos na atmosfera da região metropolitana de São Paulo e correlacionar com as condições atmosféricas e os poluentes circulantes. Materiais e Métodos: A concentração de fungos e bactérias foi analisada no ar atmosférico de São Paulo em quatro pontos, três na cidade de São Paulo, sendo um no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas situado na Cidade Universitária, dois no bairro Cerqueira César distintos pela altitude (andar térreo e 23º andar) e na cidade de Ibiúna, no Bairro Votorantim. Os dados sobre os poluentes foram obtidos na Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb) e das condições atmosféricas foram obtidos no banco de dados do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento do país (INMET). Durante as coletas utilizamos impactadores de ar. Foram coletadas 736 amostras, durante seis anos. Após as coletas, foi feita a análise da concentração de fungos e bactérias. Após crescimento, uma colônia de cada gênero por dia de coleta/ponto foi enviada para identificação, totalizando 1630 isolados. Durante o processo de identificação de gênero foram utilizadas características fenotípicas e as espécies do gênero Aspergillus foram identificadas pelo sistema Maldi-tof. Resultados: De acordo com os resultados obtidos, as condições meteorológicas da cidade de São Paulo influenciam diretamente na concentração de fungos dispersos no ar. A diversidade fúngica variou com a região estudada. Discussão: É difícil avaliar a importância individual de cada componente do ar devido à natureza dinâmica da atmosfera. O que se sabe é que as investigações sobre bioaerossóis fúngicos e a atenção que tem sido dada às suas relações com as condições atmosféricas e a poluição são escassas. Com os resultados obtidos foi verificado que a concentração de fungos se modifica de acordo com as condições ambientais levando a crer que eles podem ser utilizados como bioindicadores de poluição. Conclusão: Como os fungos presentes no ar atmosférico são sensíveis às condições atmosféricas e à exposição a poluentes, eles podem ser utilizados como marcadores de poluição, seu monitoramento associado ao controle de poluentes e condições atmosféricas fortalece as pesquisas relacionadas ao ar atmosférico. / Introduction: Atmospheric air environmental control analyzes are carried out mainly characterizing the chemical part of the aerosols. Much of the aerosols are live particles or fragments of microorganisms that use air as the dispersing vehicle. The nature of these bioparticles is diverse and may contain viruses, protozoa, bacteria, fungi and others. Fungi dispersed in the air are called anemophils. As the information about anemophils in the city of São Paulo is still scarce, it is necessary to survey these microorganisms and their relationships with atmospheric conditions and pollutants present in the air, allowing the addition of information that may be useful for climate models and health, in addition to being able to support new studies in the area of environmental epidemiology, perhaps as biomarkers of pollution. Objective: To analyze the frequency of different fungal genera in the atmosphere of the metropolitan region of São Paulo and to correlate with atmospheric conditions and circulating pollutants. Materials and Methods: The concentration of fungi and bacteria was analyzed in the air of São Paulo in four points, three in the city of São Paulo, one in the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences located in the University City, two in the district of Cerqueira César distinguished by altitude (ground floor and 23rd floor) and in the city of Ibiúna, Votorantim District. Data on the pollutants were obtained from Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb) and the weather conditions were obtained from the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply (INMET) database. During the collection, we use air impactors. A total of 736 samples were collected for six years. After collection, the concentration of fungi and bacteria was analyzed. After growth, a colony of each genus per day of collection/point was sent for identification, totaling 1630 isolates. During the process of genus identification, phenotypic characteristics were used and the species of the genus Aspergillus were identified by the Maldi-tof system. Results: According to the results obtained, the meteorological conditions of the city of São Paulo directly influence the concentration of fungi dispersed in the air. Fungal diversity varied with the studied region. Discussion: It is difficult to assess the individual importance of each component of air due to the dynamic nature of the atmosphere. What is known is that research on fungal bioaerosols and the attention paid to its relations with weather and pollution are scarce. With the results obtained, it was verified that the fungi concentration modifies according to the environmental conditions leading to the belief that they can be used as bioindicators of pollution. Conclusion: As fungi present in atmospheric air are sensitive to atmospheric conditions and exposure to pollutants, they can be used as pollution markers; their monitoring associated with pollutant control and atmospheric conditions strengthens atmospheric air-related research.

A precipitação atmosférica é considerada um importante processo de remoção de poluentes da atmosfera. A caracterização química desta matriz ambiental pode indicar a presença de espécies inorgânicas proveniente de fontes naturais e antrópicas de uma determinada região. O presente trabalho foi realizado em três locais da Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), no Sul do Brasil: Porto Alegre, Canoas e Sapucaia do Sul. Onde o crescimento das atividades urbano-industriais tem provocado um significativo aumento das emissões de poluentes para a atmosfera. A análise da caracterização química da precipitação úmida foi determinada por diferentes técnicas quantitativas: íons maiores por cromatografia iônica, elementos metálicos (Espectrometria de Emissão por Plasma - ICP/AES), razões isotópicas de Pb, Difratometria de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com sistema EDS (Energy Dispersive Sistem). Além disso, foi realizado também um biomonitoramento com a espécie Lolium multiflorum Lam. Gramineae, somente para 2007, a fim de relacionar estes resultados com os dados dos parâmetros químicos da precipitação úmida da região estudada. Nesta parte do presente estudo foi selecionado um local controle, em Porto Alegre. Os resultados da integração dos dados do biomonitoramento com os dados de precipitação úmida mostraram que os íons Cl-, Na+, SO4 2-, NH4 + e Ca2+ apresentaram as maiores taxas de deposição, o que representou um elevado fator de enriquecimento para os íons Ca2+, K+ e SO4 2-. Os elementos metálicos Zn, Fe e Mn apresentam as maiores taxas de deposição na maioria dos meses estudados. Os parâmetros que avaliaram o biomonitoramento, atividade da enzima nitrato redutase, teor de enxofre e acúmulo de metais na área foliar da espécie Lolium multiflorum, mostraram-se mais significativos nas estações de amostragens Sapucaia e Canoas. A análise de cluster foi aplicada para integrar os resultados do biomonitoramento e da precipitação úmida, indicando a formação de dois agrupamentos distintos: Cluster 1 identificou os meses menos chuvosos e locais de exposição que não apresentaram valores elevados das variáveis analisadas, tanto no biomonitoramento como na precipitação úmida, incluindo a estação Porto Alegre/Controle. Entretanto, o cluster 2 caracterizou-se pela correlação entre os meses que mostraram as maiores taxas de pluviometria, o maior acúmulo de elementos metálicos e o mais elevado teor de enxofre na espécie de L. multiflorum, e as maiores taxas de deposição de elementos metálicos e íons maiores nas amostras de precipitação úmida da região estudada. A precipitação atmosférica de uma determinada região pode indicar alterações em bioindicadores acumulativos, principalmente para elementos metálicos, como a espécie L. multiflorum. Os resultados da composição química da precipitação úmida dos locais estudados, durante o período de 2005 a 2007, apresentaram como íons predominantes NH4 +, SO4 2- e Ca2+. O pH apresentou um valor médio de 5,97 +/- 0,5. Foram identificadas origens naturais e antrópicas na região estudada, através da aplicação de análises estatísticas multivariadas. Observam-se como fontes naturais aerossóis marinhos (Na+, Cl- e Mg2+) e partículas da crosta terrestre (Ca2+ e Mn). E a origem antrópica foi identificada pela presença de NO3 -, SO4 2-, NH4 +, Fe, Cu e Ni, e em menor proporção H+ e F- , proveniente de atividades industriais como refino de petróleo, siderurgia, fertilizantes, termoelétricas e também emissões veiculares. O predomínio da contribuição antrópica proveniente de emissões veiculares e de atividades siderúrgicas, presentes na região estudada, pode ser identificado pelas assinaturas isotópicas de 208Pb/207Pb e 206Pb/207Pb analisadas na precipitação úmida e material particulado suspenso da RMPA. Outra parte importante do presente trabalho foi à aplicação de modelos numéricos no estudo dos processos de remoção de SO4 2- que podem ocorrer dentro e abaixo da nuvem na região estudada. Foram aplicados dois modelos, o BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) para simular a estrutura vertical das nuvens e o modelo de remoção B. V. 2 (Below-Cloud Beheng, versão 2) para calcular as concentrações de SO2 e SO4 2- que podem ocorrer na remoção úmida dentro (rainout) e abaixo da nuvem (washout). As concentrações de SO4 2- medidas experimentalmente na precipitação úmida e a concentração de SO2 no ar foram utilizadas como dados na modelagem. Os resultados modelados para a remoção de SO4 2- demostraram uma boa concordância (r=0,73) com os valores observados experimentalmente na precipitação úmida dos locais estudados. E também foi observada uma predominância dos processos de remoção que ocorrem dentro da nuvem como sendo os responsáveis por cerca de 70 a 90% da concentração de SO4 2- encontrada na água de chuva, sendo corroborados por dados encontrados na literatura. / The atmospheric precipitation is considered one of the most important scavenging processes of pollutants from the atmosphere. The chemical characterization of this environmental matrix may indicate the presence of inorganic species from natural and anthropogenic sources in a determined region. This study was conducted in three cities in the Metropolitan Area of Porto Alegre (MAPA), in southern Brazil: Porto Alegre, Canoas and Sapucaia do Sul. The growth of urban-industrial activities in this region has caused a significant increase in emissions of pollutants to the atmosphere. The analysis of the chemical characterization of wet precipitation was determined by different quantitative techniques: major ions by ion chromatography, metallic elements (by Inductively Coupled Plasma - ICP/AES), Pb stable isotope ratio, X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), with EDS (Energy Dispersive System). Moreover, a biomonitoring with Lolium multiflorum Lam Gramineae species has been realized for 2007 in order to relate these results to data from chemical parameters of wet precipitation in the region studied. For this part of the study a control site was selected in Porto Alegre. The results of the integration of data from biomonitoring with wet precipitation data showed that the ions Cl-, Na+, SO4 2-, NH4 + and Ca2+ had the highest rates of deposition, which represented a high enrichment factor for the ions Ca2+, K+ and SO4 2-. The metallic elements Zn, Fe and Mn have the highest rates of deposition in most of the months studied. The parameters evaluating the biomonitoring, activity of the enzyme nitrate reductase, sulfur and accumulation of metals in leaf samplers of L. multiflorum, were more significant in the sampling stations Sapucaia and Canoas. The cluster analysis was applied to integrate the results of biomonitoring and wet precipitation, indicating the formation of two distinct groups: Cluster 1 identified the less rainy months and sites of exposure that did not show high values of variables, both in biomonitoring and in wet precipitation, including the station Porto Alegre/Control. However, the cluster 2 was characterized by the correlation between the months that showed the highest rates of rainfall, the largest accumulation of metallic elements and high sulfur content in the species of L. multiflorum, and higher deposition rates of metallic elements and major ions in samples of wet precipitation in the region studied. It was shown that the atmospheric precipitation in a region may indicate changes in accumulative bioindicators, especially for metallic elements, such as species L. multiflorum. The results of the chemical composition of wet precipitation at the studied sites during the period 2005 to 2007 presented as predominant ions NH4 +, SO4 2- and Ca 2+. The pH presented an average of 5.97 ± 0.5. Natural and anthropogenic sources in the studied region were identified by the application of multivariate statistical analysis. As natural sources from marine aerosols observes Na+, Cl- and Mg2+ as well as Ca2+ and Mn for soil of origin respectively. The anthropogenic sources were identified by the presence of NO3 -,SO4 2-, NH4 +, Fe, Cu and Ni and to a lesser extent H+ and F-, from industrial activities as oil refinery, steel production, fertilizers, coal-fired power plants and vehicular emissions. The dominance of the anthropogenic emissions from vehicles and industrial activities, present in the studied region, can be identified by the isotopic signatures of 208Pb/207Pb and 206Pb/207Pb analyzed in wet precipitation and suspended particulate material of the MAPA. Another essential part of this work is characterized by the application of numerical models in the study the scavenging processes of SO4 2- that can occur in-cloud and below-cloud in the region studied. Two models were applied: The BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modeling System) to simulate cloud vertical structure and model B. V. 2 (Below-Cloud Beheng, version 2) to calculate the concentrations of SO2 and SO4 2- that occur in-cloud and below-cloud in the event of rainfall. The experimentally observed concentrations of SO4 2- in wet precipitation and concentration of SO2 in the air were used as modeling data. The modeled results for the removal of SO4 2- showed a good correlation (r = 0.73) with the experimentally observed values of wet precipitation in the studied sites. There was also a predominance of in-cloud scavenging processes responsible for about 70 to 90% of the concentration of sulfate in rainwater, corroborating data in the literature.

O objetivo principal desta dissertação foi analisar a relação existente entre os eventos de poluição, causados por CO, PM10, NO2, SO2 e O3 – incluindo as variáveis meteorológicas, tais como temperatura e umidade relativa, dentre outras – e seus efeitos sobre a saúde humana. Conceitos microeconômicos foram usados, no intuito de discutir-se, principalmente sobre o papel do Estado/mercados na problemática ambiental, quais sejam: bens públicos, externalidades, ótimo de Pareto, taxas pigouvianas e o teorema de Coase. Estes conceitos permitiram fazer a ponte entre dois capítulos essenciais para a estruturação da dissertação, isto é, economia da saúde e a economia do meio ambiente, respectivamente, ao investigar a existência de causa/efeito entre poluição e saúde. Fizemos uma breve introdução sobre o que é a atmosfera, para depois investigarmos como tais poluentes agem sobre o meio ambiente, e quais as suas relações com o fenômeno das mudanças climáticas e a chuva ácida. No capítulo sobre a economia da saúde fizemos uma perspectiva história e breve discussão sobre os principais instrumentos da avaliação econômica, quais sejam: custo-benefício, custoefetividade, custo-utilidade e custo-minimização. O debate entre a economia da saúde e economia do meio ambiente permitiu que fizéssemos a introdução de um novo conceito, o que chamamos de Economia da Saúde Ambiental, no qual discutimos sobre os padrões e índices de qualidade ambiental, e alguns estudos que investigam a relação entre poluição e doenças respiratórias. Desta forma, elaborou-se um problema que englobasse tanto as dimensões da economia da saúde, quanto às dimensões da economia do meio ambiente e um modelo de regressão binomial negativo que permitiu observar a correlação existente entre poluição e saúde humana. / The main objective of this thesis was to analyze the relationship between pollution events caused by CO, PM10, NO2, SO2, and O3 - including meteorological variables such as temperature and humidity, among others - and their effects on human health. Microeconomic concepts were used in order to discuss mainly about the role of State/markets in environmental issues, namely: public goods, externalities, Pareto optimality, Pigouvian rates and Coase´s theorem. These concepts have enabled a bridge between two key chapters in the structuring of the thesis, ie, health economics and environment economics, respectively, to investigate the existence of cause/effect relationship between pollution and health. We made a brief introduction about what is the atmosphere, and then investigate how such pollutants act on the environment and its relationship with the phenomenon of climate change and acid rain. In the chapter on health economics we did a historical and a brief discussion of the main tools of economic evaluation, namely: cost-benefit, cost-effectiveness, cost-utility and costminimization. The debate between health economics and environment economics allowed us to introduce a new concept, what we call Environmental Health Economics, where we discussed the standards and levels of environmental quality, and some studies investigating the relationship between pollution and respiratory diseases. Thus we, produced a problem that encompasses both dimensions of health economics, about the size of the economy of the environment, and a model of negative binomial regression that allowed us to observe the correlation between pollution and human health.

Tendo em vista o aumento considerável da poltúção do ar provocado em grande parte pela industrialização e o aumento da emissão de poluentes resultantes da queima de combustíveis fósseis por veículos automotores, o presente trabalho tem como objetivo melhorar a previsão e o entendimento da dispersão turbulenta atmosférica. Para tanto, apresenta-se, pela primeira vez, uma representação analít ica para a equação de advecção-difusão-reação tridimensional transiente, com perfil de vento e coeficientes de difusão tmbulenta dependentes da altura, que modelam a dispersão de poluentes na atmosfera. A solução da equação é obtida pela combinação do método GILTT ( Generalized Integral Laplace Transform Technique) com o método da Decomposição de Adomian modificado. Consideram-se dois casos para a aplicação do modelo: no primeiro modela-se a dispersão de um poluente secundário formado por uma reação fotoquímica e no segundo caso, utiliza-se o modelo para determinar o campo de concentração de um poluente que sofre perdas e ganhos devido a influência da radiação solar. Para poder realizar essas análises propôs-se uma parametrização para o termo de reação fotoquímica. São apresentados os resultados numéricos e estatísticos, comparandose com os dados da campanha experimental da Usina Termelétrica de Candiota e com os dados de medições realizadas pela Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler (FEPAM). / In view of the considerable increase of air pollution caused largely by industrialization and the increase of emission pollutants resulting from burning of fossil fuels by motor vehicles, the present work aims to improve the prediction and understanding of atmospheric turbu- lent dispersion. Therefore, is presented, for the rst time, an analytical representation to the transient three-dimensional advection-diffusion-reaction equation, with wind pro le and turbulent diffusion coefficients dependent of height, modeling the dispersion of pollutants in the atmosphere. The solution of the equation is obtained by combining of the GILTT method (Generalized Integral Laplace Transform Technique) with the modi ed Adomian Decomposition method. It is considered two cases for the application of the model: in the rst is modeled the dispersion of a secondary pollutant formed by a photochemical reaction, and in the second case the model is used to determine the concentration eld of a pollutant that suffers losses and gains due to the in uence of solar radiation. To realise these analisis a parameterization for the photochemical reaction term is proposed. Numerical and statistical results are presented, comparing with the experimental campaign data of the thermoelectric plant of Candiota and with data from measurements performed by the \Funda c~ao Estadual de Prote c~ao Ambiental Henrique Luiz Roessler" (FEPAM).

Poluentes atmosféricos como nanopartículas (N), black carbon (BC) e compostos orgânicos voláteis (COVs) são de importante compreensão para a saúde infantil devido às suas propriedades cancerígenas (N, COVs e BC), bem como podem ser causados ou intensificados sintomas irritativos (COVs e BC), cefaleia, asma, doenças pulmonares e cardíacas (BC). As partículas muito pequenas (N) ainda podem atingir os sistemas cardiovascular e cerebrovascular, e até mesmo prejudicar o desempenho escolar e cognitivo das crianças. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a qualidade do ar indoor (sala de aula) e outdoor (portão de acesso) em escolas, onde as crianças permanecem expostas aos poluentes por um longo período, e comparar os níveis entre os ambientes. Para isso, selecionamos duas escolas da Região Metropolitana de Porto Alegre – RMPA: uma em área urbana (Canoas); e outra em área rural (Nova Santa Rita); nas quais foram realizadas 11 campanhas quinzenais de amostragem dos poluentes atmosféricos estudados entre julho e dezembro de 2016. Em complemento, foram medidos NOx, NO2, NO e O3 e variáveis meteorológicas (temperatura, umidade relativa, radiação solar e velocidade do vento) coletados na RMPA. Foram aplicadas técnicas de sensoriamento remoto para a obtenção de imagens dos filtros de BC através de MEV. Os resultados apontam que no ambiente externo - outdoor da escola urbana os níveis máximos de BC e N ocorreram nas horas de rush, devido aos altos níveis das emissões veiculares. Na escola de Nova Santa Rita os níveis de BC e N foram ligeiramente mais baixos, possivelmente por ser um ambiente com pouca influência de fontes de emissão veicular. Por outro lado, os COVs apresentaram maiores concentrações no ambiente interior - indoor das duas escolas, as fontes de emissão destes se encontram dentro das salas de aula e não estão relacionadas com as fontes externas, ou seja, a geração dos COVs é independente de ter fontes de poluição urbana ou rural. Os níveis de BC em área urbana são regidos por fontes de emissões veiculares (outdoor), as quais são facilmente transferidas para o ar indoor, para onde podem carregar consigo outras partículas (contendo, por ex., Fe); além disso, sua dispersão é dificultada em dias frios e com menor velocidade do vento. Enquanto isso, as concentrações de COVs e N são determinadas por uma influência combinada de fontes de emissão, processos secundários de formação e meteorologia, refletindo em maior sensibilidade sob diferentes condições atmosféricas tanto outdoor quanto indoor nas áreas urbana e rural. Importa ressaltar que os dirigentes de escolas rurais devem estar atentos quanto aos níveis de COVs nas salas de aula; enquanto as escolas de centros urbanos devem triplicar a atenção, pois além de COVs há concentrações expressivas de N e BC decorrentes de emissões veiculares, principalmente nas horas de rush que coincidem com o início e fim das aulas, quando as crianças permanecem no outdoor diretamente expostas à poluição veicular. / Air pollutants as nanoparticles (N), black carbon (BC) and volatile organic compounds (VOCs) may have short and long-term adverse health effects, especially when it comes to children’s health. These pollutants are known to cause cancer and other health effects may include also eye, nose and throat irritation (VOCs and BC), headaches, asthma, pulmonary and cardiovascular diseases (BC). Air-pollution-sized nanoparticles (N) can also affect cerebrovascular system. It can negatively affect students’ learning and children’s cognition. The aim of this study was to verify and compare the indoor (classrooms) and outdoor (access gates) air quality in different schools, where the children remain exposed to air pollutants for long hours per day. Two schools in different areas of Porto Alegre Metropolitan Region (RMPA) were chosen: the first one in an urban area (Canoas) and the second one in a rural area (Nova Santa Rita). Eleven fortnightly samplings were conducted to evaluate N, BC and VOCs levels between July 2016 and December 2016. We also used data of gaseous pollutants (O3, NOx, NO2, and NO) and meteorological data (temperature, relative humidity, solar radiation and wind speed) collected in the same area. Remote sensing techniques and a scanning electron microscope (SEM) were used to obtain images of the black carbon filters. In the outdoor site of the urban school, the maximum levels of BC and N were registered in the rush hours due to a high level of vehicular carbon emissions. The lower levels of BC and N in Nova Santa Rita were attributed to the fact the school is located in a rural area, which assumes a less impacted environment. Nevertheless, this study indicates that these compounds are generated during the classroom activities, since the VOCs levels were higher in the two schools indoor sites. The black carbon particles in the urban area come from vehicle emissions (outdoor) and are easily transferred to the school indoor areas. These emissions can also carry other particles (e.g., Fe) and its dispersion can be hampered in cold days with low wind speed. VOCs and N concentrations are site-independent compounds influenced by several emission sources, reactions of primary pollutants and meteorology. It causes them to reflect with a high sensibility in different atmospheric conditions both in urban and rural areas (indoor and outdoor). We would like to emphasize that both rural and urban schools managers should be aware of the risks involving air pollutants in the classroom (especially VOCs). Urban schools boards should also remain vigilant on the expressive concentrations of N and BC near their access gates, arising from vehicle carbon emissions, which represents a risk for the children’s health.

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Benzeno, tolueno, etilbenzeno, e os xilenos (o+m+p) - mais conhecidos pela sigla BTEX são poluentes predominantemente emitidos pela frota veicular e apresentam impacto nocivo à saúde humana, pois são bastante tóxicos e, no caso do benzeno, apresenta potencial carcinogênico. Adicionalmente, estes monoaromáticos são considerados importantes precursores na formação do ozônio troposférico. Apesar disso, poucos estudos sobre os níveis de BTEX em atmosferas urbanas têm sido realizados no Brasil. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo sobre os níveis de BTEX em áreas urbanas na cidade de Salvador-BA, utilizando amostragem passiva, visando o diagnóstico da qualidade do ar com baixo custo. Foram utilizados amostradores passivos difusivos da marca Radiello® contendo carvão ativado como adsorvente, que foram expostos durante 14 dias em períodos chuvoso e seco. Os compostos BTEX adsorvidos foram extraídos com 1,0 mL de dissulfeto de carbono (CS2), em banho de ultrassom com água gelada a 15 °C durante 10 min com agitação manual a cada 2 min, sendo posteriormente determinados por cromatografia a gás com detecção por ionização em chama. O método cromatográfico foi validado através da avaliação dos seguintes parâmetros: seletividade, linearidade, precisão, exatidão, limites de detecção e de quantificação e robustez. As concentrações de BTEX apresentaram pouca variação em função do efeito sazonal e encontraram-se na faixa de 0,46-3,47 μg m-3 para benzeno, 0,49- 4,51 μg m-3 para tolueno, 0,42-1,72 μg m-3 para etilbenzeno, 0,25-1,79 μg m-3 para m,p-xileno e 0,39-1,07 μg m-3 para o-xileno. Algumas razões de diagnóstico e análises de correlações entre os BTEX foram utilizadas para a identificação da origem das emissões e com base nos resultados, foi possível inferir que as regiões de estudo são influenciadas principalmente pelas emissões veiculares. Através da avaliação do potencial de formação de ozônio, verificou-se que m,p-xileno e tolueno são responsáveis por aproximadamente 75% de todo o ozônio produzido, a partir de reações envolvendo os compostos BTEX, no período chuvoso. Para a avaliação das relações entre as concentrações de BTEX, parâmetros meteorológicos e concentrações de poluentes convencionais foram realizadas análises de componentes principais e de agrupamento hierárquico, além da matriz de correlação linear, as quais demonstraram que, de maneira geral, nos locais de monitoramento existem correlações e similaridades significativas entre as concentrações dos poluentes, indicando que eles são provenientes da mesma fonte de emissão, além de algumas correlações importantes entre BTEX e parâmetros meteorológicos. / The increasing urbanization rates, the public policy deficiency of public transportation, in addition to the incentives for production and purchase of vehicles in the country have been resulting in a significant growth in the individual usage of vehicles, increasing the demand for fuel consumption, consequently leading to a gradual increase in the emission rate of air pollutants. Benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (o + m + p) - better known by the acronym BTEX are pollutants predominantly released by the vehicle fleet and have harmful impact on human health, as they are quite toxic and in, the case of benzene, has carcinogenic potential. Additionally, these monoaromatics are considered important precursors in the formation of tropospheric ozone. Nevertheless, few studies on the BTEX levels in urban atmospheres have been made in Brazil. This work aimed to conduct a study on the BTEX levels in urban areas in the city of Salvador, Bahia, using passive sampling, for the diagnosis of air quality at low cost. Diffusive Passive samplers of Radiello® brand containing activated carbon as adsorbent, which were exposed for 14 days in rainy and dry seasons were used. The adsorbed BTEX compounds were extracted with 1.0 mL of carbon disulfide (CS2) in ultrasonic bath with ice water at 15 ° C for 10 min with manual stirring every 2 min, subsequently determined by gas chromatography with flame ionization detection (FID). The chromatographic method was validated by evaluating the following parameters: selectivity, linearity, precision, accuracy, detection and quantification limits and robustness. The BTEX concentrations show little variation due to seasonal effects and were showed in the range of 0.46 to 3.47 μg m-3 for benzene, 0.49 to 4.51 μg m-3 for toluene, 0.42 -1.72 μg m-3 to ethylbenzene, 0.25 to 1.79 μg m-3 to m, p-xylene and from 0.39 to 1.07 μg m-3 for o-xylene. Some reasons for diagnosis and analysis of correlations between BTEX were used to identify the source of emissions and based on the results, it was possible to infer that the regions of study are mainly influenced by vehicle emissions. By evaluating the ozone forming potential, it was found that m, p-xylene and toluene are responsible for approximately 75% of all the ozone produced from reactions involving BTEX compounds in the rainy season. For the evaluation of the relationship between the concentrations of BTEX, meteorological parameters and concentrations of conventional pollutants, principal component analysis and hierarchical clustering were carried out, beyond the linear correlation matrix, which showed that, in general, there exist correlations and significant similarities between the concentrations of pollutants at the monitoring sites, indicating that they come from the same emission source, as well as some important correlations between BTEX and meteorological paramete