A poluição do ar causa um dos impactos ambientais mais significativos e seus efeitos afetam em diversas formas a saúde humana, os ecossistemas, os materiais e as condições climáticas globais. Sabendo-se que a composição do material particulado ainda é bastante desconhecida no Brasil e que regiões com diferentes características sociais, culturais e econômicas além de geográficas emitem poluentes para a atmosfera com diferenças qualitativas e quantitativas, este trabalho teve como objetivo principal determinar na fase particulada, n-alcanos e HPAs por cromatografia a gás com detecção por ionização em chama (CG-DIC); n-alcanais e n-alcanonas por cromatografia a gás com detecção por espectrometria de massas (CG/EM). Também foram investigados a influência das queimadas provenientes do plantio da cana-deaçúcar e o transporte de poluentes através do modelo de trajetória de chegada de massas de ar. Amostras de material particulado (MP10) foram coletadas no estado de São Paulo (Brasil): (i) Cidade Universitária - SPA, área urbana com tráfego intenso de veículos leves e pesados, (ii) ESALQ - PRB, região impactada pela atividade agrícola e queima da cana-de-açúcar, (iii) Núcleo Florestal Santa Virgínia - MAT, uma região com baixo impacto antrópico. A concentração de MP10 e as trajetórias de chegada de massas de ar mostraram que os sítios SPA e MAT recebem influências da região de queima de biomassa. Estas concentrações médias ultrapassaram os níveis diários recomendados pela OMS (MP10 = 50 µg m-3), apesar de estarem dentro dos limites da legislação brasileira (MP10 = 150 µg m-3) para o padrão diário. Para avaliar as possíveis fontes de emissão de alguns compostos orgânicos foram calculados alguns índices que forneceram as seguintes informações sobre os sítios de estudo: o sítio SPA apresentou influência antrópica embora também tenha apresentado contribuição biogênica por localizar-se dentro da Cidade Universitária, local próximo a uma pequena área verde; o sítio PRB apresentou índices encontrados em sítios urbanos e florestais e suas emissões estiveram associadas a fatores antrópicos como, emissões veiculares, atividade industrial, queima de biomassa e principalmente a combustão de carvão, que esteve presente apenas nas amostras de PRB. O sítio MAT apresentou uma contribuição predominantemente de origem biogênica aproximando-se aos índices de regiões florestais previamente estudadas. Apesar de ser um sítio com baixa influência antrópica, MAT sofreu influência do transporte de massa, emissões veiculares e das queimadas ocorridas no norte nordeste do estado de São Paulo. As concentrações de n-alcanais encontradas em MAT são comparáveis a resultados obtidos em regiões marinhas, sendo possível que os n-alcanais determinados tenham a mesma origem, devido à proximidade do sítio ao oceano. Os sítios SPA e PRB apresentaram valores de concentração de n-alcanonas superiores a MAT, sugerindo que estes compostos são principalmente formados em áreas urbanas. / Air pollution causes one of the most significant environmental impacts and its effects impact the human health, ecosystems, materials and the global climatic conditions. The composition of the particulate material collected in Brazilian sites is still unknown and regions with social, cultural and economic differences, as well as geographical characteristics, emit pollutants into the atmosphere with qualitative and quantitative differences. This study aimed to determine in the particulate phase, nalkanes and PAHs by gas chromatography with flame ionization detection (GC-FID) and n-alkanals and n-alkanones by gas chromatography with mass spectrometry detection (GC/MS). The influence of the sugarcane burning and the transport of pollutants were studied using the air masses trajectories. Samples of particulate matter (PM10) were collected at sites in São Paulo State (Brazil): (i) SPA, urban area with traffic of heavy and light vehicles, (ii) PRB, site impacted by agricultural and sugarcane burning activities, (iii) MAT, a forest site with low anthropogenic impact. The concentration of PM10 and the trajectories of air mass showed that the sites SPA and MAT are influenced by regional biomass burning. The PM10 concentrations exceeded the levels recommended by the World Health Organization (PM10 = 50 µm m-3), although being within the limits of the brazilian legislation (PM10 = 150 µm m-3) for the daily pattern. According to some diagnostic ratios used to evaluate the possible emissions sources of organic compounds, the SPA site presented anthropogenic and biogenic influences; PRB site presented mixed (urban and forest) influences associated to anthropogenic activities, such as vehicular emissions, industrial activity, biomass burning and mainly coal burning (only in PRB samples). MAT site presented predominantly biogenic contribution, similar a others forest sites in the world, although influenced by transport of air masses (observed by air mass trajectories), vehicle emissions and sugarcane burning occurred in the Sao Paulo State. MAT site presented n-alkanals concentrations found at marine areas suggesting contribution from ocean. SPA and PRB sites showed concentrations of n-alkanones higher than those found at MAT site, suggesting that these compounds are mainly formed in urban areas.

Depois dos hidrocarbonetos, os aldeídos de baixa massa molar são os mais abundantes dos gases orgânicos encontrados na atmosfera. Os aldeídos provêm de diversas fontes como as atividades industriais, incompleta combustão de combustível fóssil e biomassa e como resultado de reações fotoquímicas na atmosfera. Os aldeídos são potentes precursores de importantes oxidantes como o nitrato de peroxiacetila (PAN) e ozônio. Eles são reconhecidamente irritante dos olhos e trato respiratório, além de possuir características mutagênicas e carcinogênicas em animais. Considerando o impacto toxicológico e ambiental destes compostos, a prevenção e controle dos aldeídos requerem o uso de novas e versáteis metodologias analíticas. Neste sentido, a eletroforese capilar tem mostrado ser uma técnica alternativa para a análise de aldeídos em amostras ambientais. Este trabalho descreve diferentes metodologias desenvolvidas, em eletroforese capilar, para a separação e análise de aldeídos em amostras de ar (indoor, outdoor) e emissão veicular. As metodologias incluem a separação dos adutos aniônicos bissulfito-aldeído e das hidrazonas aniônicas formadas a partir da reação dos aldeídos com dansilhidrazina (DNSH) e ácido 4-hidrazino benzóico (HBA) por eletroforese capilar em solução livre (free solution capillary electrophoresis, FSCE), bem como a separação das hidrazonas formadas a partir da reação dos aldeídos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNFH) e 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona (MBTH), utilizando a cromatografia eletrocinética micelar (micellar electrokinetic chromatography, MEKC) . As metodologias foram comparadas em termos de sensibilidade, limite de detecção, procedimento de amostragem, necessidade de purificação dos reagentes derivatizantes e aplicação em amostras de ar. O método do bissulfito apresentou algumas vantagens sobre os métodos estabelecidos na literatura como boa sensibilidade (limite de detecção de 3,4 - 36,9 ng mL-1), rapidez, facilidade de aplicação e pequena manipulação da amostra. A desvantagem é que requer longos tempos de amostragem para a análise de traços (ng mL-1). A metodologia com DNFH apresentou baixa sensibilidade (limite de detecção 0,14 - 2,59 µg mL-1) , necessidade de purificação dos reagentes e solventes. No entanto, o sistema de pré-concentração, na coleta, tornou possível a aplicação do método a amostras de ar indoor. Usando MBTH como agente derivatizante foi possível obter limites de detecção na faixa de 3,1 - 21,1 ng mL-1, análise rápida e pouca manipulação da amostra. O reagente não requer purificação. O principal problema do método é o decréscimo do sinal analítico em função do aumento da cadeia carbônica. O método da DNSH mostrou boa sensibilidade com limites de detecção na faixa de 2,1 - 14,1 ng mL-1 para a detecção UVe 0,96 - 2,6 ng mL-1 para a detecção LIF. O reagente sofre oxidação quando as amostras não são preparadas em acetonitrila ou em outro solvente orgânico. A purificação dos solventes é necessária. O método do HBA mostrou boa sensibilidade com limites de detecção na faixa de 2,7 - 8,8 ng mL-1, rapidez e simplicidade. O solvente deve ser purificado. As hidrazonas sofrem degradação na presença de água e luz. As metodologias estudadas foram aplicadas a amostras reais de emissão veicular, ar indoor e outdoor. Foram verificadas as presenças de formaldeído, acetaldeído e acetona para amostras de ar indoor e outdoor, em concentrações na faixa de ppbv e em amostras veiculares foram encontradas formaldeído e acetaldeído em concentrações na faixa de ppmv. / After the hydrocarbons, the low molecular-weight aldehydes are the most abundant of the organic gases of the atmosphere. The aldehydes are produced from many sources such as industrial activities, incomplete combustion of fossil fuels and biomass or as result of photochemical reactions. Aldehydes are important precursor compounds of photochemical smog and their chemistry has been associated to the generation of harmful oxidants, peroxyacetylnitrate (PAN) and ozone. Aldehydes are recognized irritants of the eyes and respiratory tracts of animais and humans and often carcinogenic and mutagenic characteristics are attributed to them. Because of the toxicological and environmental importance of these compounds, prevention and control of aldehydes have demanded new and versatile analytical methodologies. In this context, capillary electrophoresis has become an interesting alternative technique for environmental analysis. This work describes different CE methodologies developed for the separation and analysis of aldehydes in environmental samples of air (indoors and outdoors) and vehicle exhaust. The methodologies comprise the free solution capillary electrophoresis separation of anionic bissulfite-aldehyde adducts, anionic aldehyde-DNSH derivatives and anionic aldehyde-HBA derivatives as well as the micellar chromatographic separation of aldehyde-DNPH derivatives and aldehyde-MBTH derivatives. These methodologies were contrasted in terms of sensitivity, Iimit of detection, sampling procedure, need for reagent purification and application to air samples. The bissulfite methodology is a novel approach with several advantages over established methods in the literature, such as good sensitivity (range from 3.4 to 36.9 ng mL-1), very easy to implement, speed of analysis and lack of sample manipulation, but it requires long collection volume of air to achieve ng mL-1 detection level. The aldehyde-DNFH derivatives methodology presented poor sensitivity (range from 0.14 to 2.59 µg mL-1). The reagents and solvents must be purified to avoid contamination which will completely interfere with the sample components during analysis. However, the preconcentration achieved during sampling allowed to evaluate aldehyde levels in air samples. Using the MBTH methodology it was possible to obtain a limit of detection range from 3.1 to 21.1 ng mL-1, fast analysis and very little sample manipulation. There is not need for purification of the reagent since it is obtained in grade purity. The main problem with this reaction is that as the length of the aldehyde chain increases, the sensitivity decreases. The aldehyde-DNSH derivatives method presented good sensitivity with a limit of detection range from 2.1 to 14.1 ng mL-1 (UV detection) and 0.96 to 2.6 ng mL-1 (LIF detection). The reagent shows substantial oxidation when the sample is not prepared in acetonitrile or other organic solvent. The aldehyde-HBA derivatives method showed good sensitivity with a limit of detection range from 2.7 to 8.8 ng mL-1, it is fast and simple. However, the solvents must be purified and the derivatives shows substantial degradation in presence of water and light. The developed methodologies were then applied to real samples of indoor, outdoor and automobile emissions. The presence of formaldehyde, acetaldehyde and acetone in indoor and outdoor samples was verified at the low ppbv level and the presence of formaldehyde and acetaldehyde, in automobile samples, was at the ppmv level.

Devido aos crescentes problemas relacionados com a poluição atmosférica na região metropolitana de São Paulo que atingem o ambiente e a saúde das populações, toma-se de grande interesse o estabelecimento de metodologias tal como a de monitoramento da qualidade do ar usando organismos cosmopolitas. O biomonitoramento é um método experimental que permite avaliar a resposta de organismos vivos à poluição, oferecendo vantagens como custos reduzidos, eficiência no monitoramento de amplas áreas geográficas e de elementos químicos poluentes presentes em baixas concentrações no ambiente e acumulados no biomonitor ao longo de um período. No presente trabalho, o método de análise por ativação neutrônica foi aplicado à determinação de elementos acumulados em amostras do fungo liquenizado Canoparmelia texana coletadas em duas áreas distintas: (1) Parques Estaduais Carlos Botelho (PECB) e Intervales (PEI), área considerada não-poluída pertencente ao ecossistema de Mata Atlântica - SP e (2) área metropolitana de São Paulo em pontos localizados nas proximidades das estações automáticas de monitoramento da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Os liquens coletados dos troncos de árvores foram previamente limpos, moídos e posteriormente irradiados com nêutrons do reator IEA- R1 juntamente com os padrões sintéticos dos elementos. A precisão e exatidão dos resultados analíticos foram avaliadas por meio das análises dos materiais certificados de referência IAEA-336 LICHEN e Mixed Polish Herbs (INCT-MPH-2). Os resultados obtidos nestes materiais de referência foram concordantes com os valores certificados e apresentaram, em geral, uma boa precisão com coeficientes de variação variando de 0,9 a 14,6%. Os resultados das análises de liquens indicaram que os elementos As, Co, Cr, Cs, La, Mo, Sb, Sc, Se e U estão presentes aos níveis de ng g-1, Ba, Br, Cl, Fe, K, Mn, Na, Rb e Zn aos niveis de mg g-1 e Ca aos níveis de μg g-1. Por meio da aplicação das análises de cluster e de discriminate, aos resultados obtidos nas amostras coletadas em áreas com diferentes níveis de poluição, os pontos de amostragens foram agrupados segundo similaridades químicas no que diz respeito às suas composições elementares. Também foi observado que as amostras do PECB e do PEI separaram-se dos grupos e subgrupos formados pelas amostras da região metropolitana e este resultado indica a preservação das áreas consideradas não-poluídas. Os liquens coletados no PEI apresentaram, em geral, concentrações inferiores àquelas obtidas para a região metropolitana de São Paulo principalmente para os elementos relacionados com ações antrópicas. Os mapas de distribuição das concentrações de elementos permitiram a visualização e identificação de pontos que apresentam concentrações de elementos mais altas na região metropolitana. Estes mapas de distribuição também mostraram que a poluição na região metropolitana de São Paulo apresenta perfis diferentes devido às inúmeras fontes de emissão de poluentes. Os elementos determinados nos liquens da área metropolitana indicaram ser de origens industrial, veicular e do solo. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram a viabilidade do uso da C. texana na avaliação da poluição no biomonitoramento passivo de diversos elementos contaminantes presentes na atmosfera da região metropolitana de São Paulo. / Due to the increasing problems of atmospheric pollution in the Sao Paulo metropolitan region that affect the environment and human health the application of biomonitoring methodologies using cosmopolite organisms has now become relevant. Biomonitoring is a method to evaluate the response of live organisms to pollution. This method offers advantages such as reduced costs, efficient monitoring of large geographic areas and accumulated pollutants over a large period in which low concentrations of chemicals elements in the environment can be evaluated. In the present study, neutron activation analysis method was applied to determine elements accumulated in Canoparmelia texana lichenized fungi. Samples were collected in two distinct areas: Carlos Botelho (PECB) and Intervales (PEI) State Parks that are considered as non-polluted areas and that belong to the Atlantic Forest - SP ecosystem; and Sao Paulo city metropolitan region in sites near automatic monitoring stations of the Environmental Protection Agency of the State of Sao Paulo (CETESB). The lichens collected from the bark of the trees were properly treated, and irradiated with neutrons from IEA-R1 nuclear reactor along with synthetic standards of elements. The precision and the accuracy of the results were evaluated by the analyses of IAEA-336 LICHEN and Mixed Polish Herbs (INCT -MPH-2) certified reference materials. The results obtained for these materials were in accordance with the certified values and presented good precision with variation coefficients ranging from 0.9 to 14.6%. Results obtained for lichens showed that elements As, Co, Cr, Cs, La, Mo, Sb, Sc, Se and U are present at ng g-1 levels, Ba, Br, Cl, Fe, K, Mn, Na, Rb and Zn at μg g-1 and Ca at mg g-1. By applying cluster and discriminant analyses to the results for the lichen samples from areas with different levels of pollution, the sampling sites were grouped according to their chemical similarities and their elemental composition. It was also observed that samples from PECB and PEI were separated from groups and subgroups formed by the samples from the metropolitan region. This result indicates the preservation of PECB and PEI areas considered non-polluted. The lichens collected in the PEI presented, in general, lower concentrations of the elements than those from the metropolitan region of São Paulo in regards to those elements related to anthropogenic actions. The distribution maps of element concentrations allowed identification of sites in the metropolitan region that present higher elemental concentrations. Furthermore the distribution maps also showed that the pollution in the metropolitan region presents different profiles due to many sources and different pollutant emissions. The probable sources of elements determined in lichens from the metropolitan region are industrial, vehicular and soil. Results obtained indicate that the C. texana species can be used as a passive biomonitor of element pollution in the Sao Paulo metropolitan area. This species is abundant in both polluted and non-polluted areas and thus allows to distinguish regions with distinct levels of pollution.

A composição química do material particulado fino (MP2,5) e MP10 foi determinado em três sítios representativos do estado de São Paulo: Cidade Universitária (SPA), Piracicaba (PRB) e São Luis do Paraitinga (MAT); e em duas outras cidades sul-americanas, Bogotá (BOG) e Buenos Aires (BAI). As coletas ocorreram nos anos de 2007, 2008 e 2009. Para caracterizar os sítios foram determinados íons inorgânicos, orgânicos e levoglucosano no MP coletado em filtros de fibra de quartzo. O material carbonáceo, sulfato, nitrato e amônio foram as espécies determinadas mais abundantes na massa do MP2,5 e MP10, sobretudo nas amostras dos sítios do estado de São Paulo. A contribuição destes componentes está associada à formação secundária das partículas atmosféricas nos centros urbanos. Entretanto, o cátion predominante das amostras nos sítios BOG e BAI foi o cálcio. Esta espécie no MP atmosférico, juntamente com o Mg2+, são atribuídos à ressuspensão de solo. Por meio dos estudos das trajetórias de massas de ar foi observada a influência de outras fontes sobre o material particulado local. A entrada de partículas provenientes de queima de madeira e biomassa em regiões urbanas foi associada à presença do levoglucosano, correlacionado com K+ e outros marcadores ambientais. O uso de ferramentas estatísticas, como as razões diagnósticas, as matrizes de correlações e análise de componente principal (ACP), contribuíram para a caracterização dos sítios estudados, distinguindo estatisticamente as emissões veiculares, das atividades agrícolas, industriais e queima da biomassa, entre outras. / The chemical composition of fine particulate matter (PM2.5) and PM10 was determined in three sites representative of the São Paulo State: University City (SPA), Piracicaba (PRB) and São Luis of the Paraitinga (MAT); and in two other South American cities, Bogotá (BOG) and Buenos Aires (BAI). The samples were collected in 2007, 2008 and 2009. In order to characterize the chemical composition of PM collected on quartz fiber filters, water-soluble ions and levoglucosan were determined. Carbonaceous material, sulfate, nitrate and ammonium were the most abundant species in the PM2.5 and PM10 samples, especially those from the São Paulo sites. The contribution of these components is associated with secondary formation of atmospheric particles in urban centers. However, calcium was the predominant cation of samples from BOG and BAI sites. PM atmospheric presence of Ca2+ and Mg2+ is attributed to soil dust. Through the studies air mass trajectories was observed the influence of other sources on the local particulate matter. The input of particles from burning wood and biomass in urban areas was associated with the presence of levoglucosan with K+ and other environmental tracers. The use of statistical tools such as diagnostic reasons, correlation matrices and principal component analysis (PCA), contributed to the characterization of sites studied. Therefore it was possible to distinguish statistically vehicle, agricultural activities, industrial and biomass burning emissions, among others.

O presente trabalho realizou simulações meteorológicas e de dispersão de poluentes com fontes de emissão da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e de Cubatão, entre 23 a 26/08/2006. Neste período ocorreu um experimento de inverno realizado pelo IGC-USP, me- dindo e fazendo a análise elementar de Material Particulado Inalável (diâmetro aerodinâmico médio < 10m, M P 10 ) em Cubatão e em outros dois pontos de amostragem da RMSP (USP e Juquitiba). Empregou-se de modo articulado o modelo meteorológico de mesoescala BRAMS (Brazilian Regional Atmospheric Modelling System) e o modelo lagrangeano estocástico de dispersão de partículas SPRAY. Na área da RMSP considerou-se a dispersão das emissões de Monóxido de Carbono (CO) por veículos, enquanto em Cubatão tomou-se o MP proveniente das fábricas do Polo industrial de Cubatão. Os resultados da simulação de dispersão foram comparados com os valores medidos nas estações da CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo), na estação meteorológica do IAG-USP e no experimento de inverno. O acoplamento BRAMS/SPRAY mostrou boa habilidade para simulação da meteorologia e das concentrações de poluentes. Foi possível discutir o transporte de poluentes entre a RMSP, Cubatão e arredores, durante este período, considerando inclusive um episódio particular ocorrido nos dias 25 e 26/08/2006. / This work performed meteorological and pollutants dispersion simulations using sources of the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and Cubatão city, between 23 and 26 August, 2006. During this period, a wintertime experiment was realized by IGC-USP (Institute of Geosciences - University of São Paulo) to measure and make the elemental analysis of the inhalable particulate matter from Cubatão, USP (In São Paulo, capital of São Paulo State, and MASPs major city) and Juquitiba (a MASPs border limits city). BRAMS/SPRAY (Brazilian Regional Atmospheric Modelling System, and the lagrangean stochastic dispersion Model SPRAY) were coupled to simulate meteorological variables and pollutant concentrations. The vehicular emissions of CO was the source used as input at MASP for SPRAY, and the imput used at Cubatão was the industrial emissions of PM at Cubatão industrial city. The results of the simulations were compared with meteorological data and the concentrations of pollutants measured in the CETESBs stations (CETESB - São Paulos Environmental Agency), at IAGs meteorological station (IAG - Institute for Astronomy, Geophisics and Atmospheric Sciences of University of São Paulo), and in the wintertime experiment stations. BRAMS/SPRAY coupled model showed good skill to simulate meteorological data and the concentrations of pollutants. They enabled the discussion of the pollutants transport between MASP, Cubatão and nearby areas, during studied period, specially a particular episode that took place in August 25 and 26, 2006

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Amostras de solos, minério de ferro e material particulado atmosférico foram analisadas com o objetivo de se investigar as diferentes propriedades físico-químicas de seus compostos ferruginosos e, dessa forma, identificar se as fontes de emissão do material particulado atmosférico da Região Metropolitana de Belo Horizonte são de origem natural, como por exemplo, da ressuspensão de partículas de solo, ou de origem antrópica, proveniente dos processos de mineração e/ou beneficiamento do minério de ferro. O modelo numérico denominado Industrial Source Complex - Short Term Version 3 foi utilizado para simular os processos de dispersão atmosférica do material particulado emitido em decorrência das atividades de mineração de ferro de empreendimentos localizados no Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais. Os resultados dessas simulações numéricas auxiliaram na escolha da localização dos pontos de amostragem de material particulado, uma vez que indicaram os pontos de maiores concentrações desse poluente na atmosfera da área em estudo. As amostras de material particulado foram coletadas com um amostrador de ar de grande volume (Hi-Vol). Todas as amostras foram caracterizadas por fluorescência de raios-X, difração de raios-X, magnetometria e espectroscopia Mössbauer do 57Fe. Os resultados dessas análises composicionais e estruturais mostraram que as amostras de solo analisadas possuem altas concentrações de silício, alumínio, material orgânico e baixos teores de ferro na forma de óxidos de ferro com baixa cristalinidade. Por outro lado, as amostras de minério de ferro apresentaram altos teores de ferro, predominantemente na fase de hematita com elevado grau de pureza e cristalização. As amostras de material particulado atmosférico apresentaram ferro, na forma predominante de hematita, silício, alumínio e cálcio em sua composição principal. Por meio da espectroscopia Mössbauer foi possível identificar características distintas entre a estrutura hiperfina do 57Fe da hematita presente nas amostras de minério de ferro e da hematita presente nas amostras de solo, contribuindo, portanto, para a identificação e quantificação das espécies químicas do minério nas amostras de material particulado atmosférico. Os resultados finais evidenciaram que nas amostras de particulados atmosféricos das regiões localizadas mais próximas aos empreendimentos de mineração, os teores de hematita provenientes do minério de ferro são maiores, se comparados aos teores obtidos naquelas amostras de particulados de locais mais distantes desses empreendimentos. Constatou-se também que mesmo as regiões mais distantes dos empreendimentos minerários não estão isentas desses impactos atmosféricos causados pela emissão de material particulado, demonstrando, portanto, a necessidade do controle efetivo das emissões de material particulado das atividades relacionadas à mineração de ferro no estado de Minas Gerais. / Samples of soil, iron ore and airborne atmospheric particulate matter were analysed with the main goal of investigating the different physicochemical properties of their ferruginous compounds and thereby identifying whether the sources of the particulate matter in the Metropolitan Area of Belo Horizonte are of natural origin, such as, resuspension of particles from soil, or due to anthropogenic origin arising from mining and processing of iron ore. The Industrial Source Complex - Short Term model (ISCST3) was used to simulate the atmospheric dispersion processes of particulate matter emitted as a result of iron mining activities in the Iron Quadrangle of Minas Gerais. The results of these numerical simulations aided in determining the location with highest concentration of particulate matter in the study area. Airborne particulate matter was then collected in each place using high volume air samplers (Hi-Vol). All samples were characterized by X-ray fluorescence, powder X-ray diffraction, magnetometry and 57Fe-Mössbauer spectroscopy. The results of compositional and structural analyzes showed that soil samples are rich in quartz, aluminum, organic material and have low contents of iron, mainly iron oxide with low crystallinity. The samples of iron ore, in turn, have high concentration of iron, predominantly in the hematite phase with high purity and crystallization. The samples of atmospheric particulate matter have iron, predominantly hematite, as well as quartz, aluminum and calcium. Mössbauer spectroscopy permitted the quantification of different characteristics based on the hyperfine structure of 57Fe of the hematite in iron ore samples and of the hematite in soil samples. These results contributed to the identification and quantification of the different hematite phases in the particulate material samples. The final results showed that the hematite content from iron ore present in the particulate matter from samples collected in regions located close to mining enterprises are higher those present in samples from more distant places, so that the direct influence of the extraction of iron ore upon the composition of the atmospheric particulate matter could be clearly proved. It could be also demonstrated that even regions more distant from the mining activities are not exempt from these atmospheric impacts indicating the need for effective control of particulate matter emissions from activities related to iron mining in the State of Minas Gerais.

O presente estudo tem por objetivo aplicar a análise dos anéis de crescimento de espécies arbóreas no monitoramento ambiental de uma área urbana com histórico de poluição atmosférica. Foram selecionadas árvores das espécies Caesalpinia pluviosa var. peltophoroides (Fabaceae-Caesalpinaceae) e Tabebuia pentaphylla (Bignoniaceae) e, do seu tronco, foram extraídas amostras do lenho através do método não destrutivo. A área de estudo selecionada foi o Distrito Industrial de Betel, município de Paulínia/SP, Brasil, cujo histórico de poluição ambiental de origem antropogênica é fornecido pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) e através de estudos recentes encontrados na literatura especializada. Ainda, foram selecionas três outras áreas, nos municípios de Paulínia e Piracicaba, distantes em 10, 15 e 60 km, estabelecendo-se um gradiente ambiental de pressão antrópica. Foram aplicadas as análises: (i) caracterização anatômica macro e microscópica e densitometria de raios X, na identificação dos anéis de crescimento do lenho, (ii) dendrocronológica, na datação e avaliação do crescimento radial das árvores, (iii) climática, no estudo da influência dos fatores climáticos no crescimento anual das árvores e (iv) química, na determinação da composição de macro e micronutrientes e de elementos potencialmente tóxicos nos anéis de crescimento do lenho, através da aplicação das técnicas analíticas espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) e espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP OES). Os resultados indicaram que, para as duas espécies, os anéis de crescimento possuem características anatômicas marcantes, correlacionadas com os valores de densidade aparente, que possibilitam a determinação da idade das árvores. A análise das séries temporais de largura de anéis de crescimento demonstrou que as árvores apresentam crescimento sincrônico, condicionado as condições específicas do ambiente onde estão crescendo. A constatação da ausência de um sinal climático comum determinando o crescimento das árvores nos 3 sítios sugere a influência de outros fatores, entre eles, a proximidade em que as árvores se encontram em relação às fontes estacionárias de poluição atmosférica, verificada através dos valores de incremento radial obtidos, sempre menores para as árvores localizadas no Distrito de Betel. A análise da composição química dos anéis de crescimento (ICP OES) revelou diferenças na absorção de elementos químicos entre as árvores das duas espécies e também entre as árvores da mesma espécie crescendo em diferentes locais. Ainda, a avaliação dos valores de intensidade das linhas de emissão dos analitos identificou padrões temporais de fixação de elementos químicos no lenho, com tendência comum para alguns, nos sítios de menor influência antrópica. Também, evidenciou os períodos de maior fixação de elementos com potencial tóxico no troco das árvores (ex. Al, B, Cu, Fe e Na), relacionados com os anos do início das atividades indústrias no Distrito de Betel. Os resultados obtidos neste estudo permitiram concluir que a análise dos anéis de crescimento das árvores de C. pluviosa e T. pentaphylla possui grande potencial no monitoramento ambiental. / This study aims to apply tree rings analysis on environmental monitoring of an urban area with air pollution history. Caesalpinia pluviosa var. peltophoroides (Fabaceae- Caesalpinaceae) and Tabebuia pentaphylla (Bignoniaceae) trees were selected and wood samples were extracted from their trunk by a non-destructive method. The study area was the Industrial District of Bethel, Paulínia, São Paulo State, Brazil. Its environmental pollution history of anthropogenic origin is provided by the Company of Environmental Sanitation Technology (CETESB) and by recent studies of specialized literature. Three other areas in the municipalities of Paulínia and Piracicaba were also selected, establishing an environmental gradient of anthropogenic pressure within 10, 15 and 60 km distance. The following analyses were applied: (i) macro and microscopic anatomical characterization and X-ray densitometry, for tree rings limits identification (ii) dendrochronological, in dating and evaluating of radial growth, (iii) climatic, analyzing the climatic factors influence on annual growth and (iv) chemical, determining the composition of macro and micronutrients and potentially toxic elements in the tree rings through the application of the analytical techniques Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). The results indicated that tree rings formed in both species have remarkable anatomical features correlated with apparent density values, enabling the determination of tree age. The analysis of tree rings\' width time series showed that trees exhibit synchronous growth, conditioned by the specificities of the environment where they are growing. The verification of an absent common climate signal determining the tree growth among the 3 studied sites suggests the influence of other factors, including the proximity of trees in relation to stationary sources of air pollution, verified through the obtained values of radial increment, always lower for trees located in the District of Bethel. The tree rings chemical composition analysis (ICP OES) revealed differences in the absorption of chemical elements among trees species and among individuals of the same species growing in different locations. The emission lines intensities assessment (LIBS) analysis identified temporal patterns of chemical elements fixation in wood, with a common trend for those located at sites with lower anthropogenic influence. It also showed periods of increased fixation of potentially toxic elements in tree trunk (e.g Al, B, Cu, Fe, and Na), related to the early years of industrial activities in the District of Bethel. The results obtained in this study allowed us to conclude that the tree rings analysis of C. pluviosa and T. pentaphylla has great potential for environmental monitoring.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCISCO EDISON SAMPAIO.pdf: 2658167 bytes, checksum: 58ddae6341c50dac3f47e6293787686a (MD5) Previous issue date: 2012-05-28 / All forms of environmental pollution are potentially harmful to human health, fauna, flora and environment in general. Air pollution, understood as the presence of various substances in the atmosphere, altering its natural composition, making it dangerous for all living beings which depend on it, has received increasing attention. The diversity of pollutants and their concentration in the atmosphere is quite broad and complex. For this reason, and considering other aspects such as the toxicological profile of pollutants and the main sources of atmospheric emissions, several countries have set standards of air quality for specific groups of pollutants. In Brazil, there are standards for seven pollutants (CO, SO2, NO2, O3, PTS, PM10 (all acronyms are in Portuguese), and smoke). This research focus on the characterization of the concentration of PTS in the atmosphere, especially the occurrence of metals associated with these particles and the possible injuries to human health. To fulfill this purpose it was necessary to make the collection of material particles in the central region of Goiania - GO, during the winter of 2011. The analysis was set for metals: Al, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Ti, Pb, and Zn. The collection of PTS was performed through the Sampler of Great Volume (AGV in Portuguese) method and through the detection of metals, with the application of spectrometry of optical emission with inductively coupled plasma (ICP OES in Portuguese). The results showed a concentration of PTS which at no time exceeded the primary standard for this pollutant, as defined by the CONAMA Resolution 03/90, different reality when the pattern established by the Decree 1.745/79 of the State of Goiás was observed, which demonstrated that for six times the concentrations PTS were above this standard. The average concentration of metals in the twenty-two samples of material particles resulted in values which were considered low in relation to the standards proposed by international agencies and institutions (EPA, ASTDR, and OMS in Portuguese), and, similarly, when compared to the occurrence of metals in material particle in other cities in the country. Human exposure to metals, especially those considered toxic, in high concentrations, or even in low ones but for a long period of time, can cause severe consequences to health, ranging from simple allergic reactions to diseases like cancer that can lead to death. Through the generated, we can conclude that, in general, the air quality in the region observed by the research varies from good to regular, and that the concentrations of metals associated with PTS does not present a significant threat to the health of the population. / Todas as formas de poluição ambiental possuem potencial deletério à saude humana, à fauna, à flora e ao meio ambiente de uma forma geral. A poluição do ar, que se traduz na presença de substancias diversas na atmosfera, alterando sua composição natural, tornando-a perigosa para todos os seres vivos que dela dependem, tem merecido uma atenção crescente. A diversidade de poluentes e a concentração destes na atmosfera é algo bem amplo e complexo. Por essa razão, e considerando outros aspectos como o perfil toxicológico de poluentes e as principais fontes de emissão atmosférica, vários países definem padrões da qualidade do ar para grupos específicos de poluentes. No Brasil, existem padrões para sete poluentes (CO, SO2, NO2, O3, PTS, PM10 e fumaça). Esse trabalho deteve-se na caracterização da concentração de PTS na atmosfera, especialmente a ocorrência de metais associados à essas partículas e os possiveis agravos à saúde humana. Para cumprimento de tal finalidade promoveu-se a coleta de material particulado na região central de Goiânia GO, durante o inverno, no ano de 2011. Os metais definidos para análises foram: Al, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Ti, Pb e Zn. A coleta de PTS foi realizada pelo método do Amostrador de Grande Volume (AGV) e a detecção dos metais, com aplicação da espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os resultados demonstraram uma concentração de PTS que em nenhum momento ultrapassou o padrão primário para este poluente, definido pela Resolução CONAMA 03/90, realidade diferenciada quando observado o padrao estabelecido pelo Decreto 1.745/79 do Estado de Goiás, onde por 6 vezes as concentrações de PTS posicionaram-se acima desse padrão. As concentrações médias dos metais nas vinte e duas amostras do material particulado resultaram em valores considerados baixos em relação a padrões propostos por entidades e instituições internacionais (EPA, ASTDR e OMS) e, da mesma forma, quando comparadas a ocorrencia de metais em material particulado em outras cidades do País. A exposição humana a metais, especialmente os considerados tóxicos, em concentrações elevadas ou mesmo baixas, mas de forma prolongada pode provocar sérias consequencias à saúde, variando de simples reações alérgicas até doenças como cancer que pode levar a morte. Pelos resultados gerados, pode-se concluir, em linhas gerais, que a qualidade do ar, na regiao afetada pelo estudo, apresenta-se entre boa e regular e as concentrações de metais associados âs PTS não oferceu ameaças significativas à saúde da população.

As infecções respiratórias agudas contribuem para elevada morbimortalidade na infância, destacando o Parainfluenza (HPIV) nos quadros de crupe viral. Pouco é conhecido a influência dos fatores ambientais (meteorológicos e de poluição atmosférica) nas infecções respiratórias. De 21/10/2004 a 01/06/2007 foi conduzido um estudo ecológico de séries temporais, em menores de 15 anos, com sintomas respiratórios atendidos na Santa Casa de São Paulo e no Hospital Universitário de Jundiaí para determinar a freqüência de HPIV, pela imunofluorescência indireta e verificar a relação entre poluentes atmosféricos, variáveis meteorológicas na infecção respiratória. Os dados meteorológicos e de poluição ambiental foram coletados diariamente. Das 1464 amostras o HPIV foi detectado em 49 (5,5%) amostras (SCSP) e em 29(5,0%) amostras (HUFMJ),sendo o HPIV3 mais prevalente.O Ozônio e Dióxido de Nitrogênio tiveram relação com vírus respiratórios em São Paulo. Em Jundiaí observou-se relação com material particulado (lag3) e HPIV. / Acute respiratory infections contribute to high infant morbidity and mortality, highlighting the parainfluenza (HPIV) in the frames of viral croup. Little is known the influence of environmental factors (meteorological and air pollution) in respiratory infections. From 21/10/2004 to 01/06/2007 was an ecological study of time series, for children under 15 years, with respiratory symptoms treated at Santa Casa de São Paulo and the University Hospital of Jundiaí to determine the frequency of HPIV by immunofluorescence and verify the relationship between air pollutants, meteorological variables in respiratory infection. The meteorological and environmental pollution were collected daily. 1464 samples of the HPIV was detected in 49 (5.5%) samples (SCSP) and 29 (5.0%) samples (HUFMJ) and the HPIV3 more prevalente.O Ozone and nitrogen dioxide were associated with respiratory viruses in Sao Paulo. In Jundiaí was observed relationship with particulate matter (lag3) and HPIV.

A composição química do material particulado fino (MP2,5) e MP10 foi determinado em três sítios representativos do estado de São Paulo: Cidade Universitária (SPA), Piracicaba (PRB) e São Luis do Paraitinga (MAT); e em duas outras cidades sul-americanas, Bogotá (BOG) e Buenos Aires (BAI). As coletas ocorreram nos anos de 2007, 2008 e 2009. Para caracterizar os sítios foram determinados íons inorgânicos, orgânicos e levoglucosano no MP coletado em filtros de fibra de quartzo. O material carbonáceo, sulfato, nitrato e amônio foram as espécies determinadas mais abundantes na massa do MP2,5 e MP10, sobretudo nas amostras dos sítios do estado de São Paulo. A contribuição destes componentes está associada à formação secundária das partículas atmosféricas nos centros urbanos. Entretanto, o cátion predominante das amostras nos sítios BOG e BAI foi o cálcio. Esta espécie no MP atmosférico, juntamente com o Mg2+, são atribuídos à ressuspensão de solo. Por meio dos estudos das trajetórias de massas de ar foi observada a influência de outras fontes sobre o material particulado local. A entrada de partículas provenientes de queima de madeira e biomassa em regiões urbanas foi associada à presença do levoglucosano, correlacionado com K+ e outros marcadores ambientais. O uso de ferramentas estatísticas, como as razões diagnósticas, as matrizes de correlações e análise de componente principal (ACP), contribuíram para a caracterização dos sítios estudados, distinguindo estatisticamente as emissões veiculares, das atividades agrícolas, industriais e queima da biomassa, entre outras. / The chemical composition of fine particulate matter (PM2.5) and PM10 was determined in three sites representative of the São Paulo State: University City (SPA), Piracicaba (PRB) and São Luis of the Paraitinga (MAT); and in two other South American cities, Bogotá (BOG) and Buenos Aires (BAI). The samples were collected in 2007, 2008 and 2009. In order to characterize the chemical composition of PM collected on quartz fiber filters, water-soluble ions and levoglucosan were determined. Carbonaceous material, sulfate, nitrate and ammonium were the most abundant species in the PM2.5 and PM10 samples, especially those from the São Paulo sites. The contribution of these components is associated with secondary formation of atmospheric particles in urban centers. However, calcium was the predominant cation of samples from BOG and BAI sites. PM atmospheric presence of Ca2+ and Mg2+ is attributed to soil dust. Through the studies air mass trajectories was observed the influence of other sources on the local particulate matter. The input of particles from burning wood and biomass in urban areas was associated with the presence of levoglucosan with K+ and other environmental tracers. The use of statistical tools such as diagnostic reasons, correlation matrices and principal component analysis (PCA), contributed to the characterization of sites studied. Therefore it was possible to distinguish statistically vehicle, agricultural activities, industrial and biomass burning emissions, among others.