[pt] O avanço da exploração de petróleo no Brasil nos conduziu progressivamente para o alto mar, onde se descobriu a maior parte dos campos de petróleo nacionais. O crescimento da atividade offshore e a crescente utilização de plataformas FPSO resultaram num aumento das atividades de embarcações relacionadas com o processo de exploração e produção de petróleo, principalmente na região da Bacia de Campos, principal pólo produtor. Entretanto, a expansão da atividade marítima também implica em uma maior emissão de poluentes, por serem embarcações que utilizam óleo diesel ou bunker como combustível, trazendo conseqüências ao meio ambiente e aos seres humanos. A presente dissertação quantifica as emissões de poluentes e gases de efeito estufa dos navios envolvidos na atividade de exploração e produção de petróleo na Bacia de Campos. A metodologia empregada considerou uma abordagem bottom-up para estimar o consumo energético das embarcações, baseado em dados sobre a quantidade, as características e as atividades dos navios envolvidos. Posteriormente, usou-se fatores de emissão para determinar as quantidades de poluentes emitidos. Os resultados foram confrontados com dados de emissões em escala regional, nacional e internacional, onde se pôde concluir que os valores de emissões obtidos são significativos. Discussões finais apresentam métodos e oportunidades de se reduzir as emissões provenientes de navios, indicam sugestões para pesquisas complementares e relacionam os resultados obtidos com a importância do pagamento de royaties para os estados e municípios produtores de petróleo. / [en] The progress of the petroleum exploration in Brazil led us more and more to the high-seas, where most of the national petroleum fields were discovered. The increase of the offshore production and the growing usage of FPSO platforms resulted in a higher activity level of the ships related to the petroleum exploration and production process, mainly at the Campos Basin region, the main producer zone in Brazil. However, the expansion of the maritime activity also implicates in higher pollutants emission, since the vessels use marine diesel or bunker as fuel, bringing consequences to the environment and to human beings. The present dissertation quantifies the pollutants and greenhouse gases emissions from ships involved with the petroleum exploration and production at Campos Basin. The applied methodology considered a bottom-up approach to estimate the energy consumption of the ships, based on quantity, characteristics and activity data regarding the related ships. Thereafter, emission factors were used to determine the amount of each emitted pollutants. The results were compared with international, national and regional emission data, what led us to conclude that the achieved emission values are significant. Final discussions introduce methods and opportunities to reduce emissions from ships, indicate suggestions for complementary researches and connect the obtained results with the importance of paying royalties to the petroleum producer states and cities.

[pt] A poluição do ar é um assunto de preocupação mundial que se relaciona com poluentes múltiplos e suas relações complexas com muitos fatores, tais como meteorologia local e uso da terra. Numerosos estudos afirmam que a exposição à poluição do ar aumenta o risco de mortalidade, sintomas respiratórios, inflamação pulmonar e estresse oxidativo. No entanto, alguns estudos que examinam os efeitos adversos para a saúde pública e ambiental associados à poluição atmosférica consideram apenas os níveis de poluentes legislados (por exemplo, material particulado, MP). Este trabalho baseiase principalmente nos poluentes ainda não legislados usando as seguintes abordagens: 1) monitoramento de longo período; 2) ensaios toxicológicos e de bioacumulação; 3) aplicação de modelos estatísticos de complexos; e 4) um olhar mais atento à exposição aumentada a que os residentes rurais têm sido expostos. / [en] Air pollution is a worldwide concern that relates to multiple pollutants and its complex relationships with many factors such as local meteorology and land use. Numerous studies state that exposure to air pollution increases the risk of mortality, respiratory symptoms, lung inflammation, and oxidative stress. However, some studies examining public and environmental health adverse effects associated with air pollution consider only criteria pollutant levels (e.g., particulate matter, PM). This work builds mostly on the non-criteria pollutants using the following approaches: 1) long-term monitoring; 2) toxicological and bioaccumulation essays; 3) application of state-of-the-art statistical models; and 4) a closer look at the increased exposure to which rural residents have been exposed.

[pt] Em cidades e centros urbanos do mundo, em especial nos países em desenvolvimento, existem tendências ao forte crescimento da população, que se transfere para esses centros em busca de melhores condições de vida. Nas últimas décadas, entretanto, esse crescimento tem sido acompanhado pela expansão excessiva do número de veículos automotores, o que gera cada vez maiores congestionamentos em suas precárias infraestruturas viárias, em especial nas horas de pico. Kunzli et al. (2000) observaram que, como fonte principal de emissões de partículas primárias (PM) e precursores de PM secundário, o tráfego contribui substancialmente para o impacto geral da poluição do ar. Essa alta contribuição deve-se ao fato das densidades de emissão do tráfego serem, em média, mais altas nas áreas povoadas. A combinação de áreas densamente povoadas e a alta poluição do ar exterior são motivo de preocupação. A USEPA (United States Environmental Protection Agency) observou, em seu estudo para caracterizar PM2.5 (material particulado fino com diâmetro 2,5 micrometro), que um dos problemas mais prementes enfrentados por áreas urbanas é o da deterioração da qualidade do ar, com as fontes móveis sendo as principais contribuintes para emissões gasosas liberadas para a atmosfera em centros urbanos. Além disso, os poluentes como o monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), compostos orgânicos voláteis (COV) e óxidos de enxofre (SOx) são de extrema importância por causa dos seus impactos ambientais e impactos na saúde. Dos poluentes emitidos por fontes móveis, partículas finas têm grandes impactos na saúde, clima e visibilidade. A poluição atmosférica contribui para aumento da morbidade e mortalidade humanas. Porém é necessário estudar a extensão dos efeitos na saúde, especialmente considerando as variações entre centros urbanos (Kunzli et al., 2000; Shabbar Ali et al., 2013). Alguns efeitos negativos se manifestam com exposição a curto prazo, como falta de ar, olhos ardentes, sonolência, tosse, entre outros, ou com exposição a longo prazo, que apresentam maiores complicações e uma variedade de sintomas. A avaliação da exposição individual a poluentes pode representar um desafio para estudos epidemiológicos. Dessa forma, tornam-se necessárias abordagens alternativas para ilustrar os relacionamentos e incentivar pesquisas futuras. Modelos são excelentes quando estimar todas as facetas de exposição a um evento torna-se inviável ou impossível. Modelos que correlacionem poluentes e emissões a efeitos na saúde podem ser classificados como de proximidade, de interpolação, de regressão do uso da terra, de dispersão, integrados de emissão meteorológica e híbridos (Jerrett et.al, 2005), em ordem crescente de complexidade. / [en] The paper identified and assessed methods to quantify and model congestion, emissions of pollutants and exposure through literature reviews, interviews and estimations. Focus was placed on studies by Toledo. (2011), and Linton et.al, (2015), models like COPERT and MOVES (USEPA) and on methodologies like the IPCC guidelines, which can be modified and applied to Latin American and Caribbean (LAC) countries. Molynes Road in Kingston, Jamaica and the Lagoa-Barra Highway to Zuzu Angel Tunnel complex in Rio de Janeiro city, Brazil, were compared to assess congestion and emissions. Total emissions of CO2 and CO2 per passengers, were calculated for Jamaica under three assumed scenarios, at emission totals of 2.62x109 kg of CO2 (gasoline) and 3.09 x10(9) kg of CO2 (diesel), based on data extrapolations and work by Abbas. (2014). Time lost as a result of congestion, expressed as USD/hr was calculated for both thoroughfares under four speed scenarios and utilising the free-flow form of the thoroughfares for comparison. As expected, results indicated higher incurred costs with reduced travelling speeds (-731.7 USD/hr for Molynes Road and -1,131.2 USD/hr for the Lagoa-Barra Highway into the Zuzu Angel Tunnel Complex at 10km/hr). Interviews were conducted with operators of the transportation sector, including informal actors; social repercussions of urban transportation policies were discussed and social costs were calculated and described. Critiques and calculations allowed for the identification of weaknesses within the transportation sector and provided the basis for predictions and recommendations to be made.

[pt] A poluição do ar é um dos sérios problemas que o mundo enfrenta atualmente. Sua compreensão é muito complexa devido à estreita relação dos poluentes com as variáveis meteorológicas e o uso da terra os quais influenciam sua composição. Atualmente, existem duas abordagens tradicionais para a coleta de amostras relevantes para a deposição atmosférica e estudos atmosféricos relacionados aos estudos de monitoramento. A primeira abordagem envolve a coleta direta de material particulado (PM) transportado pelo ar que objetivou estudos quantitativos em forma local, de curto/médio alcance ou de transporte global de poluentes, incluindo estudos relacionados à saúde relacionados ao tamanho de material particulado: PM2.5 e PM10. Sua aplicação em grande escala implica em investimentos caros devido a altos custos de manutenção e problemas logísticos para instalar o equipamento instrumental em todos os locais necessários de amostragem. A segunda abordagem usa um biomonitor para avaliar a poluição do ar que é considerado como não custoso, mas confiável e relativamente simples. Portanto, monitorar a qualidade do ar usando organismos vivos como biomonitores recebeu atenção crescente nos últimos anos, porque certos tipos de organismos biológicos fornecem uma medida de exposição integrada em determinado período de tempo e enriquecem a substância a ser determinada para que a acessibilidade analítica seja melhorada e a incerteza das medições reduzida. Neste trabalho, a maioria dos estudos foi abordada no uso de biomonitores como ferramenta adequada para avaliar a qualidade do ar de diferentes locais. Esta tese teve seis objetivos principais: 1) biomonitoramento passivo com líquens; 2) biomonitoramento da qualidade do ar próximo a área industrial; 3) biomonitoramento ativo com espécies de Tillandsia; 4) uma comparação do biomonitoramento usando três espécies diferentes de Tillandsia; 5) qualidade do ar nos Jogos Olímpicos de 2016; 6) correção de sobreposição espectral. Os biomonitores foram coletados do local de controle, transplantados e expostos na área de estudo de interesse por um período de tempo determinado para acumular oligoelementos. Os oligoelementos foram medidos por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e os resultados das concentrações foram tratados com ferramentas quimiométricos. Os resultados mostraram a capacidade dos líquenes e das espécies de Tillandsia de acumular elementos traço e ferramentas quimiométricos ajudaram para identificar possíveis fontes de emissão. No primeiro objetivo foram identificadas três possíveis fontes de emissão: fontes veiculares, re-suspensão do solo (origem natural) e práticas agrícolas. No segundo objetivo foi provado que partículas negras foram emitidas principalmente da indústria do couro. O terceiro objetivo mostra as emissões veiculares como principal fonte de poluição nas áreas urbanas, uso de agroquímicos nas áreas peri-urbanas e ressuspensão do solo representada pelas áreas rurais. O quarto objetivo mostra que todas as espécies de Tillandsia provaram ser bons biomonitores. O quinto objetivo demonstrou que o controle de estratégias e a regulação do tráfego implantado pelo governo do Rio de Janeiro influenciaram na redução de poluentes durante o período olímpico. No sexto objetivo, Lasso mostrou os melhores resultados quando os valores preditivos de elementos de terras raras foram analisados. / [en] Air pollution is one of the serious problems that the world currently facing. Their understanding it is very complex due to the close relationship of the pollutants, meteorological variables, and land uses influence their composition. Actually, there are two traditional approaches for collecting samples relevant to air and atmospheric deposition which are related to monitoring studies. The first approach involves the direct collection of airborne particulate matter (PM) which aimed quantitative studies at local, short/medium range or global transport of pollutants, including health-related studies related to size fractionate airborne particulate matter (PM2.5 and PM10). Their application on large-scale implied expensive investments due to both high costs of maintenance and logistic problem to install the instrumental equipment at all needed locations. The second approach uses an air pollution monitor which is considered as a non-expensive, yet reliable, and relatively simple. Therefore, monitoring air quality by using living organisms as biomonitors has received increasing attention in recent years because certain types of biological organisms provide a measure of integrated exposure over certain amount of time and enrich the substance to be determined so that the analytical accessibility is improved and the measurements uncertainty reduced. In this work, the most of studies were approached in the use of biomonitors as tool suitable to assess the air quality of different locations. This thesis had six principal objectives: 1) passive biomonitoring with lichens; 2) biomonitoring of air quality near industrial area; 3) active biomonitoring with Tillandsia species; 4) a comparison of biomonitoring using three different species of Tillandsia; 5) air quality in 2016 Olympic Games; 6) correction of spectral overlap. Biomonitors were collected from control site, transplanted and exposed into the study area of interest for a time period determined to accumulate trace elements. Trace elements were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and the concentrations results were treated with chemometric tools. Results show the ability of lichens and Tillandsia species to accumulate trace elements and chemometric tools helped to identify possible emission sources. In the first objective were identified three possible sources of emission: vehicular sources, soil resuspension (natural origin) and agricultural practices. In the second objective was proved that black particles were emitted mainly from leather industry. The third objective shows the vehicular emissions as the main source of pollution in the urban areas, use of agrochemicals in the peri-urban areas and soil resuspension represented by rural areas. The fourth objective shows that all Tillandsia species proved to be good biomonitors. The fifth objective demonstrated that strategies control and traffic regulation implanted by the government of Rio de Janeiro influenced in the reduction of pollutants during the Olympic period. In the sixth objective, Lasso shows better results when predict values of rare earth elements were analyzed.

[pt] Neste trabalho, os modelos Poisson-gama são estendidos para uma formulação mais geral onde o preditor linear das covariáveis é substituído por um preditor aditivo de funções genéricas destas covariáveis. Como nos modelos aditivos generalizados (MAG), as funções lineares das covariáveis constituem um caso particular de modelo aditivo e as funções suavizadores utilizadas são as splines cúbicas naturais. A formulação semi-paramétrica permite ampliar o campo de aplicação desta classe de modelos. Os modelos semi-paramétricos são estimados por um processo iterativo combinando maximização da verossimilhança e algoritmo backfitting. Todos os algoritmos de estimação e diagnósticos estão implementados nas linguagens de programação R e C. / [en] This work is aimed at extending the Poisson-Gamma models towards a more general specification, where the linear predictor of covariates is replaced by an additive predictor of generic functions of these covariates. Just like the generalized additive models (GAM), the linear functions of covariates are a particular case of additive models and the natural cubic splines are used as smoothing functions. The semiparametric specification allows to enlarge the possibilities of application of these models. The semiparametric models are fitted by an iterative process that combines maximization of likelihood and backfitting algorithm. All the routines for model fitting and diagnostics are implemented in R and C programming languages.