Submitted by Gizele Lima (gizele.lima@inpa.gov.br) on 2017-05-22T15:00:55Z No. of bitstreams: 2 Andréa Araújo Arana.pdf: 11629380 bytes, checksum: 6ed68bb35bb082b890cd7b6dc4c27f1b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T15:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Andréa Araújo Arana.pdf: 11629380 bytes, checksum: 6ed68bb35bb082b890cd7b6dc4c27f1b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2014-05-01 / This work showed the complexity of the organic and inorganic composition of aerosol from Amazônia e its interactions with biogenic processes in the forest. We investigated the sources and processes that regulate the organic and inorganic components of aerosol particles from Amazônia based on long term continuous measurements in two regions: one perturbed by land use change, in Porto Velho/RO, and one of pristine tropical rainforest, Rebio Cuieiras/AM. For the first time, the elemental concentration of the aerosol from Amazônia was obtained using energy dispersive x-ray fluorescence – EDRF. A careful calibration and optimization of the EDXRF Epsilon 5, PANalytical, was performed. This task involved the production of calibration standards for element P, besides the use of commercially available standards from MicroMatter. A new methodology was developed to calculate the detection limit for each element based on a non-linear fit of the standard deviation for different masses, and was compared to the usual method using the background noise in blank filter measurements. Both methods gave similar detection limits, with higher values around 45 ng cm -2 (Na, Mg e Cd), most values below 10 ng cm -2 , and some very low values as 3 ng cm -2 (P, S, Cl, K, Ca, Cr, Fe e Cu). A detailed and extensive comparison with other EDXRF spectrometers, one from Antwerp University and another from CETESB, and other analytical methods, PIXE and Ion Chromatography, was performed. The comparison between PIXE and EDXRF showed statistically significant regressions for most elements, as well as the comparison with the other EDXRF, thus indicating that the calibration and fine-tuning of the LFA EDXRF were appropriate. The comparison with the Ion Chromatography from PUC-Rio was used to quantify the particle self-attenuation corrections necessary for light elements. About the seasonal variation of aerosol mass concentration at Rebio Cuieiras, the average concentration was very low, 9.5 ± 4.7 μg m -3 (wet season) and 13.4 ± 4.9 μg m -3 (dry season), with a very clear seasonal cycle. The equivalent BC showed a stronger seasonality with high concentrations in the fine mode, 0.57 ± 0.38 μg m -3 , during the dry season, and very low, 0.05 ± 0.02 μg m -3 , during the wet season. In Porto Velho, average PM10 was 8.8 ± 4.2 μg m -3 (wet) and 45 ± 42 μg m -3 (dry), but with mean values reaching as high as 200 μg m -3 as during the dry season of 2010, when EBC reached values of 3.6 ± 3.6 μg m -3 . During the wet season, the EBC average concentration was 0.5 ± 0.4 μg m -3 . That means that, even in the absence of large scale biomass burning, land use change and local pollution interfere on the concentration of aerosol in anthropogenic impacted Amazon regions, as observed by Artaxo et al. (2013). For measuring the carbonaceous aerosols, the EUSAAR_2 was chosen after an comparison exercise. For validating the measurements, a comparison with the University of Ghent, Belgium, was performed and showed that our calibration with sucrose, the determination of the transit time and the data processing is correct. The average concentration of OC at Rebio Cuieiras was 6.3 ± 3.1 μ g m -3 (dry) e 1.8 ± 0.7 μ g m -3 (wet), and for EC it was 0.6 ± 0.3 μg m -3 (dry) and 0.18 ± 0.08 μg m -3 (wet). In general, our results indicate that this area is still pristine but with some impact of long range biomass burning transport during the dry season. At Porto Velho, the average OC concentration was 12 ± 5 μg m -3 (dry) and 5.0 ± 0.5 μg m -3 (wet), and for EC was 0.9 ± 0.5 μg m -3 (dry) e de 0.5 ± 0.3 μg m -3 (wet). The presence of anomalous brown carbon absorption was analyzed but it was not possible to quantify its presence in the atmospheric aerosol in the Amazon region. The increase in mean atmospheric concentrations of OC and EC from the wet to the dry season was studied for each volatility level. Results showed a higher increase of the OC2, OC3, EC2 and EC3 (intermediate volatility) at Rebio Cuieiras, while at Porto Velho there was a higher increase of OC1 and EC1, as it is more subject to fresh biomass burning. Using positive matrix factorization and absolute principal factor analysis, a source apportionment of particulate matter was performed. The novelty in this study was the inclusion of the organic and inorganic components (and not only the elemental composition). The PMF analysis did not show self-consistent results and, indeed, there is a scientific debate nowadays on the source apportionment tools by the European Comission / Joint Research Centre. / Este trabalho mostrou a complexidade da composição orgânica e inorgânica do aerossol da Amazônia e sua interação com processos biogênicos da floresta. Investigamos as fontes e processos que regulam as componentes orgânica e inorgânica dos aerossóis atmosféricos na Amazônia, a partir de medidas contínuas e de longo prazo em duas regiões: uma área perturbada por mudanças no uso do solo, Porto Velho/RO e uma área com floresta tropical não perturbada, Rebio Cuieiras/AM. Pela primeira vez, a concentração elementar do aerossol da Amazônia foi determinada utilizando a técnica de fluorescência de raios X por dispersão de energia – EDXRF. Foi realizado um trabalho de calibração e otimização do instrumento de EDXRF Epsilon 5, da PANalytical, que envolveu a produção própria de padrões de calibração para o elemento P, além da utilização de padrões comerciais da MicroMatter. Um novo procedimento foi desenvolvido para calcular os limites de detecção para cada elemento utilizando o ruído de fundo em medidas amostradas com método alternativo de regressão não linear. Os resultados da comparação entre as concentrações medidas pelos sistemas PIXE e EDXRF se mostraram estatisticamente significantes para a maioria dos elementos, assim como a comparação com a CETESB e Universidade de Antuérpia, Bélgica, indicando que a preparação dos padrões e o procedimento de calibração desenvolvidos neste trabalho foram apropriados. A comparação entre as medidas do LFA EDXRF e Cromatografia Iônica da PUC-Rio foi utilizada para a derivação das correções de autoabsorção de partículas para elementos leves. Sobre os ciclos sazonais e interanuais das concentrações em massa do aerossol na região Amazônica, na Rebio Cuieiras, a concentração média de PM 10 foi muito pequena, 9,5 ± 4,7 μg m -3 durante a estação chuvosa e 13,4 ± 4,9 μg m -3 na estação seca. O EBC (black carbon equivalente) apresentou uma forte sazonalidade, com elevadas concentrações na fração fina de 0,57 ± 0,38 μg m -3 (seca) e de 0,05 ± 0,02 μg m -3 (chuvosa). Em Porto Velho, o PM 10 foi de 8,8 ± 4,2 μg m -3 (chuvosa) e 45 ± 42 μg m -3 (seca), podendo chegar a 200 μg m -3 , como na estação seca de 2010. A presença de EBC chegou a valores de 3,6 ± 3,6 μg m -3 . Na estação chuvosa a concentração média foi 0,5 ± 0,4 μg m -3 . Mesmo na ausência das queimadas em larga escala, as mudanças no uso do solo e a polução local interferem nas concentrações do aerossol em regiões impactadas antropicamente na Amazônia, como observado na literatura. Para medidas do aerossol carbonáceo, o protocolo escolhido foi o EUSAAR_2, por ser mais indicado ao estudo de aerossóis remotos. A intercomparação com o instrumento da Universidade de Ghent, Bélgica, conclui que nosso processo de calibração externo com sacarose, determinação do transit time e o processamento dos dados estão corretos. A concentração média de OC (carbono orgânico) na Rebio Cuieiras foi de 6,3 ± 3,1 μg m -3 (seca) e 1,8 ± 0,7 μg m -3 (chuvosa), para EC (carbono elementar) foi de 0,6 ± 0,3 μg m -3 (seca) e 0,18 ± 0,08 μg m -3 (chuvosa). De maneira geral, os resultados demonstram que esta é uma área ainda sob condições preservadas, porém com algum impacto de transporte a longa distância de emissões de queimadas durante a estação seca. Em Porto Velho, a concentração média de OC foi de 12 ± 5 μ g m -3 (seca) e 5,0 ± 0,5 μ g m -3 (chuvosa), e EC foi de 0,9 ± 0,5 μg m -3 (seca) e de 0,5 ± 0,3 μg m -3 (chuvosa). Analisou-se a questão da presença de absorção de radiação anômala por brown carbon, mas não foi possível quantificar a sua presença no aerossol atmosférico da região amazônica, em parte devido às incertezas inerentes nas medidas. Avaliou-se o aumento da concentração atmosférica média durante a estação seca para cada nível de volatilidade do carbono e os resultados mostraram um aumento maior das componentes OC2, OC3, EC2 e EC3 (volatilidade medida) na Rebio Cuieiras enquanto em Porto Velho a estação de queimadas trouxe um aumento das componentes OC1 e EC1, caracterizando queima de biomassa fresca, pela sua baixa volatilidade. Por meio da PMF (fatorização de matriz positiva) e APFA (análise de fatores principais absoluta) foram identificadas as fontes do material particulado. A diferença deste estudo está no fato de que o carbono orgânico e carbono elementar (e não apenas a composição química elementar) foram incluídos. O modelo PMF não atendeu às expectativas de ser um modelo de fácil utilização e robusto, ao contrário do APFA. Na Rebio Cuieiras foram identificados três fatores: fator (1) emissão de queimadas, com os elementos traçadores S, K, Br associados ao PM10, EBC, OC e EC; fator (2) poeira do solo proveniente do deserto do Saara, devido aos elementos traçadores, Al, Si, Ca, Ti, Fe e fator (3) indicou uma mistura de aerossol biogênico, elementos P, e sal marinho, elemento Cl. Em Porto Velho, o fator (1) com a emissão de solo associado ao EC, o fator (2) traçadores característicos de queimada, e o fator (3) emissão biogênica.

O objetivo desse trabalho foi estudar a relação entre profundidade óptica de aerossóis (AOD), obtida por sensoriamento remoto, e a concentração de material particulado (MP10 e MP2,5) medida próximo à superfície sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). A profundidade óptica foi derivada a partir de medidas de radiâncias fornecidas pelos sensores MODIS. Estes sensores estão posicionados a bordo dos satélites EOS-TERRA e EOS-AQUA, operados pela NASA. As concentrações de MP10 e MP2,5 foram obtidas nas estações da rede operacional da CETESB. Foram feitos alguns estudos de caso considerando diferentes situações atmosféricas, aos quais se aplicou a metodologia proposta por Castanho (2005) que busca reduzir as incertezas na determinação da profundidade óptica derivada do MODIS e identificar qual o modelo de aerossol é mais adequado para aplicação em estudos de qualidade do ar. Os valores de AOD calculados para as diferentes situações foram comparados com aqueles obtidos pela AERONET e com as concentrações anteriormente citadas, buscando uma validação dos mesmos. Valores médios de AOD foram calculados para áreas de 10 km x 10 km ao redor das estações de monitoramento do MP. Testes foram realizados para verificar os efeitos de sazonalidade, da quantidade de água na coluna atmosférica, da resposta da AOD por faixas de concentração de MP10, da geometria do sensor, da presença de nuvens e da presença de aerossol acima da Camada de Mistura (CM). Os resultados foram apresentados por estações com o objetivo de se visualizar diferentes condições sobre a região estudada. Alguns dos fatores relevantes observados durante a comparação entre a concentração de MP10 e a AOD foram: a influência do período do ano e da quantidade de água na coluna atmosférica. A geometria do sensor foi fator determinante para melhora das correlações, quando limitado o ângulo de espalhamento em 140°. Situações em que há ausência de nuvens, identificadas através de imagens do MODIS no visível, também apresentaram melhores resultados. Outro fator de extrema importância foi a estrutura vertical da CM. Através de medidas obtidas de um LIDAR foi verificado que a presença de aerossóis acima da CM, a qual é determinada principalmente pelas condições atmosféricas, é determinante para as correlações entre AOD e o MP. / The main purpose of this work was to study the relationship between the Aerosol Optical Depth (AOD), obtained by remote sensing, and the particulate material concentration (PM10 and PM2.5), near to the surface over the Metropolitan Area of Sao Paulo (MASP). The Aerosol Optical Depth was retrieved based on reflectance measurements provided by MODIS sensors. These sensors are carried aboard EOS-TERRA and EOS-AQUA satellites, which are operated by NASA. The PM10 and PM2.5 concentrations were obtained in the CETESB operational network. Case studies were performed, considering several atmospheric conditions, applying the methodology proposed by CASTANHO (2005), designed both to reduce the uncertainty in the determination of the MODIS derived Optical Depth and to identify which aerosol model is more appropriated for air quality studies. Some derived results were compared with AERONET data and with the previously mentioned concentrations as a cross-check test. Mean AOD values were calculated using 10 km x 10 km area ground around PM monitoring stations. Tests were performed to estimate the effects of seasonality, atmospheric column water content, AOD response to PM10 concentration, sensor geometry, clouds and aerosol concentration above the Mixing Layer (ML). To stress the different conditions of the studied region, the results were presented considering each station. Some of the relevant observed factors in the PM10 concentration and AOD comparison were the year period influence and the atmospheric column water content. The sensor geometry was an important factor to the improvement of the obtained correlations when the scattering angle was bounded to 140°. Cloudless situations, identified by MODIS true color images, also improved the results. Another important factor was the Mixing Layer vertical structure. Using LIDAR measurements it was verified that the presence of aerosols above the ML, which is determined mainly by atmospheric conditions, is crucial for the correlations between AOD and PM.

O objetivo desse trabalho foi estudar a relação entre profundidade óptica de aerossóis (AOD), obtida por sensoriamento remoto, e a concentração de material particulado (MP10 e MP2,5) medida próximo à superfície sobre a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP). A profundidade óptica foi derivada a partir de medidas de radiâncias fornecidas pelos sensores MODIS. Estes sensores estão posicionados a bordo dos satélites EOS-TERRA e EOS-AQUA, operados pela NASA. As concentrações de MP10 e MP2,5 foram obtidas nas estações da rede operacional da CETESB. Foram feitos alguns estudos de caso considerando diferentes situações atmosféricas, aos quais se aplicou a metodologia proposta por Castanho (2005) que busca reduzir as incertezas na determinação da profundidade óptica derivada do MODIS e identificar qual o modelo de aerossol é mais adequado para aplicação em estudos de qualidade do ar. Os valores de AOD calculados para as diferentes situações foram comparados com aqueles obtidos pela AERONET e com as concentrações anteriormente citadas, buscando uma validação dos mesmos. Valores médios de AOD foram calculados para áreas de 10 km x 10 km ao redor das estações de monitoramento do MP. Testes foram realizados para verificar os efeitos de sazonalidade, da quantidade de água na coluna atmosférica, da resposta da AOD por faixas de concentração de MP10, da geometria do sensor, da presença de nuvens e da presença de aerossol acima da Camada de Mistura (CM). Os resultados foram apresentados por estações com o objetivo de se visualizar diferentes condições sobre a região estudada. Alguns dos fatores relevantes observados durante a comparação entre a concentração de MP10 e a AOD foram: a influência do período do ano e da quantidade de água na coluna atmosférica. A geometria do sensor foi fator determinante para melhora das correlações, quando limitado o ângulo de espalhamento em 140°. Situações em que há ausência de nuvens, identificadas através de imagens do MODIS no visível, também apresentaram melhores resultados. Outro fator de extrema importância foi a estrutura vertical da CM. Através de medidas obtidas de um LIDAR foi verificado que a presença de aerossóis acima da CM, a qual é determinada principalmente pelas condições atmosféricas, é determinante para as correlações entre AOD e o MP. / The main purpose of this work was to study the relationship between the Aerosol Optical Depth (AOD), obtained by remote sensing, and the particulate material concentration (PM10 and PM2.5), near to the surface over the Metropolitan Area of Sao Paulo (MASP). The Aerosol Optical Depth was retrieved based on reflectance measurements provided by MODIS sensors. These sensors are carried aboard EOS-TERRA and EOS-AQUA satellites, which are operated by NASA. The PM10 and PM2.5 concentrations were obtained in the CETESB operational network. Case studies were performed, considering several atmospheric conditions, applying the methodology proposed by CASTANHO (2005), designed both to reduce the uncertainty in the determination of the MODIS derived Optical Depth and to identify which aerosol model is more appropriated for air quality studies. Some derived results were compared with AERONET data and with the previously mentioned concentrations as a cross-check test. Mean AOD values were calculated using 10 km x 10 km area ground around PM monitoring stations. Tests were performed to estimate the effects of seasonality, atmospheric column water content, AOD response to PM10 concentration, sensor geometry, clouds and aerosol concentration above the Mixing Layer (ML). To stress the different conditions of the studied region, the results were presented considering each station. Some of the relevant observed factors in the PM10 concentration and AOD comparison were the year period influence and the atmospheric column water content. The sensor geometry was an important factor to the improvement of the obtained correlations when the scattering angle was bounded to 140°. Cloudless situations, identified by MODIS true color images, also improved the results. Another important factor was the Mixing Layer vertical structure. Using LIDAR measurements it was verified that the presence of aerosols above the ML, which is determined mainly by atmospheric conditions, is crucial for the correlations between AOD and PM.

A poluição atmosférica é hoje uma questão que afeta as megacidades por todo o mundo. As partículas de aerossol participam do balanço radiativo, da formação de nuvens, da química atmosférica, e são prejudiciais à saúde da população exposta. A extensão e o rápido crescimento das megacidades têm levado à necessidade do desenvolvimento de ferramentas para o monitoramento da poluição do ar, urbana e regional, por sensoriamento remoto via satélites. Foram analisadas as propriedades ópticas dos aerossóis da região metropolitana de São Paulo com medidas obtidas por fotômetros da rede mundial AERONET (Aerosol Robotic Network) operada pela NASA. Foi desenvolvida uma nova metodologia para a determinação da espessura óptica das partículas de aerossol com alta resolução espacial de 1x1 km, sobre a região metropolitana de São Paulo, por satélite. Cinco modelos ópticos de aerossol, representativos da região, foram definidos como função do albedo simples. No comprimento de onda de 550 nm, os modelos possuem valores de albedo simples que variam de 0,83 a 0,93. Foram utilizadas medidas de radiâncias obtidas com o sensor MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer), a bordo dos satélites Terra e Aqua da NASA. Extensos testes de sensibilidade foram realizados, analisando o papel do albedo simples, parâmetro de assimetria, refletância de superfície, vapor de água e outras propriedades na espessura óptica derivada. O algoritmo desenvolvido utiliza a propriedade de refletância crítica, que pode ser obtida pelo próprio sensor, para determinar o modelo de aerossol a ser empregado. Este procedimento permitiu a identificação mais precisa do modelo de aerossol, de forma dinâmica e interativa, reduzindo a incerteza na determinação da espessura óptica em alta resolução com o sensor MODIS. Os resultados de validação mostraram uma melhora significativa na comparação entre os produtos de espessura óptica obtidos com o sensor MODIS, quando comparado com as medidas de referência obtidas com radiômetros em superfície. Foram obtidos com esta metodologia mapas com a distribuição espacial de aerossóis com resolução de 1x1 km. Os estudos de casos também apresentaram a potencialidade do método em identificar o modelo de aerossol mais adequado, seja em eventos de poluição local, seja de transporte de poluentes de longa distância. Os modelos e procedimentos desenvolvidos podem ser aplicados a outras regiões urbanas, após as devidas validações. Como ferramenta complementar ao monitoramento ambiental de estações de superfície o produto apresentado pode-se tornar operacional e ser utilizado em rotina por órgãos de controle ambiental em megacidades, como, por exemplo, pela CETESB em São Paulo / Urban air pollution is a public concern in all megacities around the world. Aerosol particles are active participants in the atmospheric energy budget, cloud properties, atmospheric chemistry and have adverse effects on human health. The spatial extension and the high growth rate of the megacities show the need of the use of remote sensing technologies on urban air pollution monitoring. Optical properties of São Paulo aerosol particles were analyzed using global sun photometer measurements from the AERONET (Aerosol Robotic Network) operated by NASA. A new methodology was developed to retrieve aerosol optical thickness in 1x1 km resolution over São Paulo metropolitan area from satelites measurements. Five aerosol optical models representative of the region were defined as a function of the single scattering albedo. The single scattering albedo in 550 nm varied from 0,83 to 0,93 in the models. Radiances were used from MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) sensor on Terra and Aqua NASA platforms. Sensitivities studies have shown the importance of the single scattering albedo, assymmetry parameter, surface reflectance, water vapor and other properties in the aerosol optical thickness retrieval from space. The developed algorithm uses the critical reflectance aerosol property, that is obtainable from the sensor measurements, to identify the aerosol model to be used. This procedure allow a more precise and dynamic definition of the aerosol model, reducing the uncertainties in the aerosol optical thickness retrieved from the MODIS sensor. Validation results have shown a significant improvement in a comparison between aerosol optical thickness obtained from MODIS and from surface radiometers measurements. Aerosol optical thickness images with 1x1 km resolution were obtained with this methodology and shows that the increase in the resolution of the aerosol optical thickness provides a more effective monitoring of the aerosol distribution in São Paulo. The case studies have shown the potentiality of this methodology to identify an adequate aerosol model, for both local aerosol pollution and in the long distance transport of pollutants. The models and procedures developed in this work can be applied in other urban regions with the appropriate validation. The presented product can be operational and used as routine measurement by environmental agencies in megacities, as an example, for CETESB in São Paulo, as a complementary tool to the regular ground based particulate matter monitoring.

Foram analisadas as principais propriedades ópticas do aerossol atmosférico a partir dos radiômetros da rede NASA/AERONET em três regiões de interesse: o Norte da Amazônia, a região do arco do desflorestamento, e a região do cerrado. A metodologia envolveu a obtenção da espessura óptica do aerossol (), distribuição de tamanho, albedo de espalhamento único (0), e outras propriedades com o uso de radiômetros CIMEL operados pela rede de fotômetros NASA/AERONET. Foram determinadas propriedades ópticas de aerossóis biogênicos naturais, bem como das emissões de queimadas. Observaram-se profundas modificações nas propriedades do aerossol durante a estação seca, como decorrência de emissões de queimadas. A profundidade óptica do aerossol, 500nm, aumentou de um valor de background de 0,15±0,13 durante a estação chuvosa, para valores médios diários da ordem de 2,5 a 3,5, o que indica uma atmosfera extremamente carregada de aerossóis na região do arco do desflorestamento. O coeficiente de Ångström, que expressa o tamanho das partículas, aumentou significativamente durante a estação de queimadas para altos valores de , indicando a predominância de partículas finas nessa época do ano, aumento esse que também é visto no volume da moda fina da distribuição de tamanho na região do arco do desflorestamento, com um pico no raio de 0,15 m. O aerossol biogênico natural está presente durante todo o ano, em todos os locais analisados. da região Amazônica. O aerossol produzido secundariamente na atmosfera, pela oxidação de compostos emitidos pela vegetação, contribui para o volume da moda fina, enquanto que as partículas primárias emitidas pela floresta contribuem para a moda grossa. Das propriedades intrínsecas do aerossol, observou-se que o albedo de espalhamento único do aerossol (0) tem valor médio de 0,920,03 nas estações do arco do desflorestamento. Em Cuiabá foi possível observar duas modas de valores de 0, uma correspondente ao aerossol natural do cerrado com valor de 0,84±0,05, e outra correspondente a queimadas de longa distância com valor de 0,92±0,03, compatível com as estações do arco do desflorestamento. O Norte da Amazônia foi caracterizado por aerossol extremamente espalhador, com albedo de 0,98±0,01 durante a estação chuvosa em Balbina. O impacto climático dos aerossóis foi quantificado através das inversões de forçante radiativa direta do aerossol da AERONET. A forçante radiativa instantânea no topo da atmosfera chegou a -100 W.m-2 na região do arco de desflorestamento. O valor de eficiência de forçante do aerossol na Amazônia variou entre 38,6 W.m-2.-1, em Alta Floresta, a 50,9 W.m-2.-1 em Belterra. Foi também realizada uma análise entre as medidas integradas na coluna atmosférica com medidas de concentração de aerossóis ao nível do solo. Nesse intuito, estudou-se a relação da profundidade óptica do aerossol obtida pelos radiômetros da AERONET e a concentração de material particulado fino, MP2,5 obtida ao nível do solo. A regressão linear encontrada foi de MP2,5 = (37±2)500 + (5±2) em unidades de [g.m-3] para a região do arco do desflorestamento, e MP2,5 = (30,7±1,3)500 + (0,08±0,40) nas mesmas unidades, para a região de Belterra. A validação feita com obtido independentemente pelo sensor MODIS mostrou que a relação é adequada para o arco do desflorestamento e a profundidade óptica do aerossol obtida por ambos os métodos pode ser usada alternativamente para estudos de efeitos de material particulado na saúde humana. / This work has analyzed the main optical properties of atmospheric aerosol particles in three regions of interest: the Northern Amazon region, the arc of deforestation and the Brazilian cerrado. The methodology involved the measurement of aerosol optical thickness (), size distribution, single scattering albedo (0), and other properties with the use of CIMEL radiometers that are part of a sun-photometer network operated by AERONET/NASA. It was determined the optical properties of natural biogenic aerosols as well as emissions from biomass burning. We observed large changes in the physical properties of aerosols during the dry season, as a result of emissions from fires. The aerosol optical depth at 500nm, 500nm increased from a background value of 0.15 ± 0.13 during the wet season for the daily average values of 2.5 to 3.5, indicating a highly loaded atmosphere in the region of the arc of deforestation. The Ångström coefficient, which indicates the particle size, increased significantly during the burning season for high values of , indicating the predominance of fine particles in this season. This increase due to biomass burning is also observed in the volume size distribution, with a large peak centered at a radius of 0.15 m. The natural biogenic aerosol is present throughout the year in all locations studied in the Amazon region with similar properties. The secondary organic aerosol produced in the atmosphere by oxidation of compounds emitted by the vegetation contributes to the volume of fine mode, while the primary particles emitted by the forest contribute to the coarse mode. The intrinsic properties of the aerosol were also analyzed. It was observed that the single scattering albedo of the aerosol (0) has an average value of 0.92 0.03 in the stations close to the region of the arc of deforestation. In Cuiabá it was possible to observe two modes in the distribution of 0, corresponding to a natural aerosol from the cerrado with an average value of 0.84 ± 0.05, and other mode corresponding to fires from long range transport with a relatively high value of 0.92 ± 0.03, consistent with the measurements at the arc of deforestation. The northern Amazon region was characterized by extremely scattering aerosols with albedo of 0.98 ± 0.01 during the rainy season in Balbina. The climate impact of aerosols was characterized by aerosol direct radiative forcing from inversions calculations by AERONET. The instantaneous radiative forcing at the top of the atmosphere reached a very high -100 Wm-2 in the region of the arc of deforestation. The value of the aerosol forcing efficiency in the Amazon ranged from -38.6 Wm-2.-1 in Alta Floresta, to -50.9 Wm-2.-1 in Belterra, compatible with measurements using other methods. This work also has done an analysis of the comparison between 500nm column measurements from AERONET and ground based aerosol concentrations. It was studied in detail the relationship of the aerosol optical depth obtained by the AERONET radiometers with the concentration of fine particulate matter, PM2.5 obtained at ground level in several sites in Amazonia. We found a statistically significant correlation and it was derived a linear regression of PM2.5 = (37±2) AOD500 + (5±2) in g/m³ in the region of the deforestation arc calculated from data in the period of 2001-2006. In addition, estimates from MODIS aerosol optical depth was used to calculate ground based PM2.5 concentrations, with statistically significant agreement. This technique is very useful to assess health effects of aerosols in Amazonia.

INTRODUÇÃO: O tratamento da fibrose cística (FC) envolve o uso de medicamentos fornecidos através de nebulizadores e seu funcionamento adequado é essencial. OBJETIVOS: Avaliar o desempenho de nebulizadores a jato utilizados por pacientes com FC e comparar dois manômetros para avaliação dos compressores. MÉTODOS: Estudo descritivo, transversal, de avaliação dos nebulizadores usados pelos pacientes com FC da Associação Mineira de Assistência a Mucoviscidose. Os pacientes trouxeram compressores (Proneb Ultra®) e nebulizadores (Pari LC plus®) para avaliação. O desempenho do compressor foi avaliado por medidas de pressão operacional através dos manômetros PARI PG101® (PARI GmbH, Starnberg, Alemanha) e FSA analógico (Famabras, Itaquaquecetuba, Brasil).As variáveis de eficiência do nebulizador foram: O débito de volume nebulizado (DVN), taxa de oferta da medicação (TOR) e volume residual (VR) foram calculados por diferenças de peso de cada nebulizador após 10 minutos de nebulização de solução salina (2,5ml). O diâmetro médio de massa da partícula (DMM) foi calculado através da equação proposta por Standaert et al. A análise estatística incluiu o pacote R (v.2.15) e MINITAB, com alfa=0,05. O coeficiente Kappa foi calculado para avaliar concordância de valores entre os equipamentos, e curva ROC construída para calcular o valor aferido no manômetro FSA com melhor sensibilidade/especificidade, utilizando o manômetro PARI PG101® como referência. A associação entre valores de pressão, DVN, TOR e VR foi calculada pela correlação de Spearman. RESULTADOS: Avaliados 146 sistemas com tempo mediano de uso de 32(12-60) meses±36 meses. Cinquenta e sete (39%) não funcionaram adequadamente, com valores pressóricos inferiores à metade da referência. Os sistemas com funcionamento inadequado comprometeram as variáveis de eficiência dos nebulizadores A concordância entre os diferentes métodos de avaliação de acordo com a classificação; com funcionamento adequado e inadequado através do coeficiente Kappa foi 0,81(IC95%- 0,65-0,97), p<0,001. Na avaliação da sensibilidade e especificidade foi observado o ponto de corte de 23,5 PSI no manômetro FSA mostrou sensibilidade=99% e especificidade=79% (p<0,001). Houve associação significativa entre DVN, VR e pressões aferidas. CONCLUSÕES: Uma proporção significativa dos sistemas de nebulização não funcionou adequadamente. As variáveis de eficiência da nebulização estavam comprometidas indicando que a pressão gerada no compressor é um aspecto crítico na eficiência do tratamento. O método alternativo da avaliação dos compressores se apresentou adequado para ser utilizado nos compressores utilizados no tratamento da FC. / INTRODUCTION: Cystic fibrosis (CF) treatment of involves the use of medications supplied through nebulizers and their proper functioning is essential. OBJECTIVES: To evaluate the performance of jet nebulizers used by CF patients and to compare two pressure gauges Compressors evaluation. METHODS: This was a descriptive, cross - sectional study of the nebulizers used by patients with CF of the Mucoviscidosis Care Association of Minas Gerais. The patients brought compressors (Proneb Ultra®) and nebulizers (Pari LC plus®) for evaluation. The performance of the compressor was evaluated by operating pressure measurements using PARI PG101® manometers (PARI GmbH, Starnberg, Germany) and analog FSA (Famabras, Itaquaquecetuba, Brazil). The variables of efficiency of nebulization under study were: nebulizer delivery volume (NDV), drug output rate (DOR), and residual volume (RV), which were calculated by weighing each nebulizer before nebulization and 10 minutes after nebulization using a saline solution (2.5 mL). The mass median diameter (MMD) was calculated using the equation proposed by Standaert et al. Statistical analysis included the package R (v.2.15) and MINITAB, with alpha = 0.05. The Kappa coefficient was calculated to evaluate agreement of values between the equipment\'s, and ROC curve constructed to calculate the value measured in the FSA manometer with better sensitivity / specificity, using the PARI PG101® manometer as reference. The association between pressure values, NDV, DOR and RV was calculated by the Spearman correlation. RESULTS: We evaluated 146 systems with a median time of use of 32 (12-60) months ± 36 months. Fifty-seven (39%) did not function properly, with pressure values lower than half the reference. The systems with inadequate functioning compromised the efficiency variables of the nebulizers. The agreement between the different evaluation methods according to the classification; with adequate and inadequate functioning through the Kappa coefficient was 0.81 (95% CI -0.65-0.97), p <0.001. In the evaluation of sensitivity and specificity, the cut-off point of 23.5 PSI on the FSA manometer showed sensitivity = 99% and specificity = 79% (p <0.001). There was a significant association between NDV, DOR, RV and measured pressures. CONCLUSIONS: A significant number of the nebulizer systems were ineffective. The variables of nebulization efficiency were compromised, which indicated that the pressure generated by the compressor was a critical aspect for treatment efficiency. The alternative method of compressors evaluation was suitable for use in CF treatment routine.

A cidade de Cubatão está localizada na região da baixada santista, no estado de São Paulo. Ela conta com um dos maiores complexos industriais do Brasil, tendo este iniciado as suas atividades na década de cinquenta. Cubatão, tornou-se uma grande potência econômica seguindo as tendências de seu desenvolvimento industrial. Contudo o progresso fabril aliado a ausência de políticas públicas e regulatórias, no que se refere à emissão de poluentes atmosféricos, trouxe graves consequências ambientais. A ausência de leis ocasionou um grande problema ambiental em Cubatão na década de oitenta, época na qual a região atingiu níveis altíssimos de poluição atmosférica, ganhou grande repercussão internacional e deu origem ao termo Vale da morte. Após este acontecimento, foram desenvolvidas as leis regulamentadoras de emissões atmosféricas, tanto no âmbito estadual quanto no federal. Hoje apesar de Cubatão possuir níveis mais baixos de poluição e emissões industriais controladas, é possível notar ultrapassagens dos padrões de qualidade do ar. Baseado no contexto apresentado sobre o município, o presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo da dispersão dos poluentes na região de Cubatão-SP utilizando técnicas diversas, como: sensoriamento remoto - técnica Light Detection and Ranging (LIDAR) e dados de satélite - e informações de qualidade do ar disponibilizados pela CETESB. / The city of Cubatão is located in the region of the state of São Paulo. It has one of the largest industrial complexes in Brazil, having started its activities in the fifties. Cubatão, became a major economic power following the trends of its industrial development. However the factory progress, combined with the absence of public and regulatory policies, regarding the emission of atmospheric pollutants, brought serious environmental consequences. The absence of laws caused a major environmental problem in Cubatão in the eighties. The region reached very high levels of air pollution, gaining great international repercussion and giving rise to the term Death Valley. Following this event, regulatory laws about atmospheric emissions were developed, both at the state and federal levels. Today, although Cubatão has lower levels of pollution and controlled industrial emissions, it is possible to observe overcoming air quality standards. Based on the context presented on the municipality, the present work aims to conduct a study of the dispersion of pollutants in the region of Cubatão-SP using several techniques, such as: remote sensing - Light Detection and Ranging (LIDAR) and satellite data - and air quality information provided by CETESB.

[pt] O aumento da poluição nos grandes centros urbanos tem forçado a demanda por novos equipamentos capaz de fazer a amostragem correta das partículas em suspensão no ar. Estas partículas são de especial atenção, pois causam danos à nossa saúde. As partículas menores que 10um são consideradas inaláveis, sendo que as de tamanho menores que 3um são consideradas respiráveis, atingindo a região alveolar dos pulmões. Na busca para a diminuição dos efeitos da poluição, faz-se necessário monitorar as características físicas dos aerossóis (concentração e tamanho). No entanto, os procedimentos necessários para a calibração de medidores de aerossol são mal definidos, sem instruções formais e documentação. A fim de prover um ambiente com escoamento uniforme e controlado, foi construída uma câmara de calibração de aerossol, com pressão atmosférica em torno de 1atm e velocidade do ar variando entre 1,1cm/s a 3,1cm/s, para avaliação de amostradores de aerossol. Essa câmara é grande o bastante para acomodar vários instrumentos simultaneamente, tendo uma área de seção de teste relativamente ampla (aproximadamente 1,0m2) com uma concentração de aerossol controlável. Esta pesquisa propõe uma metodologia de calibração de amostradores atmosféricos em geral e em particular de impactadores em cascata. Adota metodologia de cálculo de incerteza de medição segundo o Guia para a expressão da Incerteza de Medição e utiliza terminologia respaldada no Vocabulário internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia. Utilizando a Metrologia como ciência, para solucionar problemas oriundos da Medição de Aerossol. / [en] Increasing pollution in large urban centers has forced the demand for new equipment capable of making a correct sampling of the particles suspended in the air. These particles are of particular attention because they cause damage to our health. Particles smaller than 10um are considered respirable, and the size smaller than 3um are considered respirable, reaching the alveolar region of the lungs. In seeking to reduce the effects of pollution, it is necessary to monitor the physical characteristics of aerosols (size and concentration). However, the procedures for calibration of aerosol are poorly defined, without formal instruction and documentation. In order to provide an environment with controlled and uniform flow, we constructed a calibration chamber aerosol, with atmospheric pressure around 1atm and air velocity ranging between 1.1cm/s to 3.1 cm/s for evaluation of samplers aerosol. This chamber is large enough to accommodate multiple instruments simultaneously, having a test section area relatively wide (approximately 1.0m2) at a concentration of aerosol controllable. This research proposes a methodology for calibration of atmospheric samplers in general and in particular of cascade impactors. It adopts the methodology of calculation of measurement uncertainty according to the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement and uses terminology backed Vocabulary international General Terms and Fundamental Metrology. Using Metrology as a science, to solve problems arising from the Aerosol Measurement.

A cobertura de nuvens e os aerossóis são os dois principais fatores que modulam a energia solar que atinge a superfície e é absorvida pela atmosfera. Esses dois fatores, portanto, têm um papel essencial no clima do planeta. Há atualmente um interesse nos efeitos radiativos dos aerossóis, particularmente por causa da atividade antrópica, que aumenta sua concentração na atmosfera, e por sua íntima relação com a formação de nuvens. Partículas que podem ser ativadas e ganhar água para se tornarem nevoeiro ou gotas de nuvens, na presença de supersaturação de vapor de água, são chamadas de Núcleo de Condensação de Nuvens. O estudo das partículas que aumentam de tamanho com o ganho de água conforme aumenta a umidade relativa (higroscopicidade) torna-se então de fundamental importância no entendimento da contribuição dos aerossóis na regulação do clima do planeta. O LIDAR é um instrumento promissor no estudo da higroscopicidade dos aerossóis atmosféricos, porque pode operar em ambiente não perturbado e em condições muito próximas da saturação. O LIDAR Raman apresenta a vantagem de poder obter o perfil de vapor de água e retroespalhamento de aerossóis no mesmo volume atmosférico e sem nenhuma suposição a priori a respeito da razão LIDAR Este trabalho objetiva avaliar o crescimento higroscópico do material particulado urbano em São Paulo, Brasil, e em Washington, D.C, Estados Unidos durante a campanha NASA-Discover-AQ com o uso da técnica LIDAR Raman, obtendo o fator de crescimento por higroscopicidade. Apesar da metodologia que se baseia na determinação de uma atmosfera bem misturada com o uso de radiossondagem já ter sido utilizada na literatura, este trabalho acrescenta importantes informações, já que não se tem notícias de outros estudos extensos com múltiplos casos feitos com o LIDAR Raman para avaliação de higroscopicidade nos Estados Unidos, bem como é a primeira vez que este estudo é feito em São Paulo, como resultado de três anos de aquisição de dados. Os resultados mostram que é possível identificar o crescimento higroscópico dos aerossóis em ambas os ambientes de estudo, cuja detecção depende de condições atmosféricas que estão raramente presentes, tornando o estudo da higroscopicidade com o LIDAR um desafio que exige uma extensa coleta de dados. Mostram ainda que a determinação da origem e o estudo conjugado das propriedades químicas da população de aerossóis são informações que auxiliariam no entendimento do comportamento higroscópico, aprofundamentos estes que podem ser derivados deste trabalho. / The cloud cover and aerosols are two main factors that modulate the solar energy that reaches the surface and is absorbed by the atmosphere. These two factors therefore have a key role in global climate. There is currently an interest in the radiative effects of aerosols, particularly because of human activity, increasing its concentration in the atmosphere, and its close relationship with cloud formation Particles that can be activated and gain water to form fog or cloud droplets in the presence of water vapor supersaturation, are called Cloud Condensation Nucleus. The study of particles that increase in size because of the uptake of water under increasing relative humidity conditions (hygroscopicity) then becomes of fundamental importance in understanding the contribution of aerosols in regulating the global climate. The LIDAR is a promising tool in the study of hygroscopic properties of atmospheric aerosols, because it can operate in undisturbed environment and much close to saturation conditions. The Raman LIDAR has the advantage of being able to obtain the profile of water vapor and aerosol backscatter at the same atmospheric volume and no a priori assumption of the LIDAR ratio. This study aims to evaluate the hygroscopic growth of urban particulate matter in Sao Paulo, Brazil, and Washington, DC, United States during the NASA-Discover-AQ campaign using the technique Raman LIDAR, getting the growth factor by hygroscopicity . Although the methodology - which is based on determination of a well-mixed atmosphere using radiosonde - have already been described in the literature, this work adds important information, since they do not have other news with multiple cases extensive studies made with the LIDAR Raman hygroscopicity for evaluation in the United States, and is the first time that this study is done in São Paulo, as a result of three years of data acquisition. The results show that it is possible to identify the hygroscopic growth of aerosol in both environments, whose detection depends on atmospheric conditions that are rarely present, making the study of hygroscopic properties with LIDAR a challenge that requires extensive data collection. Also, show that the determination of origin and the combined study of chemical properties of the population of aerosols would assist in the understanding of hygroscopic behavior.

INTRODUÇÃO: O tratamento da fibrose cística (FC) envolve o uso de medicamentos fornecidos através de nebulizadores e seu funcionamento adequado é essencial. OBJETIVOS: Avaliar o desempenho de nebulizadores a jato utilizados por pacientes com FC e comparar dois manômetros para avaliação dos compressores. MÉTODOS: Estudo descritivo, transversal, de avaliação dos nebulizadores usados pelos pacientes com FC da Associação Mineira de Assistência a Mucoviscidose. Os pacientes trouxeram compressores (Proneb Ultra®) e nebulizadores (Pari LC plus®) para avaliação. O desempenho do compressor foi avaliado por medidas de pressão operacional através dos manômetros PARI PG101® (PARI GmbH, Starnberg, Alemanha) e FSA analógico (Famabras, Itaquaquecetuba, Brasil).As variáveis de eficiência do nebulizador foram: O débito de volume nebulizado (DVN), taxa de oferta da medicação (TOR) e volume residual (VR) foram calculados por diferenças de peso de cada nebulizador após 10 minutos de nebulização de solução salina (2,5ml). O diâmetro médio de massa da partícula (DMM) foi calculado através da equação proposta por Standaert et al. A análise estatística incluiu o pacote R (v.2.15) e MINITAB, com alfa=0,05. O coeficiente Kappa foi calculado para avaliar concordância de valores entre os equipamentos, e curva ROC construída para calcular o valor aferido no manômetro FSA com melhor sensibilidade/especificidade, utilizando o manômetro PARI PG101® como referência. A associação entre valores de pressão, DVN, TOR e VR foi calculada pela correlação de Spearman. RESULTADOS: Avaliados 146 sistemas com tempo mediano de uso de 32(12-60) meses±36 meses. Cinquenta e sete (39%) não funcionaram adequadamente, com valores pressóricos inferiores à metade da referência. Os sistemas com funcionamento inadequado comprometeram as variáveis de eficiência dos nebulizadores A concordância entre os diferentes métodos de avaliação de acordo com a classificação; com funcionamento adequado e inadequado através do coeficiente Kappa foi 0,81(IC95%- 0,65-0,97), p<0,001. Na avaliação da sensibilidade e especificidade foi observado o ponto de corte de 23,5 PSI no manômetro FSA mostrou sensibilidade=99% e especificidade=79% (p<0,001). Houve associação significativa entre DVN, VR e pressões aferidas. CONCLUSÕES: Uma proporção significativa dos sistemas de nebulização não funcionou adequadamente. As variáveis de eficiência da nebulização estavam comprometidas indicando que a pressão gerada no compressor é um aspecto crítico na eficiência do tratamento. O método alternativo da avaliação dos compressores se apresentou adequado para ser utilizado nos compressores utilizados no tratamento da FC. / INTRODUCTION: Cystic fibrosis (CF) treatment of involves the use of medications supplied through nebulizers and their proper functioning is essential. OBJECTIVES: To evaluate the performance of jet nebulizers used by CF patients and to compare two pressure gauges Compressors evaluation. METHODS: This was a descriptive, cross - sectional study of the nebulizers used by patients with CF of the Mucoviscidosis Care Association of Minas Gerais. The patients brought compressors (Proneb Ultra®) and nebulizers (Pari LC plus®) for evaluation. The performance of the compressor was evaluated by operating pressure measurements using PARI PG101® manometers (PARI GmbH, Starnberg, Germany) and analog FSA (Famabras, Itaquaquecetuba, Brazil). The variables of efficiency of nebulization under study were: nebulizer delivery volume (NDV), drug output rate (DOR), and residual volume (RV), which were calculated by weighing each nebulizer before nebulization and 10 minutes after nebulization using a saline solution (2.5 mL). The mass median diameter (MMD) was calculated using the equation proposed by Standaert et al. Statistical analysis included the package R (v.2.15) and MINITAB, with alpha = 0.05. The Kappa coefficient was calculated to evaluate agreement of values between the equipment\'s, and ROC curve constructed to calculate the value measured in the FSA manometer with better sensitivity / specificity, using the PARI PG101® manometer as reference. The association between pressure values, NDV, DOR and RV was calculated by the Spearman correlation. RESULTS: We evaluated 146 systems with a median time of use of 32 (12-60) months ± 36 months. Fifty-seven (39%) did not function properly, with pressure values lower than half the reference. The systems with inadequate functioning compromised the efficiency variables of the nebulizers. The agreement between the different evaluation methods according to the classification; with adequate and inadequate functioning through the Kappa coefficient was 0.81 (95% CI -0.65-0.97), p <0.001. In the evaluation of sensitivity and specificity, the cut-off point of 23.5 PSI on the FSA manometer showed sensitivity = 99% and specificity = 79% (p <0.001). There was a significant association between NDV, DOR, RV and measured pressures. CONCLUSIONS: A significant number of the nebulizer systems were ineffective. The variables of nebulization efficiency were compromised, which indicated that the pressure generated by the compressor was a critical aspect for treatment efficiency. The alternative method of compressors evaluation was suitable for use in CF treatment routine.