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Tropospheric ozone columns (TCOs) derived from differences between the Dutch-Finnish Aura Ozone Monitoring Instrument (OMI) measurements of the total atmospheric ozone column and the Aura Microwave Limb Sounder (MLS) measurements of stratospheric ozone columns are discussed. Because the measurements by these two instruments are not spatially coincident, interpolation techniques, with emphasis on mapping the stratospheric columns in space and time using the relationships between lower stratospheric ozone and potential vorticity (PV) and geopotential heights (Z), are evaluated at mid-latitudes. It is shown that this PV mapping procedure produces somewhat better agreement in comparisons with ozonesonde measurements, particularly in winter, than does simple linear interpolation of the MLS stratospheric columns or the use of typical coincidence criteria at mid-latitudes. The OMI/MLS derived tropospheric columns are calculated to be 4 Dobson units (DU) smaller than the sonde measured columns at mid-latitudes. Standard deviations between the derived tropospheric columns and those measured by ozonesondes are 9 DU (30%) annually but they are just 6 DU (15%) in summer. Uncertainties in the interpolated MLS stratospheric columns are likely to be the primary cause of these standard deviations. An important advantage of the PV mapping approach is that it works well when MLS data are missing (e.g., when an orbit of measurements is missing). In the comparisons against ozonesonde measurements, it provides up to twice as many comparisons compared to the other techniques. The OMI/MLS derived tropospheric ozone columns have been compared with corresponding columns based on the Tropospheric Emission Spectrometer (TES) measurements, and Regional chEmical trAnsport Model (REAM) simulations. The variability of tropospheric ozone columns has been examined for spring and summer 2005 over North America and the surrounding oceans. Comparisons of monthly mean distributions show good agreements between OMI/MLS tropospheric ozone columns, REAM columns, and TES columns. Two six-day periods in March have been selected to study the periodic TCO enhancements in two regions, around the Baja peninsula (Mexico) and over the West Coast of California. Thirteen-day back trajectories and daily maps of carbon monoxide (CO) and ozone from GEOS-CHEM and OMI/MLS have been used to investigate the influence of cross-Pacific transport. It is concluded that in the first period of the case study, the high ozone concentrations in mid and lower troposphere over the West Coast of California have been under the influence of cross-Pacific transport. Meteorological fields indicate that the high ozone concentrations in the upper troposphere over the West Coast of California and the high TCOs over the Baja peninsula are associated with stratospheric intrusions through a deep Rossby wave breaking event. The correlations between REAM TCOs and surface ozone from Environmental Protection Agency ground network measurements indicate that the TCO enhancement over the West Coast is associated with an increase of surface ozone. The correlations of REAM TCOs with geopotential height, wind fields, and tropopause height during the case study period suggest that TCO enhancement is best characterized in springtime by decreases of geopotential height on the 500 mb surface.

A Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) enfrenta sérios problemas relacionados à degradação da qualidade do ar devido às emissões de sua intensa frota veicular, apresentando constantes ultrapassagens dos Padrões de Qualidade do Ar de poluentes como o ozônio (PQAr ~80ppbv). O Ozônio é formado na atmosfera em condições complexas em presença de intensa radiação solar, altas temperaturas, baixa umidade relativa, ventos fracos e altas concentrações dos precursores, óxidos de nitrogênio (NOx = NO + NO2) e compostos orgânicos voláteis (COVs). Assim, o problema da poluição do ar em centros urbanos precisa ser tratado com metodologias mais modernas para que possam ser estabelecidos novos critérios para redução de seus precursores e o conhecimento das condições mais adequadas (relação entre os COVs e os NOx, além da especiação destes COVs) para a redução do ozônio troposférico. Neste contexto, modelos fotoquímicos de qualidade do ar têm sido usados para auxiliar na tomada de decisões ambientais estratégicas. O módulo químico SAPRC Statewide Air Pollution Research Center é um mecanismo detalhado para simular reações entre COVs e NOX, desenvolvido para ser aplicado para atmosferas urbanas e regionais dos Estados Unidos. Porém, devido características específicas do combustível (aproximadamente 30% da frota usa etanol), no Brasil a poluição urbana apresenta características próprias. Dessa forma, baseado em campanhas anteriores de amostragem de COVs, no presente estudo foram modificados o inventário de emissões e o módulo químico (SAPRC99) do modelo fotoquímico CIT a fim de melhorar a representação do ozônio quanto a sua formação e consumo na atmosfera da RMSP. Para isso, alguns COVs como xilenos, 1-buteno e trimetilbenzenos foram explicitados. As simulações para os dias 30 e 31 de outubro de 2006 mostraram aumentos de espécies como peroxiacetilnitrato e ozônio de aproximadamente 10% para o centro de formação de pluma sobre a RMSP. / The Metropolitan Area of São Paulo (MASP) suffers severe problems related to air quality degradation presenting constant air quality standard overpasses for pollutants like ozone (QSAir ~80ppbv), due to its intense vehicular fleet. Ozone is formed in the atmosphere under complex conditions in the presence of strong solar radiation, high temperatures, low relative humidity, weak winds and also high precursor concentrations, such as nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) and volatile organic compounds (VOCs). Therefore, the problem of air pollution in urban centers has to be treated using modern methodologies in order to establish new criteria for reduction of precursors and to know more adequate conditions (relation between VOCs and NOx, as well as speciation of these VOCs) in order to reduce tropospheric ozone. In this context, air quality photochemical models have been used to support strategic environmental decisions. SAPRC chemical mechanism Statewide Air Pollution Research Center developed to be applied in the United States urban atmospheres, consists of a detailed mechanism to simulate reactions between VOCs and NOx. However, due to specific fuel properties (about 30% of vehicular fleet uses ethanol), urban air pollution in Brazil presents its own characteristics, such as higher level of the oxygenated compounds. Hence, based on previous campaigns where VOCs had been sampled, the emission inventory and the chemical module (SAPRC99) were modified in order to improve ozone consumption and formation representation in the MASP atmosphere. As a result, some VOCs like xylenes, 1-butene and trimethilbenzens were explicated. Simulations for 30 and 31 of October 2006 presented increases in species formation like peroxyacetylnitrate and ozone about 10% in the centre of the MASP plume.

O monitoramento dos poluentes atmosféricos é um dos principais itens para a gestão do ar em centros urbanos e rurais atualmente. Entretanto, os altos custos de infraestrutura e de manutenção das estações de monitoramento da qualidade do ar inviabilizam muitos países, estados e municípios de implementarem esse intrumento. No Brasil, a gestão da qualidade do ar é restrita a alguns estados. No caso do monitoramento da qualidade do ar, a medida é restrita a algumas cidades. A fim de contribuir com o entendimento dos níveis de ozônio em uma cidade do interior paulista, foram conduzidas vinte e seis campanhas de amostragem semanal do ozônio tropósférico entre setembro de 2016 e setembro de 2017, em Jundiaí. Foram investigadas algumas características que são determinantes para a ocorrência do poluente ao longo das quatro estações e a variação em sete bairros do município. Com o propósito de avaliar o desempenho dos amostradores passivo frente as medições do monitor automático da CETESB, um dos locais selecionados foi a estação de monitoramento da CETESB. Em relação aos sete bairros, contatou-se diferença estatística (p<0,05) através da aplicação da Análise de Variância (ANOVA), sendo constatada diferença em um local do município com o teste de Dunnett. Nas amostras coletadas na estação da CETESB, observou-se correlação da temperatura e a umidade relativa do ar com o ozônio. Essas variáveis inseridas em um modelo de regressão com as amostragens passivas resultou na explicação de 92% (r2=0,921) das medições realizadas pelo monitor automático da CETESB. Por meio da análise das retrotrajetórias de parcelas de ar foi possível verificar que as concentrações de ozônio em Jundiaí possivelmente sejam influenciadas pelas emissões de outras regiões. Além disso, propôs-se contribuir com o desenvolvimento de novas técnicas de monitoramento de ozônio, montando e validando preliminarmente um dispositivo de baixo custo com um sensor programado no hardware Arduino. Foi feita a calibração indireta do dispositivo de medição de ozônio com o monitor automático da CETESB. Observou-se que os resultados obtidos pelo dispositivo não apresentaram correlação com os do monitor da CETESB (p>0,05), ainda que o primeiro e segundo quartis tenham apresentado correlação (p<0,05). O dispositivo precisa ser mais bem avaliado com calibração em laboratório. / Monitoring of air pollutants is one the main items for air management in urban and rural centers today. However, the high costs of infrastructure and maintenance of air quality monitoring stations manke many countries, states and municipalities unable to implement this instrument. In Brazil air quality management is restrict to some states. In the case of air quality monitoring, the measure is restricted to some cities. In order to contribuite to the understanding of ozone levels in a city in the state of São Paulo, twenty-six weekly sampling campaigns of tropospheric ozone between September 2016 and Sptember 2017 in Jundiaí. It was investigated some characteristics that are determinant for the occurance of the pollutant throughout the four seasons and the variation in seven districts os the Jundiaí. In order to evaluate the performance of the passive samplers against the CETESB automatic monitor measurements, one of the selected sites was the monitoring station of CETESB. About the seven neighborhoods, a statistical difference (p<0.05) was applied through the Analysis of Variace (ANOVA), and a difference was found in one locality of the municipality with the Dunnett test. In the samples collected at the CETESB station, a correlation was observed between temperature and air humidity and ozone. These variables inserted in a regression model with the passive samplings resulted in the explanation of 92% (r²=0.921) of the measurements performed by the CETESB automatic monitor. By analyzing the backward trajectories of air parcels, it was possible to verify that ozone concentrations in Jundiaí are possibly influenced by emissions from other regions. In addition, it was proposed to contribute to the development of new ozone monitoring techniques by assembling and preliminarily validating a low-cost device with a sensor programmed into Arduino hardware. The indirect calibration of the ozone measuring device was done with the CETESB automatic monitor. It was observed that the results obtained by the device did not correlate with those of the CETESB monitor (p>0.05), although the first and second quartiles showed a correlation (p<0.05). The device needs to be better evaluated with laboratory calibration.

Objetivo: Avaliar a influência da atividade canavieira nas concentrações de ozônio troposférico em área urbana de Araraquara, SP. Método: Foram realizadas coletas passiva de ozônio e COV (Compostos Orgânicos Voláteis), na safra e entressafra de cana-de-açúcar 2011 2012, em 6 locais na área urbana, com exposição de 5 dias. Coleta ativa de COV foi realizada na área central durante 6 dias, não consecutivos, utilizando 24 coletores por dia com exposição de 1 hora cada um, totalizando 144 amostras. Coletas passivas de COV também foram realizadas em 3 situações: durante e após a queima de canavial e em área urbana, durante 1 hora cada, totalizando 9 amostras. A quali e quantificação dos COV foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando como pré-tratamento da amostra dessorvedor térmico e criogenia. A determinação de ozônio foi feita por cromatografia iônica com a quantificação de íons nitrato, produto da reação do ozônio com o absorvente químico. Além disso, foi realizada estimativa de emissões atmosféricas da atividade canavieira e urbanas para avaliar a participação dessas fontes de poluição na emissão de precursores de ozônio. Resultados: Concentrações médias de ozônio estiveram na faixa de 42,50±7,48 a 66,62±10,07 µg m-3, com média de 52,93±12,39 µg m-3, durante a safra de cana, e de 26,51±2,53 a 77,78±11,04 µg m-3, com média de 52,61±25,65 µg m-3, na entressafra. Os 11 COV identificados na atmosfera urbana de Araraquara estão associados à combustão de veículos automotores, com exceção do d-limoneno. Tolueno e d-limoneno foram os COV mais abundantes atingindo concentrações de 0,40 e 0,50 ppb, respectivamente. Detectaram-se diversos COV nas amostras coletadas nos canaviais durante a queima, destacando-se: eteno (51,59 por cento ), etano (11,14 por cento ), propeno (10,64 por cento ), butano (4,97 por cento ), tolueno (3,39 por cento ) e propano (2,21 por cento ). O eteno foi utilizado para caracterizar a emissão da queima de cana, sendo encontrado na atmosfera urbana na proporção de 13,31 por cento . Estimativa de emissão da agroindústria canavieira mostrou que a queima da palha contribuiu com cerca de 44 por cento de HCNM (Hidrocarbonetos Não-Metânicos) e os veículos pesados, a queima do bagaço e da palha corresponderam a 27 por cento da emissão de NOx (óxidos de nitrogênio). As emissões da frota veicular de Araraquara em 2011 contribuíram com 52,85 por cento e 65,55 por cento , respectivamente, para emissões de HCNM e NOx. Conclusões: A variação temporal das concentrações de ozônio foi mais significativa que a variação espacial, sendo setembro o mês com maiores médias de ozônio no inverno e fevereiro no verão. A estimativa de emissão indicou que as fontes urbanas e da agroindústria sucroalcooleira são significativas para emissão de precursores de ozônio. A identificação dos COV na atmosfera urbana de Araraquara revelou influência de fontes veiculares, de indústria de citrossuco e da queima de canaviais. Este estudo mostrou que a atividade canavieira é fonte emissora importante de precursores de ozônio, e portanto contribui para a formação de ozônio na área urbana de Araraquara, SP / Objective: To assess the influence of the sugarcane industry on the concentrations of tropospheric ozone in an urban area of Araraquara, SP. Method: Passive collections of ozone and VOCs (Volatile Organic Compounds) were undertaken, both during the sugarcane harvest as also in the period between harvests in 2011 2012, at 6 sites in the urban area, with 5-day exposure. The active collections of VOCs were undertaken in a central area during 6 non-consecutive days, using 24 collectors each day with 1 hours exposure each, thus yielding a total of 144 samples. Passive collections of VOCs were also made in 3 situations: during and after the burning of the cane plantations and in an urban area, each lasting one hour, and yielding a total of 9 samples. The assessment of the quality and quantity of the VOCs was made by gas chromatography, using as pre-treatment of the sample a thermal desorption and cryogenic concentration. The determination of the ozone was made by means of ion chromatography with the quantification of nitrate ions, a product of the reaction between the ozone and the chemical absorbent. Further, an estimate of the atmospheric emissions of the sugarcane industrys and urban activity was made to assess the participation of these sources of pollution in the emission of the precursors of ozone. Results: Average concentrations of ozone lay between 42.50±7.48 and 66.62±10.07 µg m-3, with an average of 52.93±12.39 µg m-3, during the cane harvest, and between 26.51±2.53 and 77.78±11.04 µg m-3, with an average of 52.61±25.65 µg m-3, in the period between harvests. The 11 VOCs identified in the urban atmosphere of Araraquara are all associated with the combustion of automotive vehicles, with the exception of d-limonene. Toluene and d-limonene were the most abundant VOCs, attaining maximum concentrations of 0.40 and 0.50 ppb, respectively. Various VOCs were detected in the samples collected in the cane plantations during the burning: ethene (51.59 per cent ), ethane (11.14 per cent ), propene (10.64 per cent ), butane (4.97 per cent ), toluene (3.39 per cent ) and propane (2.21 per cent ) being noteworthy. The ethene was used to characterize the emissions during the burning of the cane plantations, being found in the urban atmosphere in the proportion of 13.31 per cent . An estimate of the emission from the sugarcane agro-industry showed that the burning of the straw contributed with about 44 per cent of NMHC (Non-Methane HydroCarbons) and heavy vehicles, the burning of the bagasse and straw accounted for 27 per cent of the emission of NOx (nitrogen oxides). The emissions of the fleet of vehicles in Araraquara in 2011 contributed with 52.85 per cent and 65.55 per cent , respectively, to those of NMHC and NOx. Conclusions: The temporal variation of the ozone concentrations was of greater significance than the spatial variation, September being the month with the highest ozone average in the winter and February in the summer. The estimate of the emissions showed that both the urban sources and the sugar/alcohol agro-industrial segment are significant for the emission of precursors of ozone. The identification of the VOCs in the urban atmosphere of Araraquara demonstrated the influence of automotive sources, of the citric juice industry and of the burning of the sugarcane plantations. This study showed that the sugarcane industry is an important source of the emission of the precursors of ozone, and that it therefore contributes to the production of ozone in the urban area of Araraquara, SP

Objetivo: Avaliar a influência da atividade canavieira nas concentrações de ozônio troposférico em área urbana de Araraquara, SP. Método: Foram realizadas coletas passiva de ozônio e COV (Compostos Orgânicos Voláteis), na safra e entressafra de cana-de-açúcar 2011 2012, em 6 locais na área urbana, com exposição de 5 dias. Coleta ativa de COV foi realizada na área central durante 6 dias, não consecutivos, utilizando 24 coletores por dia com exposição de 1 hora cada um, totalizando 144 amostras. Coletas passivas de COV também foram realizadas em 3 situações: durante e após a queima de canavial e em área urbana, durante 1 hora cada, totalizando 9 amostras. A quali e quantificação dos COV foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando como pré-tratamento da amostra dessorvedor térmico e criogenia. A determinação de ozônio foi feita por cromatografia iônica com a quantificação de íons nitrato, produto da reação do ozônio com o absorvente químico. Além disso, foi realizada estimativa de emissões atmosféricas da atividade canavieira e urbanas para avaliar a participação dessas fontes de poluição na emissão de precursores de ozônio. Resultados: Concentrações médias de ozônio estiveram na faixa de 42,50±7,48 a 66,62±10,07 µg m-3, com média de 52,93±12,39 µg m-3, durante a safra de cana, e de 26,51±2,53 a 77,78±11,04 µg m-3, com média de 52,61±25,65 µg m-3, na entressafra. Os 11 COV identificados na atmosfera urbana de Araraquara estão associados à combustão de veículos automotores, com exceção do d-limoneno. Tolueno e d-limoneno foram os COV mais abundantes atingindo concentrações de 0,40 e 0,50 ppb, respectivamente. Detectaram-se diversos COV nas amostras coletadas nos canaviais durante a queima, destacando-se: eteno (51,59 por cento ), etano (11,14 por cento ), propeno (10,64 por cento ), butano (4,97 por cento ), tolueno (3,39 por cento ) e propano (2,21 por cento ). O eteno foi utilizado para caracterizar a emissão da queima de cana, sendo encontrado na atmosfera urbana na proporção de 13,31 por cento . Estimativa de emissão da agroindústria canavieira mostrou que a queima da palha contribuiu com cerca de 44 por cento de HCNM (Hidrocarbonetos Não-Metânicos) e os veículos pesados, a queima do bagaço e da palha corresponderam a 27 por cento da emissão de NOx (óxidos de nitrogênio). As emissões da frota veicular de Araraquara em 2011 contribuíram com 52,85 por cento e 65,55 por cento , respectivamente, para emissões de HCNM e NOx. Conclusões: A variação temporal das concentrações de ozônio foi mais significativa que a variação espacial, sendo setembro o mês com maiores médias de ozônio no inverno e fevereiro no verão. A estimativa de emissão indicou que as fontes urbanas e da agroindústria sucroalcooleira são significativas para emissão de precursores de ozônio. A identificação dos COV na atmosfera urbana de Araraquara revelou influência de fontes veiculares, de indústria de citrossuco e da queima de canaviais. Este estudo mostrou que a atividade canavieira é fonte emissora importante de precursores de ozônio, e portanto contribui para a formação de ozônio na área urbana de Araraquara, SP / Objective: To assess the influence of the sugarcane industry on the concentrations of tropospheric ozone in an urban area of Araraquara, SP. Method: Passive collections of ozone and VOCs (Volatile Organic Compounds) were undertaken, both during the sugarcane harvest as also in the period between harvests in 2011 2012, at 6 sites in the urban area, with 5-day exposure. The active collections of VOCs were undertaken in a central area during 6 non-consecutive days, using 24 collectors each day with 1 hours exposure each, thus yielding a total of 144 samples. Passive collections of VOCs were also made in 3 situations: during and after the burning of the cane plantations and in an urban area, each lasting one hour, and yielding a total of 9 samples. The assessment of the quality and quantity of the VOCs was made by gas chromatography, using as pre-treatment of the sample a thermal desorption and cryogenic concentration. The determination of the ozone was made by means of ion chromatography with the quantification of nitrate ions, a product of the reaction between the ozone and the chemical absorbent. Further, an estimate of the atmospheric emissions of the sugarcane industrys and urban activity was made to assess the participation of these sources of pollution in the emission of the precursors of ozone. Results: Average concentrations of ozone lay between 42.50±7.48 and 66.62±10.07 µg m-3, with an average of 52.93±12.39 µg m-3, during the cane harvest, and between 26.51±2.53 and 77.78±11.04 µg m-3, with an average of 52.61±25.65 µg m-3, in the period between harvests. The 11 VOCs identified in the urban atmosphere of Araraquara are all associated with the combustion of automotive vehicles, with the exception of d-limonene. Toluene and d-limonene were the most abundant VOCs, attaining maximum concentrations of 0.40 and 0.50 ppb, respectively. Various VOCs were detected in the samples collected in the cane plantations during the burning: ethene (51.59 per cent ), ethane (11.14 per cent ), propene (10.64 per cent ), butane (4.97 per cent ), toluene (3.39 per cent ) and propane (2.21 per cent ) being noteworthy. The ethene was used to characterize the emissions during the burning of the cane plantations, being found in the urban atmosphere in the proportion of 13.31 per cent . An estimate of the emission from the sugarcane agro-industry showed that the burning of the straw contributed with about 44 per cent of NMHC (Non-Methane HydroCarbons) and heavy vehicles, the burning of the bagasse and straw accounted for 27 per cent of the emission of NOx (nitrogen oxides). The emissions of the fleet of vehicles in Araraquara in 2011 contributed with 52.85 per cent and 65.55 per cent , respectively, to those of NMHC and NOx. Conclusions: The temporal variation of the ozone concentrations was of greater significance than the spatial variation, September being the month with the highest ozone average in the winter and February in the summer. The estimate of the emissions showed that both the urban sources and the sugar/alcohol agro-industrial segment are significant for the emission of precursors of ozone. The identification of the VOCs in the urban atmosphere of Araraquara demonstrated the influence of automotive sources, of the citric juice industry and of the burning of the sugarcane plantations. This study showed that the sugarcane industry is an important source of the emission of the precursors of ozone, and that it therefore contributes to the production of ozone in the urban area of Araraquara, SP

Neste trabalho foram estudados, através de simulações numéricas e medidas de concentração de poluentes próximo à superfície, algumas situações meteorológicas que determinaram episódios de destaque com relação ao poluente ozônio que ocorreram na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) entre 1999 e 2006. Primeiramente, foram avaliados dois modelos fotoquímicos, CIT e SPM-BRAMS, quanto à formação de ozônio e a correta representação dos processos de dispersão de poluentes na região. Após a avaliação dos modelos, foram determinadas características do escoamento atmosférico durante a ocorrência de episódios críticos do ponto de vista da qualidade do ar. Os resultados obtidos mostraram que a variabilidade nas concentrações do ozônio pode ser bem representada pelos modelos utilizados. Em geral, as concentrações simuladas com o SPM-BRAMS concordam bem com as observações em termos da fase do ciclo diurno, sendo os valores das concentrações um pouco subestimados com relação aos máximos observados. O modelo CIT, por sua vez, apresentou concentrações mais altas, principalmente nos horários de máximo, tendo também representado adequadamente o ciclo diurno. Nas simulações, com ambos os modelos, foi constatado que nos pontos referentes às estações de monitoramento localizadas na porção sudeste da RMSP, foram obtidos os piores resultados em termos de parâmetros estatísticos comumente utilizados na avaliação de resultados modelados. Com o SPM-BRAMS foram também realizadas simulações abrangendo o mês de janeiro de 2006, através das quais foram estudadas as condições atmosféricas em grande e mesoescala e o comportamento das concentrações de ozônio associadas. Durante este mês houve períodos de intensa atividade convectiva, relacionados a episódios de ZCAS, bem como períodos mais secos em que a atmosfera apresentava-se mais estável. Observou-se que durante episódios de chuva intensa há uma superestimativa das concentrações pelo modelo; no entanto, os resultados são bem próximos às observações em situações de céu claro e com ventos menos intensos. Os picos secundários noturnos na concentração de ozônio, observados com certa freqüência nos dados medidos, nem sempre foram bem representados pelo modelo, embora os picos máximos diurnos fossem bem representados. Os dias em que os picos noturnos foram simulados adequadamente pelo SPM-BRAMS foram caracterizados por alta pressão desde a superfície até níveis médios, com maior subsidência e estabilidade na atmosfera, favorecendo o transporte de ozônio a partir de níveis mais altos da atmosfera para a superfície. Os picos noturnos com concentrações acima de 20 ppbv foram os mais bem representados. / Throughout numerical simulations and near to surface measurements of pollutants concentrations, in this work some meteorological situations of relevance for high ozone concentrations episodes over the Metropolitan Area of Sao Paulo (MASP) were studied., between 1999 and 2006. Firstly, two photochemical models, CIT and SPM-BRAMS, were evaluated in the sense of the correct representation of ozone formation and the pollutant dispersion processes over the region. After the models evaluation, some characteristics of the atmospheric flow were determined during the occurrence of critical events from the air quality point of view. The results showed that the ozone concentrations variability was relatively well represented by the used models. In general, the concentrations simulated by the SPMBRAMS agree well with observations, in terms of the diurnal cycle phase, but the concentrations values were slightly underestimated compared to the observed maximum. The CIT model showed higher concentrations, especially during diurnal maximum peaks. The diurnal cycle was also adequately represented by this model. In simulations with both models, it was found that in the monitoring stations located in the southeastern portion of the MASP, the worst results were obtained in terms of statistical parameters commonly used in the evaluation of models results. The SPM-BRAMS was also used for simulations throughout the whole month of January 2006. With these simulations the atmospheric conditions in large and meso scales and the associated ozone concentrations behavior were studied. During this month periods of intense convective activity occurred, associated with SACZ episodes. Dry periods in which the atmosphere was more stable, were also observed during this month. It was observed that during episodes of intense precipitation, there is a tendency of concentration overestimation by the model; however, the results are very close to the observations in situations of clear sky and with milder winds. The nocturnal secondary peaks in the ozone concentration observed with some frequency in the measured data, were not always well represented by the model, while the maximum day time peak were well represented. The days when the nocturne peaks were properly simulated by SPM-BRAMS, were characterized by high pressure from the surface to mid-level, with more atmospheric subsidence and stability, promoting the transport of ozone from higher levels of the atmosphere to the surface. The nocturnal peaks with concentration above 20 ppbv were most well represented.

Esta tese de doutorado teve como objetivo avaliar o impacto na qualidade do ar da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) de mudanças do clima a partir de cenários de mudança global oriundos do IPCC (International Panel for Climate Change) e das mudanças nas fontes urbanas da RMSP, decorrentes da implantação de políticas de controle de emissões veiculares. A qualidade do ar foi estimada por meio do modelo WRF/Chem (Weather Research and Forecasting with Chemistry). Os cenários do IPCC que foram utilizados representam situações futuras, levando-se em conta o aquecimento global dentro de suas perspectivas otimista (SRES B1) e pessimista (SRES B2). Para a representação desses dois cenários foram utilizadas as saídas do modelo climático global CCSM3 (Community Climate System Model), as quais serviram como condições iniciais e de contorno para o modelo utilizado no trabalho. A avaliação da qualidade do ar foi realizada com base na análise da concentração de ozônio na RMSP, para os anos de 2020 e 2050. Também, foram considerados os eventuais impactos na qualidade do ar considerando-se mudanças nas fontes de emissão veicular. Dessa forma foram estudados cenários com mudanças climáticas ou com variação nas emissões veiculares para os anos de 2020 e 2050 e com ambas para o ano de 2050. Os resultados foram avaliados através de métodos estatísticos em comparação com o caso base, que representa o comportamento do ozônio no período de estudo compreendido entre os dias 08 e 16 do mês de novembro de 2011. As análises estatísticas dos resultados das simulações em comparação com os dados medidos mostraram que o modelo representou de forma satisfatória as condições ambientais observadas no período de estudo. Resultados das simulações de eventos futuros considerando os casos onde foram modificadas as condições meteorológicas para os anos de 2020 e 2050 e mantidas as emissões de 2011 mostraram pouca diferença das concentrações de ozônio sobre a RMSP. Por outro lado, resultados das simulações obtidos da alteração das emissões para os anos futuros, tendo como base as condições meteorológicas de 2011 apresentaram grande variação das concentrações de ozônio sobre a mesma área. Por fim, resultados obtidos a partir de simulações com alterações das condições meteorológicas e das emissões para o ano de 2050 para os dois cenários do IPCC mostraram as maiores diferenças entre os cenários simulados e ambos concordam na ocorrência de aumento de concentrações de ozônio no futuro. Pode-se explicar essa tendência de aumento a partir de duas hipóteses: o aumento da temperatura, favorecendo a ocorrência dos processos fotoquímicos e o maior controle das emissões por veículos pesados, levando a uma razão de Compostos Orgânicos Voláteis por Óxidos de Nitrogênio mais favorável para a formação do ozônio. / This PhD dissertation aims to assess the impact of climate change on regional air quality from global change scenarios estimated by IPCC and control vehicle emissions changes over the Metropolitan Area of São Paulo (MASP). The air quality was estimated by WRF/Chem model. For this purpose, the scenarios proposed by IPCC that represent future situations were used, taking into account global warming in an optimist (SRES B1) and pessimist (SRES A2) perspective. The output files from the global climate model CCSM3 (Community Climate System Model) based in these scenarios were used as initial and boundary conditions for the model used in this work and, based on a defined set of cases, possible impacts on ozone concentrations were evaluated over the MASP for 2020 and 2050. Also, possible impacts on air quality were considered based on changes in the emission sources. In this way, the following cases were studied: 1) the actual emission for the two meteorological scenarios during 2020 and 2050; 2) same meteorological condition of 2011 for scenarios of urban emission with public politics of emission control for 2020 and 2050, and; 3) a scenario with 2050´s emissions and IPCC meteorological conditions. Results were evaluated through statistical methods based on a control case, which represents the ozone concentrations during the period between November 08th and 16th of 2011. Results obtained with the control case simulation showed that the model represented satisfactorily environmental conditions observed during the study period. Simulation results of future events considering cases where weather conditions were modified for 2020 and 2050 and keeping the emissions of 2011 showed little difference in the ozone concentrations over the MASP. On the other hand, simulation results obtained from the change in emissions for future years, based on weather conditions of 2011, showed a large variation of ozone concentrations over the same area. Finally, results from simulations with changes in weather and emissions for 2050, considering the two IPCC scenarios, showed major differences between the simulated scenarios and both of them show similar results in the sense that high ozone concentrations are estimated for the future. This trend of increased concentrations can be explained by two assumptions: higher temperature, causing the occurrence of photochemical processes, and the implementation of control emissions by heavy vehicles, leading to a ratio of Volatile Organic Compounds by Oxides of Nitrogen more favorable to the formation of ozone.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente estudo teve como objetivo quantificar as emissões de Compostos Orgânicos Voláteis do Aterro Controlado Morro do Céu localizado na cidade de Niterói, Rio de Janeiro, Brasil. Para tanto, vinte amostras foram coletadas, usando uma bomba de ar operada a bateria durante dois dias de dezembro de 2009. Uma câmara de fluxo cilíndrica de PVC de 30L foi inserida 5 cm no solo do aterro, e as amostras foram coletadas através de uma válvula na parte superior da câmera. Os resultados indicaram um valor de 1.980 Kg Km-2 h-1. O modelo Gaussiano de dispersão atmosférica ISCST3 foi utilizado para calcular a difusão e transporte dos poluentes a fim de estimar as concentrações de COV no bairro, usando dados topográficos, meteorológicos e de emissões. Valores de 525 &#956;g m-3 de COV foram encontrados a 500 metros do aterro. As emissões do aterro foram usadas em conjunto com dados meteorológicos, utilizando o modelo de trajetória OZIPR e o mecanismo químico SAPRC para demonstrar o impacto na formação do ozônio troposférico na região. É conhecido que o ozônio é formado pela reação entre COV, NOx e luz solar. A contribuição de valores elevados de COV provenientes das emissões do aterro conduzirá a uma nova situação com valores mais elevados de ozônio na região. Os resultados da modelagem indicaram um aumento maior que 1000% nos níveis de ozônio na região do aterro, se comparado com a modelagem do ozônio para a região metropolitana do Rio de Janeiro. Os resultados mostram ser necessário que maior atenção seja dada à política de gerenciamento de RSU no Brasil, incluindo a escolha adequada para o local de instalação, o monitoramento da área durante e após o período de operação e técnicas mais adequadas de disposição dos resíduos sólidos urbanos / The purpose of this work was to quantify the Volatile Organic Compounds emissions by a landfill (Morro do Céu), located in Niterói, Rio de Janeiro State, Brazil. Twenty 10-minute samples were collected using a battery-operated air pump operated at 500 mL min-1, over a period of four days in May and December, 2009. A cylindrical 30 L PVC flux chamber was used, the open, bottom side of which was inserted into the landfill soil to a depth of 5 cm. The samples were collected using a valve at the upper, closed side of the chamber. The results indicated an elevated value of 1,980 kg km-2 h-1. A Gaussian plume dispersion model, implemented by Aermod software, was used to calculate the diffusion and transport of pollutants, and the pollutant concentrations in the surroundings were estimated using the emission, meteorological, and topographical data. Maximum values of 525 &#956;g m-3 for VOC were found at approximately 500 m from the landfill. The landfill emissions were also compiled with meteorological data, using the OZIPR trajectory model coupled with SAPRC chemical mechanism, to demonstrate their impact on the formation of tropospheric ozone. It is well known that ozone is formed by the reactions of VOC, NOx and sunlight. The contribution of high VOC levels from the landfill emissions was expected to lead to higher ozone values. The results indicated a 1000% increase in ozone in the region of the landfill, compared to the ozone values for the metropolitan region of Rio de Janeiro. The results show that it is both necessary and desirable that greater attention be given to the political management of municipal solid waste in the Brazil, including the location choice, the monitoring of landfill areas during and after their period of operation and techniques more appropriate of disposition of municipal solid waste

O monitoramento dos poluentes atmosféricos é um dos principais itens para a gestão do ar em centros urbanos e rurais atualmente. Entretanto, os altos custos de infraestrutura e de manutenção das estações de monitoramento da qualidade do ar inviabilizam muitos países, estados e municípios de implementarem esse intrumento. No Brasil, a gestão da qualidade do ar é restrita a alguns estados. No caso do monitoramento da qualidade do ar, a medida é restrita a algumas cidades. A fim de contribuir com o entendimento dos níveis de ozônio em uma cidade do interior paulista, foram conduzidas vinte e seis campanhas de amostragem semanal do ozônio tropósférico entre setembro de 2016 e setembro de 2017, em Jundiaí. Foram investigadas algumas características que são determinantes para a ocorrência do poluente ao longo das quatro estações e a variação em sete bairros do município. Com o propósito de avaliar o desempenho dos amostradores passivo frente as medições do monitor automático da CETESB, um dos locais selecionados foi a estação de monitoramento da CETESB. Em relação aos sete bairros, contatou-se diferença estatística (p<0,05) através da aplicação da Análise de Variância (ANOVA), sendo constatada diferença em um local do município com o teste de Dunnett. Nas amostras coletadas na estação da CETESB, observou-se correlação da temperatura e a umidade relativa do ar com o ozônio. Essas variáveis inseridas em um modelo de regressão com as amostragens passivas resultou na explicação de 92% (r2=0,921) das medições realizadas pelo monitor automático da CETESB. Por meio da análise das retrotrajetórias de parcelas de ar foi possível verificar que as concentrações de ozônio em Jundiaí possivelmente sejam influenciadas pelas emissões de outras regiões. Além disso, propôs-se contribuir com o desenvolvimento de novas técnicas de monitoramento de ozônio, montando e validando preliminarmente um dispositivo de baixo custo com um sensor programado no hardware Arduino. Foi feita a calibração indireta do dispositivo de medição de ozônio com o monitor automático da CETESB. Observou-se que os resultados obtidos pelo dispositivo não apresentaram correlação com os do monitor da CETESB (p>0,05), ainda que o primeiro e segundo quartis tenham apresentado correlação (p<0,05). O dispositivo precisa ser mais bem avaliado com calibração em laboratório. / Monitoring of air pollutants is one the main items for air management in urban and rural centers today. However, the high costs of infrastructure and maintenance of air quality monitoring stations manke many countries, states and municipalities unable to implement this instrument. In Brazil air quality management is restrict to some states. In the case of air quality monitoring, the measure is restricted to some cities. In order to contribuite to the understanding of ozone levels in a city in the state of São Paulo, twenty-six weekly sampling campaigns of tropospheric ozone between September 2016 and Sptember 2017 in Jundiaí. It was investigated some characteristics that are determinant for the occurance of the pollutant throughout the four seasons and the variation in seven districts os the Jundiaí. In order to evaluate the performance of the passive samplers against the CETESB automatic monitor measurements, one of the selected sites was the monitoring station of CETESB. About the seven neighborhoods, a statistical difference (p<0.05) was applied through the Analysis of Variace (ANOVA), and a difference was found in one locality of the municipality with the Dunnett test. In the samples collected at the CETESB station, a correlation was observed between temperature and air humidity and ozone. These variables inserted in a regression model with the passive samplings resulted in the explanation of 92% (r²=0.921) of the measurements performed by the CETESB automatic monitor. By analyzing the backward trajectories of air parcels, it was possible to verify that ozone concentrations in Jundiaí are possibly influenced by emissions from other regions. In addition, it was proposed to contribute to the development of new ozone monitoring techniques by assembling and preliminarily validating a low-cost device with a sensor programmed into Arduino hardware. The indirect calibration of the ozone measuring device was done with the CETESB automatic monitor. It was observed that the results obtained by the device did not correlate with those of the CETESB monitor (p>0.05), although the first and second quartiles showed a correlation (p<0.05). The device needs to be better evaluated with laboratory calibration.