Compostos Nitrogenados na atmosfera de São Paulo: Aspectos ambientais e termodinâmicos

 

Autor: 
Marcelo Vieira da Silva Filho
Informações Gerais
Departamento: 
meteorologia
tipo: 
Doutorado
Data da Defesa: 
2015
Palavras-chave: 
: amônia, material particulado fino, ciclo biogeoquímico do nitrogênio
Orientadores
Orientador: 
Adalgiza Fornaro

A megacidade de São Paulo enfrenta problemas recorrentes no que tange à degradação da qualidade do ar, devido a rápida industrialização e emissões veiculares. A frota com mais de 6 milhões de veículos, tem mais de 40% de veículos leves com motores flex-fuel, queimando gasohol ou etanol, e os pesados queimando diesel (5% biodiesel), aumentando a complexidade das emissões e dos processos físicos e químicos envolvendo poluentes gasosos e os aerossóis atmosféricos. Este trabalho envolveu a análise dos principais compostos inorgânicos encontrados no material particulado (MP2,5 e MP2,5-10), destacando-se a participação dos compostos de nitrogênio, em especial NHX (NH3/NH4+), na acidez livre do aerossol e na geração do aerossol secundário inorgânico. Nesta perspectiva, a pesquisa foi dividida em quatro campanhas principais: (a) campanha dos túneis Jânio Quadros (TJQ) e Rodoanel I (TRA); (b) modelagem estatística e aspectos termodinâmicos; (c) avaliação da acidez livre do aerossol; e (d) fator de emissão e sazonalidade da amônia na RMSP. Dentre os resultados das campanhas destacaram-se: (i) o papel preponderante dos veículos pesados para os níveis de SO2, MP2,5-10 e de SO42- na fração solúvel do MP; (ii) a fração solúvel no MP2,5 do TJQ apresentou valores que excedem 30% da massa total, e na região externa a representatividade média foi de 55%; (iii) o modelo ajustado, [NH4+] = 0,26 +0,37[SO4 2-] - 1,5 [Na+] + 0.16[NO3-] + 1,9 [Mg2+], para o íon amônio conseguiu explicar até 97% da concentração da espécie no TJQ; (iv) na região externa a reação NH3(g) + H2O(aq)NH4+(aq) + OH-(aq) foi favorecida; entretanto, (v) o aerossol no TJQ foi majoritariamente sólido com a presença dos sais de amônio; (vi) a concentração de amônio foi responsável pela neutralização de apenas 25% da acidez livre do aerossol; e (vii) a razão média entre amônio e sulfato foi de 0,80, caracterizando a atmosfera de São Paulo como amônia-limitante. Por fim, (viii) os valores dos coeficientes lineares das regressões lineares entre as espécies NH3 e CO variaram entre [1,2, 0,52], sugerindo a importância da emissão veicular de NH3 (considerando CO como traçador de emissão veicular direta); além disso, (ix) um fator de emissão calculado de 104 mg de NH3 km-1 foi registrado durante o pico de tráfego; e encontrou-se uma (x) associação entre amônia e MP2,5 em médias mensais, sugerindo a importância na formação dos aerossóis secundários. Em suma, através das quatro campanhas, observaram-se a importância da amônia na acidez do aerossol, sua participação no processo de nucleação e gênese do material particulado fino, também sua associação com a frota veicular da cidade de São Paulo e, por fim, sua sazonalidade. Estimou-se a emissão de nitrogênio reativo acima de 7 Gg NHX ano-1. Em conjunto com outras formas de nitrogênio reativo, estes podem ser depositados em lagos, rios ou outros corpos d´água, e devido dedagração microbiológica dos sais de amônio podemcausar uma série de danos a estes ecossistemas. Portanto, é de interesse global o monitoramento desta espécie a fim de mitigar futuros impactos ambientais.

 

AnexoTamanho
t_marcelo_v_s_filho_corrigido.pdf6.4 MB