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Modelagem da dispersão de poluentes atmosféricos na cidade de Curitiba-PR usando modelos semi-empíricos

The development of cities generates an increase in the emissions of air pollutants, especially in the transportation sector. The use of mathematical dispersion models to study the distribution of pollutants in future scenarios is an essential tool for decision making within the urban planning perspe...

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Autor principal:	Wiese, Luiz Felippe
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Ar - Poluição - Medição Poluição - Curitiba Monitorização ambiental Air - Pollution - Measurement Pollution - Curitiba Environmental monitoring CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12104
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spelling	riut-1-121042020-11-16T10:59:06Z Modelagem da dispersão de poluentes atmosféricos na cidade de Curitiba-PR usando modelos semi-empíricos Wiese, Luiz Felippe Abad, Patricia Krecl Gidhagen, Lars Targino, Admir Créso de Lima Santos, Maurício Moreira dos Abad, Patrícia Krecl Ar - Poluição - Medição Poluição - Curitiba Monitorização ambiental Air - Pollution - Measurement Pollution - Curitiba Environmental monitoring CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA The development of cities generates an increase in the emissions of air pollutants, especially in the transportation sector. The use of mathematical dispersion models to study the distribution of pollutants in future scenarios is an essential tool for decision making within the urban planning perspective. This work aims to validate a semi-empirical micro-scale dispersion model for the environmental conditions of Curitiba’s city center, and to suggest actions to reduce the pollution levels. The Operational Street Pollution Model (OSPM) was validated with measurements of BC, NOx and PM2.5 performed between 20/07/2016 and 25/08/2016 inside a central urban canyon. Two aethalometer were used to monitor BC levels (Models AE42 and AE33, Magee Scientific - USA); passive samplers for NOx measurements (Ogawa, USA) and for PM2.5, filters coupled with a Harvard impactor for gravimetric analysis were collected. The following model inputs were required: street configuration, vehicle fleet classified by age, type of vehicle and fuel used, emission factors for each vehicle category, as well as meteorological information and background concentration during the study. The simulated concentrations showed a good agreement with measurements for PM2.5 (r = 0.82) and little variation was observed (DR = 0.053). We found that the relationship between observed and modeled pollutants, and the total volume of vehicles was not direct, thus, to understand the dispersion process of atmospheric pollutants, meteorology and the street configuration are essential data. Calculations of the impact on air quality by renewing the bus fleet and a complete withdrawal of the busses were also conducted. After the complete withdrawal of the bus fleet, the reduction on the NOx levels reached 77%. Therefore, the use of semi-empirical models is an excellent tool for the evaluation of future scenarios of air quality, with potential of application in cities that are willing to solve problems with atmospheric pollutants. O desenvolvimento de centros urbanos gera um aumento nas emissões de poluentes atmosféricos, especialmente no setor de transportes. O uso de modelos matemáticos de dispersão para estudar a distribuição de poluentes em cenários futuros é uma ferramenta essencial para a tomada de decisões no âmbito do planejamento urbano. Este trabalho tem como objetivo validar um modelo de dispersão de micro-escala para as condições ambientais do centro de Curitiba, e sugerir medidas para diminuir os níveis de poluentes atmosféricos nessa área. O modelo semi-empírico Operational Street Pollution Model (OSPM) foi validado com medidas de BC, NOx e MP2,5 realizadas entre 20/07/2016 e 25/08/2016 no interior de um cânion urbano. Foram utilizados para monitorar BC aetalômetros (Modelos AE42 e AE33, Magee Scientific - EUA); para NOx amostradores passivos (Ogawa, EUA) e para MP2,5 foram coletados filtros com um impactador Harvard e posterior análise gravimétrica. Foram caracterizadas a frota de veículos, classificada por idade, tipo de veículo e combustível utilizado, a meteorologia para o período e a concentração de fundo, bem como definidos os fatores de emissão para cada categoria de veículo. As concentrações simuladas apresentaram uma boa concordância com os dados observados de MP2,5 (r = 0,82) e pouca variação em torno dos valores medidos (DR = 0,053). Com a análise das séries temporais observou-se que a relação entre poluentes observados e modelados, e o volume total de veículos não é direta, assim, para compreender o processo de dispersão dos poluentes atmosféricos a meteorologia e a configuração do cânion são essenciais. Calculou-se então o impacto sobre a qualidade do ar com a modernização da frota de ônibus e com a completa retirada desses veículos. As simulações mostraram uma redução de 77% nas concentrações de NOx no cânion urbano quando a frota de ônibus foi totalmente retirada. Assim, a utilização de modelos numéricos é uma excelente ferramenta para avaliar cenários futuros de qualidade do ar, com potencial de aplicação em cidades que estejam dispostas a solucionar problemas com poluentes atmosféricos. 2020-11-16T10:59:06Z 2020-11-16T10:59:06Z 2017-06-19 bachelorThesis WIESE, Luiz Felippe. Modelagem da dispersão de poluentes atmosféricos na cidade de Curitiba-PR usando modelos semi-empíricos. 2017. 80 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica do Paraná, Londrina, 2017 http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12104 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Engenharia Ambiental UTFPR
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description	The development of cities generates an increase in the emissions of air pollutants, especially in the transportation sector. The use of mathematical dispersion models to study the distribution of pollutants in future scenarios is an essential tool for decision making within the urban planning perspective. This work aims to validate a semi-empirical micro-scale dispersion model for the environmental conditions of Curitiba’s city center, and to suggest actions to reduce the pollution levels. The Operational Street Pollution Model (OSPM) was validated with measurements of BC, NOx and PM2.5 performed between 20/07/2016 and 25/08/2016 inside a central urban canyon. Two aethalometer were used to monitor BC levels (Models AE42 and AE33, Magee Scientific - USA); passive samplers for NOx measurements (Ogawa, USA) and for PM2.5, filters coupled with a Harvard impactor for gravimetric analysis were collected. The following model inputs were required: street configuration, vehicle fleet classified by age, type of vehicle and fuel used, emission factors for each vehicle category, as well as meteorological information and background concentration during the study. The simulated concentrations showed a good agreement with measurements for PM2.5 (r = 0.82) and little variation was observed (DR = 0.053). We found that the relationship between observed and modeled pollutants, and the total volume of vehicles was not direct, thus, to understand the dispersion process of atmospheric pollutants, meteorology and the street configuration are essential data. Calculations of the impact on air quality by renewing the bus fleet and a complete withdrawal of the busses were also conducted. After the complete withdrawal of the bus fleet, the reduction on the NOx levels reached 77%. Therefore, the use of semi-empirical models is an excellent tool for the evaluation of future scenarios of air quality, with potential of application in cities that are willing to solve problems with atmospheric pollutants.
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