Caracterização e análise de tendências a longo prazo de poluentes atmosféricos na região metropolitana de Curitiba, Brasil
This work focuses on the characterization and spatiotemporal variability of the air quality in the Metropolitan Region of Curitiba (MRC) and its evolution over time. Several pollutants (SO2, NO2, NOx, O3, CO e PM10) measured at eight monitoring sites were studied in the period 20032017. The analysis...
| Autor principal: | Olivares, Lizeth Bibiana Castro |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2021
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24888 |
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riut-1-248882021-05-01T06:12:15Z Caracterização e análise de tendências a longo prazo de poluentes atmosféricos na região metropolitana de Curitiba, Brasil Characterization and analysis of long-term trends of atmospheric pollutants in the metropolitan region of Curitiba, Brazil Olivares, Lizeth Bibiana Castro Krecl, Patricia https://orcid.org/0000-0002-9354-6242 http://lattes.cnpq.br/7010587657666224 Krecl, Patricia https://orcid.org/0000-0002-9354-6242 http://lattes.cnpq.br/7010587657666224 Targino, Admir Créso de Lima https://orcid.org/0000-0001-6679-6150 http://lattes.cnpq.br/2382340975364628 Betancourt, Ricardo Morales https://orcid.org/0000-0002-5475-8605 https://orcid.org/0000-0002-5475-8605 Ar - Controle de qualidade Ar - Poluição - Medição Monitorização ambiental Poluentes Ar quality management Air - Pollution - Measurement Environmental monitoring Pollutants CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia Sanitária This work focuses on the characterization and spatiotemporal variability of the air quality in the Metropolitan Region of Curitiba (MRC) and its evolution over time. Several pollutants (SO2, NO2, NOx, O3, CO e PM10) measured at eight monitoring sites were studied in the period 20032017. The analysis was performed through statistical description of the concentrations, seasonal variability, diurnal cycles, identification of possible emission sources with the conditional bivariate probability function (CBPF), trend calculations with the nonparametric TheilSen estimator and comparison with the air quality national standards. In addition, trends were analyzed with respect to the implementation of programs or regulations to improve the air quality in the MRC. The sites that were strongly impacted by industrial emissions (CSN and RPR1) presented the highest mean annual concentrations of SO2 (2820 μg/m3) and PM10 (3234 μg/m3). However, the monitoring sites highly impacted by traffic emissions (PAR and UEG) showed high mean annual concentrations of NO2 (3139 μg/m3), NOx (6386 μg/m3) and CO (0.80.6 mg/m3). Mean annual O3 concentrations were highest (3032 μg/m3) at the two residential sites (BOQ and STC). Winter and summer showed the highest and lowest pollutant concentrations, respectively; however, O3 peaked in springtime. SO2 concentrations presented no clear seasonal or diurnal cycle patterns. The diurnal cycles of NO2, NOx and CO exhibited a similar pattern as the traffic volume, with peak values in the morning (8 am10 am) and evening (7 pm8 pm), mainly on weekdays. PM10 exhibited maximum concentrations at noon (11 am12 am) and night (10 pm11 pm). O3 reached its maximum in the afternoon (2 pm3 pm), associated with solar radiation and the chemical reactions of its precursors, and a secondary maximum in the early morning (2 am5 am), probably connected with the regional transport of O3 and/or its precursors. In addition, O3 concentrations were higher at weekends than on weekdays, due to the reduction in precursor concentrations. In the period 20032017, a statistically significant decrease in SO2, NO2, NOx, CO and PM10 concentrations was observed in most monitoring stations, with an annual reduction of 6.5, 4.0, 4.2, 7.7 and 5.5%, respectively. These results indicate that the emission reduction programs implemented over the years succeeded in improving the air quality in the MRC. However, O3 showed a significant increase (+5.8%/year) at some sites, mainly associated with a decrease in NOx concentrations, an increase in VOC emissions (due to the higher consumption of biofuels by the vehicle fleet), and the increase in regional transport of O3. The number of exceedances of the national air quality standards decreased over time. However, all pollutants, except for CO, still presented concentrations above the limit values recommended by the World Health Organization (WHO). Este trabalho foca na caracterização e variabilidade espaço temporal da qualidade do ar na Região Metropolitana de Curitiba (RMC), e sua evolução ao longo do tempo. Foram estudados vários poluentes (SO2, NO2, NOx, O3, CO e MP10), medidos em oito estações de monitoramento no período 20032017. A análise foi realizada através de descrição estatística das concentrações, variabilidade sazonal, ciclos diurnos, identificação de possíveis fontes de emissão com o método CBPF (do inglês conditional bivariate probability function), cálculo da tendência com o estimador não paramétrico de TheilSen e comparação com os padrões nacionais de qualidade do ar. Além disso, as tendências foram analisadas com relação à implementação de programas ou regulamentações para melhorar a qualidade do ar na RMC. As estações fortemente impactadas por emissões industriais (CSN e RPR1) apresentaram as maiores concentrações médias anuais de SO2 (2820 μg/m3) e MP10 (3234 μg/m3). No entanto, as estações altamente impactadas pelo trânsito rodoviário (PAR e UEG) mostraram altas concentrações médias anuais de NO2 (3139 μg/m3), NOx (6386 μg/m3) e CO (0,80,6 mg/m3). As duas estações localizadas em áreas residenciais (BOQ e STC) tiveram as maiores concentrações médias anuais de O3 (3032 μg/m3). Inverno e verão foram as estações com maiores e menores concentrações dos poluentes, respectivamente, com exceção do O3 que apresentou o máximo na primavera. O SO2 não mostrou um padrão claro de variabilidade sazonal nem horária. Os ciclos diurnos de NO2, NOx e CO foram associados ao padrão de tráfego veicular, com picos na manhã (0810h) e na noite (1920h), principalmente nos dias de semana. O MP10 apresentou as concentrações máximas ao meio dia (1112h) e noite (2223h). O O3 atingiu o máximo à tarde (1415h) associado à radiação solar e a atividade química dos seus precursores, e um máximo secundário durante a madrugada (0205h), provavelmente devido ao transporte regional de O3 e/ou seus precursores. Além disso, as concentrações de O3 foram maiores no fim de semana em relação aos dias de semana, devido à diminuição das concentrações dos precursores. Ao longo do tempo, foi observada uma diminuição estatisticamente significativa das concentrações de SO2, NO2, NOx, CO e MP10 na maioria das estações de monitoramento com uma queda anual de 6,5, 4,0, 4,2, 7,7 e 5,5%, respectivamente. Isso significa que os programas de redução e controle de emissões atmosféricas tiveram sucesso na diminuição das concentrações dos poluentes na RMC. No entanto, o O3 apresentou aumento significativo (+5,8%/ano) em algumas estações, associado possivelmente à diminuição das concentrações de NOx, ao acréscimo das emissões de COVs pelo maior consumo de biocombustíveis pelos veículos, e ao aumento do transporte regional de O3. A frequência de ultrapassagens dos padrões nacionais de qualidade do ar diminuiu ao longo do tempo, porém, todos os poluentes (com exceção do CO) ainda registraram concentrações acima dos valores recomendados pela Organização Mundial da Saúde (OMS). 2021-04-30T19:44:31Z 2021-04-30T19:44:31Z 2020-12-14 masterThesis OLIVARES, Lizeth Bibiana Castro. Caracterização e análise de tendências a longo prazo de poluentes atmosféricos na região metropolitana de Curitiba, Brasil. 2020. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24888 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Ar - Controle de qualidade Ar - Poluição - Medição Monitorização ambiental Poluentes Ar quality management Air - Pollution - Measurement Environmental monitoring Pollutants CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia Sanitária |
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This work focuses on the characterization and spatiotemporal variability of the air quality in the Metropolitan Region of Curitiba (MRC) and its evolution over time. Several pollutants (SO2, NO2, NOx, O3, CO e PM10) measured at eight monitoring sites were studied in the period 20032017. The analysis was performed through statistical description of the concentrations, seasonal variability, diurnal cycles, identification of possible emission sources with the conditional bivariate probability function (CBPF), trend calculations with the nonparametric TheilSen estimator and comparison with the air quality national standards. In addition, trends
were analyzed with respect to the implementation of programs or regulations to improve the air quality in the MRC. The sites that were strongly impacted by industrial emissions (CSN and RPR1) presented the highest mean annual concentrations of SO2 (2820 μg/m3) and PM10 (3234 μg/m3). However, the monitoring sites highly impacted by traffic emissions (PAR and UEG) showed high mean annual concentrations of NO2 (3139
μg/m3), NOx (6386 μg/m3) and CO (0.80.6 mg/m3). Mean annual O3 concentrations were highest (3032
μg/m3) at the two residential sites (BOQ and STC). Winter and summer showed the highest and lowest pollutant concentrations, respectively; however, O3 peaked in springtime. SO2 concentrations presented
no clear seasonal or diurnal cycle patterns. The diurnal cycles of NO2, NOx and CO exhibited a similar pattern as the traffic volume, with peak values in the morning (8 am10 am) and evening (7 pm8 pm), mainly on weekdays. PM10 exhibited maximum concentrations at noon (11 am12 am) and night (10 pm11 pm). O3 reached its maximum in the afternoon (2 pm3 pm), associated with solar radiation and the chemical reactions of its precursors, and a secondary maximum in the early morning (2 am5 am), probably connected with the regional transport of O3 and/or its precursors. In addition, O3 concentrations were higher at weekends than on weekdays, due to the reduction in precursor concentrations. In the period 20032017, a statistically significant decrease in SO2, NO2, NOx, CO and PM10 concentrations was observed in most monitoring stations, with an annual reduction of 6.5, 4.0, 4.2, 7.7 and 5.5%, respectively. These results indicate that the emission reduction programs implemented over the years succeeded in improving the air quality in the MRC. However, O3 showed a significant increase (+5.8%/year) at some sites, mainly associated with a decrease in NOx concentrations,
an increase in VOC emissions (due to the higher consumption of biofuels by the vehicle fleet), and the increase in regional transport of O3. The number of exceedances of the national air quality standards decreased over time. However, all pollutants, except for CO, still presented concentrations above the limit values recommended by the World Health Organization (WHO). |
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Olivares, Lizeth Bibiana Castro |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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OLIVARES, Lizeth Bibiana Castro. Caracterização e análise de tendências a longo prazo de poluentes atmosféricos na região metropolitana de Curitiba, Brasil. 2020. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2020. |
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