Registro fonte: Contribuições da queima de biomassa local e regional para o deterioro da qualidade do ar urbano

Contribuições da queima de biomassa local e regional para o deterioro da qualidade do ar urbano

In Brazil, the burning of forest and grass in the agricultural sector occurs mainly in Amazon and Cerrado biomes and, depending on weather conditions, the emitted pollutants can be transported long distances. This study focused on the impact of biomass burning events at the local and regional scales...

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Autor principal:	Babativa, Camila Lara
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Ar - Qualidade - Londrina Ar - Poluição - Medição Queimada Biomassa Monitorização ambiental Air - Quality - Londrina Air - Pollution - Measurement Burning of land Biomass Environmental monitoring CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26507
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id	riut-1-26507
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spelling	riut-1-265072021-11-25T06:06:03Z Contribuições da queima de biomassa local e regional para o deterioro da qualidade do ar urbano Local and regional contributions of biomass burning to the deterioration of the urban air quality Babativa, Camila Lara 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 Alves, Célia A. https://orcid.org/0000-0003-3231-3186 Krecl, Patricia https://orcid.org/0000-0002-9354-6242 http://lattes.cnpq.br/7010587657666224 Ar - Qualidade - Londrina Ar - Poluição - Medição Queimada Biomassa Monitorização ambiental Air - Quality - Londrina Air - Pollution - Measurement Burning of land Biomass Environmental monitoring CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia/Tecnologia/Gestão In Brazil, the burning of forest and grass in the agricultural sector occurs mainly in Amazon and Cerrado biomes and, depending on weather conditions, the emitted pollutants can be transported long distances. This study focused on the impact of biomass burning events at the local and regional scales on the air quality in Londrina (PR). The monitoring campaign conducted on the campus of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR) measured the concentrations of nitrogen oxides (NOx), ozone (O3), fine particulate matter (PM2,5), particle number (NP) and black carbon (BC) between July and October 2016. Pollutant concentrations were analyzed with descriptive statistics and daily cycles, while the source identification was performed with the Conditional Bivariate Probability Function (CBPF). Local events were characterized by analyzing 2-min pollutant concentrations and the Ångström absorption exponent (Å370/880). On the other hand, regional events were studied based on the time series of pollutants and meteorological variables, the analysis of the air mass back-trajectories, occurrence of fire foci, and modelled concentrations of O3 and burning particles, as well as surface and height analysis of synoptic conditions. It was determined that the study site had a small influence from vehicle emissions, but local burning of solid waste/biomass and regionally transported biomass smoke largely affected the air quality on some occasions. The concentrations of PM2,5, NP and BC370 in the local scale, increased 6.0, 5.3 e 4.5 times, respectively, when compared to a reference period. Moreover, weak winds favored the persistence of relatively high pollutant concentrations for several hours. On the other hand, three regional events were identified with concentrations of PM2,5, BC370 and O3 that were (2.5–2.8), (1.7– 2.8) and (1.4–1.5) time higher, respectively, in relation to the reference period, and the regional contribution of O3 was 61 µg m-3, consistent with previous studies in Brazil. The South American Low-Level Jet favored the transport of smoke from biomass fires in the Cerrado biome and the interior of São Paulo state, contributing to deteriorate the air quality in Londrina. Other synoptic events in the low troposphere also favored the accumulation (a stationary front) or removal (cold front passage with postfrontal precipitation) of pollutants. Therefore, it is essential to eliminate or reduce the anthropogenic burning of biomass in Brazil, since it affects not only the region where it occurs, but also contributes to the deterioration of the air quality in the regions where the pollutants are transported. No Brasil, a queima de florestas e pastagem no setor agrícola ocorre principalmente nos biomas Amazônia e Cerrado e, dependendo das condições meteorológicas, os poluentes emitidos podem ser transportados grandes distâncias. Este estudo focou no impacto da queima de biomassa nas escalas local e regional na qualidade do ar em Londrina (PR). A campanha de monitoramento realizada no câmpus da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) mediu as concentrações dos óxidos de nitrogênio (NOx), ozônio (O3), material particulado fino (MP2,5), número de partículas (NP) e black carbon (BC) entre julho e outubro de 2016. As concentrações dos poluentes foram analisadas com estatística descritiva e ciclos diários, e as possíveis fontes de poluição foram identificadas com o método Conditional Bivariate Probability Function (CBPF). Os eventos de poluição local foram analisados a partir das séries temporais (2 minutos) dos poluentes e o exponente de absorção de Ångström (Å370/880). Já os eventos regionais foram estudados a partir das séries horárias dos poluentes medidos e variáveis meteorológicas, análise de clusters das retrotrajetórias das massas de ar, ocorrência dos focos de incêndio, e as concentrações modeladas de O3 e das partículas oriundas das queimadas, como também a análise das condições sinóticas em superfície e altura. Determinou-se que o local de estudo apresentou baixo impacto de emissões veiculares, no entanto, teve alta influência de queimas locais de biomassa e/ou resíduos sólidos e transporte regional de fumaça oriunda de queimadas. Identificou-se um evento de queima na escala local em que as concentrações de MP2,5, NP e BC no comprimento de onda 370 nm, aumentaram 6,0, 5,3 e 4,5 vezes, respectivamente, quando comparadas com um período de referência. Além disso, o vento fraco favoreceu a permanência de relativamente altas concentrações dos poluentes por várias horas. Por outro lado, se identificaram três eventos na escala regional em que as concentrações de MP2,5, BC370 e O3 foram (2,5–2,8), (1,7–2,8) e (1,4–1,5), vezes maiores, respectivamente, com relação ao período de referência, e a contribuição regional de O3 foi de 61 µg m3 , consistente com estudos prévios no Brasil. o Jato de Baixo Nível (JBN) favoreceu o transporte de fumaça de queimadas oriundas do Cerrado e interior de São Paulo que contribuíram para o deterioro da qualidade do ar em Londrina. Além disso, outros eventos sinóticos na baixa troposfera favoreceram o acúmulo (frente estacionária sobre a região de estudo) ou a remoção (passagem de uma frente fria com precipitação pós-frontal) dos poluentes. Por tanto, é indispensável eliminar ou reduzir a queima de biomassa antropogênica no Brasil, já que afeta não apenas a região onde ocorre, mas também contribui ao deterioro da qualidade do ar nas regiões onde são transportados os poluentes. 2021-11-24T20:20:14Z 2021-11-24T20:20:14Z 2021-10-06 masterThesis BABATIVA, Camila Lara. Contribuições da queima de biomassa local e regional para o deterioro da qualidade do ar urbano. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26507 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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description	In Brazil, the burning of forest and grass in the agricultural sector occurs mainly in Amazon and Cerrado biomes and, depending on weather conditions, the emitted pollutants can be transported long distances. This study focused on the impact of biomass burning events at the local and regional scales on the air quality in Londrina (PR). The monitoring campaign conducted on the campus of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR) measured the concentrations of nitrogen oxides (NOx), ozone (O3), fine particulate matter (PM2,5), particle number (NP) and black carbon (BC) between July and October 2016. Pollutant concentrations were analyzed with descriptive statistics and daily cycles, while the source identification was performed with the Conditional Bivariate Probability Function (CBPF). Local events were characterized by analyzing 2-min pollutant concentrations and the Ångström absorption exponent (Å370/880). On the other hand, regional events were studied based on the time series of pollutants and meteorological variables, the analysis of the air mass back-trajectories, occurrence of fire foci, and modelled concentrations of O3 and burning particles, as well as surface and height analysis of synoptic conditions. It was determined that the study site had a small influence from vehicle emissions, but local burning of solid waste/biomass and regionally transported biomass smoke largely affected the air quality on some occasions. The concentrations of PM2,5, NP and BC370 in the local scale, increased 6.0, 5.3 e 4.5 times, respectively, when compared to a reference period. Moreover, weak winds favored the persistence of relatively high pollutant concentrations for several hours. On the other hand, three regional events were identified with concentrations of PM2,5, BC370 and O3 that were (2.5–2.8), (1.7– 2.8) and (1.4–1.5) time higher, respectively, in relation to the reference period, and the regional contribution of O3 was 61 µg m-3, consistent with previous studies in Brazil. The South American Low-Level Jet favored the transport of smoke from biomass fires in the Cerrado biome and the interior of São Paulo state, contributing to deteriorate the air quality in Londrina. Other synoptic events in the low troposphere also favored the accumulation (a stationary front) or removal (cold front passage with postfrontal precipitation) of pollutants. Therefore, it is essential to eliminate or reduce the anthropogenic burning of biomass in Brazil, since it affects not only the region where it occurs, but also contributes to the deterioration of the air quality in the regions where the pollutants are transported.
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Contribuições da queima de biomassa local e regional para o deterioro da qualidade do ar urbano

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