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Título: Determinação de NO2, O3 e MP10 em Curitiba e região metropolitana
Título(s) alternativo(s): Determination of NO2, O3 and PM10 in Curitiba and metropolitan region
Autor(es): Oliveira, Mara Freitas de
Orientador(es): Felix, Erika Pereira
Palavras-chave: Espectrofotometria
Imagens digitais
Ar - Poluição - Medição
Amostragem
Material particulado - Efeito da poluição do ar
Dióxido de nitrogênio atmosférico
Ozônio
Spectrophotometry
Digital images
Air - Pollution - Measurement
Sampling
Particulate matter - Effect of air pollution on
Atmospheric nitrogen dioxide
Ozone
Data do documento: 26-Jun-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: OLIVEIRA, Mara Freitas de. Determinação de NO2, O3 e MP10 em Curitiba e região metropolitana. 2023. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: A poluição atmosférica é responsável por cerca de 7 milhões de mortes ao ano, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), principalmente em cidades com grande fluxo de veículos, indústrias e demais atividades que possam contribuir para o aumento nas emissões de gases e partículas ou de seus precursores. O objetivo desse trabalho é determinar as concentrações de NO2, O3 e MP10 na atmosfera de Curitiba e Região Metropolitana (Almirante Tamandaré e São José dos Pinhais) e propor um método utilizando imagens digitais para a quantificação dos gases avaliados. As coletas foram realizadas mensalmente (de agosto de 2021 a agosto de 2022) em quatro pontos distintos, ocorrendo no ambiente interno (duas cozinhas e dois laboratórios) e no externo. A amostragem para os gases O3 e NO2 foi de 7 dias, utilizando amostradores passivos do tipo Ogawa, e de 24 horas para o MP10, usando um amostrador de grande volume. Para a quantificação dos gases, utilizou-se espectrofotômetro UV-Vis e imagens digitais realizadas diretamente do papel filtro (apenas para O3) e em solução para ambos os gases, utilizando como sinal analítico os canais R e G para as amostras contendo O3 e NO2, respectivamente. A concentração do MP10 foi determinada pela diferença entre as massas antes e após a coleta. Os pontos 3 e 4 (externos) apresentaram médias de NO2 de 8,20 e 10,17 μg m-3, respectivamente, maiores do que aquelas registradas nos pontos 1 e 2 (5,02 e 4,32 μg m-3), pois estão situados em locais com maior fluxo de veículos, proporcionando maior emissão de NOX. No ambiente interno, o ponto 1 apresentou menor concentração média de NO2 (4,56 μg m-3), por se tratar de um laboratório utilizado apenas para guardar vidrarias e reagentes. Nos pontos 2 e 3 (cozinhas domésticas) as médias foram 6,41 e 12,26 μg m-3, pois possuem fontes internas de emissão. O ponto 4 (laboratório de pesquisa usado diariamente) apresentou concentração média de 6,71 μg m-3, o que pode ser justificado pela entrada do ar externo, já que as janelas do local comumente ficam abertas durante o dia. Em grande parte dos meses avaliados, os pontos 1 e 2 apresentaram concentração mais elevada de O3 para o ambiente externo (32,15 e 27,12 μg m-3, respectivamente), o que coincide com menores níveis de NO2, demonstrando a relação entre eles. No ambiente interno os locais 1 e 2 apresentaram maior média de O3, com 10,44 e 15,08 μg m-3, e os pontos 3 e 4 com 4,95 e 1,70 μg m-3, respectivamente, destacando a influência do ar transportado para dentro do ambiente interno. Em relação ao MP10, o ambiente externo (Ponto 4) apresentou uma variação de concentração de 24,51 a 93,6 μg m-3. Para meses com maior índice pluviométrico, os valores foram mais baixos, pois esta condição favorece a remoção do poluente da atmosfera. No interno, as concentrações variaram de 6,52 a 27,95 μg m-3. A fim de verificar a eficácia das análises por imagens digitais, foi realizado um teste t pareado e os resultados foram concordantes para todos os pontos, a um nível de confiança de 95%, o que demonstra sua potencialidade como ferramenta de baixo custo e fácil aplicação para a quantificação dos gases atmosféricos investigados.
Abstract: Air pollution is responsible for around 7 million deaths per year, according to the World Health Organization (WHO), mainly in cities with a large flow of vehicles, industries and other activities that can contribute to an increase in gas and particle emissions. Or its precursors. The objective of this work is to determine the concentrations of NO2, O3 and PM10 in the atmosphere of Curitiba and the Metropolitan Region (Almirante Tamandaré and São José dos Pinhais) and to propose a method using digital images to quantify the gases evaluated. Collections were carried out monthly (from August 2021 to August 2022) at four different points, taking place indoors (two kitchens and two laboratories) and outdoors. Sampling for O3 and NO2 gases lasted 7 days, using Ogawa-type passive samplers, and 24 hours for MP10, using a large volume sampler. For the quantification of gases, a UV-Vis spectrophotometer was used and digital images produced directly from the filter (only for O3) and in solution for both gases, using the R and G channels as analytical signal for samples containing O3 and NO2, respectively. The concentration of MP10 was determined by the difference between the masses before and after collection. Points 3 and 4 (external) had NO2 averages of 8.20 and 10.17 μg m-3, respectively, higher than those recorded in points 1 and 2 (5.02 and 4.32 μg m-3), as they are located in places with greater vehicle flow, resulting in greater NOX emissions. In the internal environment, point 1 had the lowest average concentration of NO2 (4.56 μg m-3), as it is a laboratory used only to store glassware and reagents. At points 2 and 3 (domestic kitchens) the averages were 6.41 and 12.26 μg m-3, as they have internal emission sources. Point 4 (research laboratory used daily) presented an average concentration of 6.71 μg m-3, which can be justified by the entry of external air, as the site’s windows are commonly open during the day. In most of the months evaluated, points 1 and 2 presented higher concentrations of O3 to the external environment (32.15 and 27.12 μg m-3, respectively), which coincides with lower levels of NO2, demonstrating the relationship between them. In the internal environment, locations 1 and 2 presented the highest average O3, with 10.44 and 15.08 μg m-3, and points 3 and 4 with 4.95 and 1.70 μg m-3, respectively, highlighting the influence of the air transported into the internal environment. In relation to PM10, the external environment (Point 4) presented a concentration variation of 24.51 to 93.6 μg m-3. For months with higher rainfall, the values were lower, as this condition favors the removal of pollutants from the atmosphere. Internally, concentrations ranged from 6.52 to 27.95 μg m-3. In order to verify the effectiveness of digital image analyses, a paired t-test was performed and the results were in agreement for all points, at a confidence level of 95%, which demonstrates its potential as a low-cost and easy-to-apply tool. For the quantification of the atmospheric gases investigated.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32594
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