Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/40195
Type: Tese
Title: Identificação de fontes de contaminação atmosférica que contribuem para o MP2,5 em Belo Horizonte – MG, aplicando a técnica de ativação neutrônica e ferramentas estatísticas
Authors: Igor Felipe Silva Moura
First Advisor: Maria Ângela de Barros Correia Menezes
First Co-advisor: Taciana Toledo de Almeida Albuquerque
First Referee: Clarysson Alberto Mello da Silva
Second Referee: Ricardo Gomes Passos
Third Referee: Maria de Fátima Andrade
metadata.dc.contributor.referee4: Rodrigo Reis de Moura
Abstract: A poluição do ar vem sendo objeto de estudo crescente nos últimos anos devido aos impactos causados ao meio ambiente e a saúde humana. Um dos poluentes que mais causam risco ambiental é o material particulado (MP) atmosférico, que é proveniente de inúmeras fontes, tanto naturais, como pólen, fungos bactérias, spray marinho e poeira do solo quanto antropogênicas, emissões originárias principalmente de veículos automotores e de segmentos industriais. Dentre as classes de MP, destaca-se o material particulado fino, que corresponde as partículas atmosféricas com diâmetro aerodinâmico menor ou igual a 2,5 micrômetros (MP2,5), cujos efeitos estão relacionados aos impactos no clima e na saúde humana. De acordo com inventário oficial de fontes de emissões ano base 2015 cerca de 90% de todo MP emitido no município de Belo Horizonte é de origem veicular, seguido de aproximadamente 6 % é originado por queimadas e 2% por indústrias. Devido a dinâmica da atmosfera, sabe-se que emissões lançadas em outros municípios da Região Metropolitana de Belo Horizonte podem estar influenciando a qualidade do ar de Belo Horizonte. Logo, este trabalho teve como objetivo coletar e determinar a composição química das amostras de MP2.5, bem como identificar as fontes emissoras potenciais de MP2,5. As amostragens de MP2,5 foram realizadas utilizando um amostrador de grande volume (AGV) com filtro de quartzo durante um ano (2017-2018) em uma região de intenso tráfego de veículos e pessoas da cidade de Belo Horizonte. Os filtros amostrados foram submetidos a análise por ativação neutrônica, método k0 aplicado a amostras cilíndricas, a qual determinou a composição química elementar presente no MP2,5 sem ser necessária a dissolução das amostras. Para a identificação das principais fontes de MP2,5, foi utilizado o modelo matemático Positive Matrix Factory (PMF) desenvolvido pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (United States Environmental Protection Agency - US-EPA) recomendado para estimar a contribuição das principais fontes de poluição do ar no material particulado. A maioria das 112 amostras coletadas de MP2,5 apresentou concentrações médias em 24 horas (padrão de curta exposição) acima do padrão nacional e das recomendações da Organização Mundial de Saúde (OMS), ou seja, concentrações de material particulado superiores a 25 g/m3. Através da ativação neutrônica, foram identificados vinte e três elementos (As, Au, Ba, Br, Ce, Co, Cr, Cs, Fe, Hf, La, Mo, Na, Rb, Sb, Sc, Sm, Ta, Tb, Th, U, Yb e Zn) e, baseando-se na concentração elementar determinada, verificou-se quais seriam as possíveis fontes emissoras de material particulado por meio do fator de enriquecimento no PMF. Os resultados obtidos neste estudo indicam a contribuição de fonte geogênica devido a presença de U. Também confirmam trabalhos anteriores em que os aditivos utilizados nos automóveis são as fontes que mais contribuem para a formação de MP2,5 em Belo Horizonte, dando destaque a presença dos elementos químicos As, Au, Ba, Ce, Cs, La, Na, Rb, Sm, Ta, Tb, Th, Yb, Zn. A segunda fonte identificada pelo PMF corresponde a fontes de queima do combustível caracterizada pela presença dos elementos Br, Cr, Fe, Sb, Sc. Por fim, foi possível identificar as emissões veiculares, tais como Co, Hf e Mo.
Abstract: Air pollution has been the subject of growing studies in recent years due to the impacts caused to the environment and human health. One of the most critical pollutants is particulate matter (PM), which comes from natural sources such as pollen, marine spray, and soil dust, as well as anthropogenic sources, mainly from vehicles and industries. Among the PM classes, we highlight the fine particulate material, which corresponds to atmospheric particles with an aerodynamic diameter less than or equal to 2.5 micrometers (PM2.5), whose effects are related to impacts on climate and human health. According to the official inventory of sources of emissions base year 2015, about 90% of all PM issued in the city of Belo Horizonte is of vehicular origin, followed by approximately 6% originated by fires and 2% by industries. Due to the dynamics of the atmosphere, it is known that emissions launched in other municipalities in the Metropolitan Region of Belo Horizonte may be influencing the air quality of Belo Horizonte. Therefore, this work aimed to collect and determine the chemical composition of the MP2.5 samples, as well as to identify the potential sources of PM2.5 emissions. The PM2.5 samplings were performed using a large volume sampler (AGV) with a quartz filter during 2017 in a region of heavy traffic of vehicles and people in the city of Belo Horizonte. The sampled filters were analysed by neutron activation, k0 method applied to large samples, which determines the elemental composition present in the PM without the need to dissolve and destroy the sample. To identify the primary sources of PM, the Positive Matrix Factory (PMF) mathematical model was used, which was developed by the United States Environmental Protection Agency (US-EPA) and is recommended to estimate the participation of the primary sources of air pollution. The majority of the 112 PM2.5 samples collected showed average concentrations of particulate airborne matter (24 hours, short exposure standard) of 25 g/m3, value above the national standard and the recommendations of the World Health Organization (WHO). Twenty-three elements (As, Au, Ba, Br, Ce, Co, Cr, Cs, Fe, Hf, La, Mo, Na, Rb, Sb, Sc, Sm, Ta, Tb, Th, U, Yb and Zn) were identified by neutron activation analysis. Based on the determined elemental concentration, it was verified what the possible sources of particulate matter would be through the enrichment factor in the PMF. The results obtained in this study point out the contribution of geogenic source to PM2.5 due to presence of U. The outcomes confirm previous studies that the sources of additives used in vehicles are the ones that most contribute to the formation of PM2.5 in Belo Horizonte, highlighting the presence of chemical elements As, Au, Ba, Ce, Cs, La, Na, Rb, Sm, Ta, Tb, Th, Yb, Zn. The second source identified by the PMF was fuel exhaust characterized by the presence of the elements Br, Cr, Fe, Sb, Sc. Finally, it was possible to identify vehicle emissions, such as Co, Hf and Mo.
Subject: Engenharia nuclear
Ar - Poluição
Toxicologia ambiental
Análise por ativação nuclear
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/40195
Issue Date: 7-Jul-2020
Appears in Collections:Teses de Doutorado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
TESE IGOR FELIPE SILVA MOURA.pdf6.3 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.