Avaliação de contrastes espaciais dos níveis de material particulado na cidade de Bragança

Abstract

Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáA qualidade do ar em centros urbanos é principalmente determinada pelos fluxos rodoviários, atividades industriais, condições atmosféricas e estruturas urbanas. Dentro da matriz de poluentes atmosféricos encontrados em cidades, um dos mais importantes é o material particulado (PM), devido aos efeitos nocivos na saúde humana e no clima. O conhecimento da sua variabilidade espácio-temporal é relevante para a gestão da qualidade do ar e para melhor diagnosticar a exposição da população a este tipo de poluente. O estudo envolveu a medição da concentração mássica de material particulado, em particular, das frações PM2.5 e PM10, e da concentração em número de partículas (NP) na malha urbana da cidade de Bragança, Portugal, com a finalidade de caracterizar a atmosfera urbana da região, avaliando a relação das concentrações e da variabilidade espácio-temporal com atributos urbanos e fontes que contribuem para o aumento das concentrações ambiente. Realizou-se a monitorização móvel com equipamentos montados em bicicleta durante os meses de maio e junho de 2020. Os trajetos percorridos possuíam cerca de 11 km de extensão, com diferentes características urbanas e intensidades de tráfego automóvel. Dados meteorológicos foram obtidos numa estação fixa, localizada a 2,7 km do centro da cidade. Os resultados mostram uma grande variabilidade espácio-temporal das concentrações de PM2.5 e PM10, e relativamente menor para NP. Os locais mais poluídos foram no interior de cânions urbanos, nas proximidades de atividades temporárias de construção, na zona industrial, no interior de um túnel e na proximidade de semáforos. O fluxo de tráfego rodoviário, combinado com as atividades de construção em várias zonas da cidade, contribuíram para valores elevados de PM. As concentrações mais baixas foram encontradas nas proximidades de parques, zonas residenciais e terrenos sem construções. As concentrações médias de PM2.5, PM10 e NP para dias úteis foram, respetivamente, 2,2 μg m-3, 9,8 μg m-3 e 27 # cm-3 (0,3 μm – 10 μm). Foi constatado que não havia uma forte relação entre o número de veículos e as concentrações de PM2.5 (r²= 0,44), sendo mais expressivo em termos da concentração de NP (r²= 0,61). Uma análise mais detalhada de um período de medição específico evidenciou picos instantâneos de PM10 associados à ocorrência de suspensão de poeira e próximo aos canteiros de obras. As razões médias entre PM2.5/PM10 foram superiores nos dias de fim de semana (0,63) em relação aos dias úteis (0,53), indicando que as partículas finas estão presentes em maior quantidade na fração PM10 aos sábados e domingos, devido à diminuição ou ausência de fontes que contribuem para a emissão de material particulado de maior dimensão. O estudo provou ser uma abordagem efetiva no mapeamento de poluentes atmosféricos, permitindo localizar com maior precisão zonas que oferecem riscos à população, através da monitorização móvel com alta resolução espacial. Os resultados enfatizam a importância de conhecer a variabilidade espácio-temporal das concentrações, alertando para valores extremamente altos de PM nas proximidades de atividades de construção, com possíveis efeitos nocivos na saúde de quem está exposto.Air quality in urban centres is mainly determined by road flows, industrial activities, atmospheric conditions, and urban structures. Within the matrix of atmospheric pollutants found in cities, we have particulate matter (PM). Due to the harmful effects of these particles on human health and the climate, knowledge of their spatio-temporal variability is relevant to the management of air quality and to better diagnose the population's exposure to this pollutant. The monitoring of PM2.5, PM10, and the concentration expressed in number of particles (NP) was carried out in the city of Bragança, Portugal, with the characterization of the urban atmosphere of the region, evaluating the relationship of needs and spatio-temporal variability with urban attributes and sources that contribute to the increase in the environment options. Monitoring was performed on a bicycle during peak traffic hours between May and June 2020, on working days and weekends, covering routes with different urban characteristics and vehicle flow compositions and intensities. Simultaneously, meteorological data were obtained from a fixed station, located 2.7 km from the city centre. The results show significant spatio-temporal variability of the median concentrations of PM2.5 and PM10, and relatively less for NP. The most polluted places in terms of PM and NP were found in urban canyons, close to temporary construction activities, in the industrial zone, inside a tunnel and close to a traffic light. The flow of road traffic combined with construction activities in several areas of the city may have contributed to high PM values. The lowest concentrations for pollutants were found in the vicinity of parks, residential areas, and area without construction. The average concentrations of PM2.5, PM10, and NP for working days were, respectively, 2.2 μg m-3, 9.8 μg m-3, and 27 # cm-3 (0.3 μm – 10 μm). It was found that there was not a strong relationship between the number of vehicles and the concentrations of PM2.5 (r² = 0.44), being more expressive in terms of the concentration of NP (r² = 0.61). A more detailed analysis of a specific monitoring period showed instantaneous peaks of PM10 linked to the occurrence of dust suspension and close to the construction sites. The average ratios between PM2.5 / PM10 were higher for weekends (0.63) compared to working days (0.53), indicating that the fine particles make up a higher fraction in PM10 for weekends, due to the decrease or absence of sources that contribute to the coarser particles. The study proved to be an effective approach in mapping atmospheric pollutants, allowing to more accurately locate areas that pose risks to the population, through mobile monitoring with high spatial resolution. The results emphasize the importance of knowing the spatial-temporal variability of concentrations, alerting to extremely high PM values in the vicinity of construction activities, with possible harmful effects on the health of those who are exposed

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