CENPESMONITORAMENTO ATMOSFRICO

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CENPES-MONITORAMENTO ATMOSFÉRICO

• Iniciativa de Ar Limpo nas Cidades da América
  Latina (IAL)
• Seminário Internacional
• Os Avanços no Estudo de Caso da Qualidade do Ar
  da
• Bacia Aérea III
• Hotel Pestana, Rio de Janeiro -
• 10 a 12/12/2003

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CENPES-MONITORAMENTO ATMOSFÉRICO

• PROJETO RIO
• Principais Resultados de Caracterização
• de COVs no Ar do Rio de Janeiro
• 11/DEZEMBRO/2003

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CENPES-MONITORAMENTO ATMOSFÉRICO

• PROJETO RIO

Daniel Grosjean DGA Eric Grosjean DGA
Andréa Moreira PETROBRAS/CENPES Lino F.
R.Moreira PETROBRAS/CENPES José Claudino
Almeida PETROBRAS/CENPES
Reinhold Rasmussen OGIST
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PROJETO RIO

• Dados para contato

Andréa Moreira PETROBRAS/CENPES/PDEDS/AMA Monito
ramento Atmosférico Qualidade do Ar Emissões
Atmosféricas Phone [phone] Fax 55 21
3865 6973 andreamoreira_at_cenpes.petrobras.com.br
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Projeto Rio

• 1. APRESENTAÇÃO da ÁREA
• 2. PANORÂMICA do PROJETO
• 3. JUSTIFICATIVA e MOTIVAÇÃO
• 4. MÉTODOS EXPERIMENTAIS
• 5. RESULTADOS COVs
• 6. PERSPECTIVAS
• 7. AGRADECIMENTOS

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1. Apresentação
CENPES Centro de Pesquisas da PETROBRAS
Leopoldo A. Miguez de Mello
7
Qualidade do Ar
Controle de Fontes de Poluição do Ar
Qualidade do Ar Emissões Atmosféricas
Modelagem
Emissões
Monitoramento Atmosférico
CENPES/PDEDS/AMA MONITORAMENTO ATMOSFÉRICO
QUALIDADE DO AR EMISSÕES ATMOSFÉRICAS
SUPORTE TÉCNICO E CONSULTORIA EM POLUIÇÃO DO AR
PARA A PETROBRAS UPSTREAM DOWNSTREAM
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CENPES/PDEDS/AMA MONITORAMENTO ATMOSFÉRICO -
QUALIDADE DO AR EMISSÕES ATMOSFÉRICAS

• Meio acadêmico
• Brasil
• Internacional

• Prestadores
• de Serviços
• Brasil
• Internacional

GRUPO de MONITORAMENTO ATMOSFÉRICO

• Poder Público
• IBAMA
• Controle Ambiental
• Agências Estaduais
• Municipais

• Consultores
• Brasil
• Internacional

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INICIATIVA DO AR LIMPO IAL

• BACIA AÉREA III POR QUÊ?
• Área 702 km2
• 8 (oito) municípios
• Rio,
• Nova Iguacu,
• Duque de Caxias,
• Magé,
• Belford Roxo,
• São João de Meriti,
• Mesquita,
• Nilópolis
• População 5 10 6
• Foco principal NOx, partículas mapeamento com
  base em dados históricos e campanhas intensivas
  (FEEMA/GTZ)
• Relatados valores altos de NMHC (totais)
• Período crítico- Maio a Setembro

• A IAL NO MUNDO
• Rio de Janeiro,
• São Paulo
• Buenos Aires,
• Lima-Callao,
• Cidade do México,
• Santiago do Chile

AC (alta pressão) meteorologia
adversa (estagnação, inversão) ALTA RADIAÇÃO
SOLAR INSOLAÇÃO
FOTOQUÍMICA FAVORECIDA
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3.Justificativa Motivação

• O papel e importância dos COVs na gestão da
  qualidade do ar urbana está muito bem
  estabelecido e há bastante tempo
• química atmosférica de fase gás, conduzindo a
  oxidantes secundários de alto impacto
• OZÔNIO
• PAN,
• PPN,
• química heterogênea, conduzindo à formaçào de
  aerossóis secundários
• toxicologia (1,3 butadieno , alquil aromaticos)
• Humana
• Ambiental
• Mundo a fora
• temos mais de 50 anos de histórico, literatura
  associada
• os esforços são distribuídos de forma não
  uniforme
• informação concentrada nas economias pujantes-
  América do Norte (EUA), Europa, Japão
• Pouca informação disponível para América Latina,
  em especial América do Sul.

Importância dos poluentes e fase gás Reatividade
atmosférica Toxicologia Abundância em base
mássica Fonte Origem
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• O tópico presente integra o Estudo do Rio de
  Janeiro e busca
• dar suporte técnico à avaliação do impacto
  atmosférico associado aos COVs e prover as
  basaes inicias para a gestão da QA, atgravés de
• Medição
• Caracterização
• Avaliar a reatividade
• Com um foco principal emissões veiculares
• Coletas de amostras de ar conduzidas
• Em uma estação na cidade (Presidente Vargas)
• _at_ pico matutino do trânsito
• Período englobando o inverno carioca

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3.Justificativa Motivação
Poluentes do Ar Efeitos
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Compostos Tóxicos Carcinogenicidade
Fonte Seinfeld, 1986

• Códigos descritos na literatura - Seinfeld,
  1986, pág. 60 a 65
• VV comprovadamente carcinogênico
• X- carcinogênico em animais, porém não se
  comprovou efeito de carcinogenicidade via
  inalação (camundongos)

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Efeitos na Cobertura Vegetal

• FITOTOXIDADE
• Mais potentes fitotóxicos
• SO2
• PAN
• Eteno
• Menos severos
• Cloro
• Ácido clorídrico
• Amônia
• Hg
• Ciclo ocorre a absorção do poluente via
  respiração
• Ataque à molécula de clorofila danos de
  crescimento/ respiração
• Graus de severidade diferenciada, em função de
• Sensibilidade/ idiossincrasias da espécie
  botânica
• Concentração atmosférica
• Tipo de poluente
• Complicação sinergismo dificulta a diagnose do
  problema

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Efeitos nos Materiais

• ABRASÃO
• DEPOSIÇÃO
• ATAQUE QUÍMICO / ELETROQUÍMICO
• ROTA DIRETA
• Ag H2S -gt AgS
• SO2 H2O CaCO3 -gt CaSO4.2H2O
• MECANISMOS INDIRETOS poluente secundário,
  formado a partir da interação dos poluentes
  emitidos (primários) entre si, no meio ambiente
  (ar aberto, ambiente confinado), com as seguintes
  rotas de ataque mais comuns
• Oxidação/ redução
• Solubilizaçào
• Fragilização
• Materiais suscetíveis
• Couro, plásticos, elastômeros, papel, têxteis,
  tintas
• Exemplos
• Ozônio
• Compostos orgânicos voláteis (formaldeído,
  acetaldeído, cetonas, ácidos carboxílicos)
• Compostos nitrogenados

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Importância dos COVs na Formação de Ozônio

• Formação de ozônio
• O(3P) O2 ? O3
• Como os átomos de oxigênio são formados?
• NO2 h? ? NO O(3P)
• Como o NO2 é formado?
• a partir do NO NO HO2 ? NO2 OH
• a partir dos COVs COVs OH (O2) ? HO2
• HO2 NO ? NO2 OH

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Importância dos COVs na Formação de Ozônio

• Consumo de ozônio
• O3 h? ? O2 O
• O3 NO ? NO2 O2
• NOx e COVs controlam a concentração de ozônio
• Os COVs são precursores de ozônio e outros
  oxidantes secundários
• PAN,
• PPN,
• ácidos,
• cetonas
• Os NOx participam das reações de formação e de
  consumo de ozônio

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Importância dos Poluentes não Regulamentados
Non- Criteria

• Aldeídos
• formaldeído,
• acetaldeído
• Hidrocarbonetos individuais
• alcenos ramificados,
• alquil-aromáticos (tolueno, xileno, etilbenzeno),
  
• benzeno,
• alcadienos (1,3-butadieno)
• Cetonas
• Ácidos carboxílicos
• Álcoois
• Imprescindível AMOSTRAGEM LOCAL
• ESTUDOS CINÉTICOS
• ESTATÍSTICOS

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Smog Fotoquímico

• Sopa química contendo
• ozônio (o MAU,não o BOM!!)
• hidrocarbonetos
• óxidos de nitrogênio
• PAN (CH3COO2NO2)
• PPN
• aldeídos
• ácidos carboxílicos

• Gatilho
• presença de COVs e NOx
• fatores meteorológicos
• radiação solar
• alta T (mín 25, 30 C)
• atmosfera estável (baixa mistura vertical)
• baixa advecção (baixo vento)
• ideal estagnação ou inversão

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Natureza dos Fenômenos Envolvidos
The Shodor Foundation, Inc. - 1997
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CENPES Monitoramento Atmosférico
Emissões Veiculares

• IMPORTANTE Emissões dependem de
• Tecnologia de combustão (motor)
• Tecnologia de controle (abatimento)
• Combustível
• Emissões diminuíram por veículo
• Número de veículos MANUTENÇÃO da frota fluxo de
  trânsito (adensamento) maximizam emissões

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Emissões de VOC não metânicos (Tg/ano)TOTAL 750
Tg - Ano Base 1992 Fonte Muller et alii (1992)
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ESTAÇÒES DE MONITORAMENTO LOCAÇÕES
Presidente Vargas 12/99 a 04/2002 CO, NOx, SO2,
O3, IP, VOC
Nova Iguacu 2000 NOx, O3, IP
Túneis/ Garagens 1999 - 2002 VOCs
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Metodologia poluentes contemplados no CONAMA 03

• Ozônio fotometria de U.V.
• CO I.R./ correlação de gás-filtro
• SO2 fluorescência U.V.
• NOx quimiluminescência
• TSP / PI amostrador de grandes volumes
  (HI-VOL), com cabeça separadora para PM-10
• mini- vol com filtros de quartzo/ teflon

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Amostragem

• Técnicas de amostragem
• Coleta de amostras de ar Inteiro
• Ampolas de vidro, saco plástico (0,5l a 10 L) de
  teflon ou tedlar, contêiner metálico ou canister
  (2,7L 6L ou 15L)

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• Detalhe cartucho de DNPH

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Background

• Rio de Janeiro
• 1. O Estado
• 3.324.805 veículos (2002)
• 12 frota do país
• 2. A Capital
• Met. Active fleet 1.6 10 6 veículos (2000)
  1.8 10 6 veículos (2003)
• 54 frota do estado
• 7 frota do país
• Source DETRAN, 2003

• Informações Gerais sobre a frota circulante ativa
• 1. BRASIL
• 28.200.000 veículos (2002)
• 2. SÃO PAULO
• O Estado - 12.300.000 veículos
• - 44 frota total do país
• - 2000 (e mais novos) 1.8 frota
• - 6- 30 anos de uso - 71.2 frota do
  estado
• São Paulo capital 5.040.973 veículos 41
  frota do estado
• - 17.9 frota do país
• Source DETRAN, 2003

Estado RJ Distribuição de frota 76.2 gasohol
(20 26 vol. Etanol anidro) 14etanol hidrated
ethanol 5.8 diesel 4 GNV - dobrou em 2 anos
Source DETRAN, 2003
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Presidente Vargas

• POR QUÊ?
• maior artéria viária na cidade
• 07 pistas em cada direção
• bom potencial para mapear impacto por veículos

• CONTAGEM VEICULAR (1998)
• periodo 0830 0930 AM, LT
• 6.050 veículos
• 4660 LDV 77 total
• 1340 HDV (ônibus) 22 total
• 50 HDV (caminhão) 1 total

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Methododology HYDROCARBONS at Presidente Vargas

• Hidrocarbonetos
• 65 espécies individuaisde C1 a C10
  identificadas quantificadas (speciated) via
  GC/FID, GC/MS
• Amostra de ar via Summa stainless steel
  electropolished canisters
• Em dias da semana, a cada 15 dias, de Maio a Nov
  2000
• Horário de coleta 830 1000 h AM
• Coleta das amostras, avaliação dos resultados,
  validação publicação na literatura técnica

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Methododology CARBONYLS at Presidente Vargas

• Carbonilas
• HPLC e/ou MS
• Coleta de ar via cartuchos impregnados com DNPH
  (di-nitro-fenil-hidrazina)
• Em dias de semana, a cada 15 dias
• intervalo 800 1100 AM
• Coleta das amostras, avaliaçào dos resultados,
  validação publicação na literatura técnica

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Monitoring Locations grab samples

• Locações em que foram tomadas amostras de ar em
  canister de 1 minuto amostragem de varredura na
  RJMA screening
• Tuneis
• Estacionamentos ar aberto
• Garagens subterrâneas
• Ruas
• Estaçòes de superfície

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• Abundância em base mássica
• Túneis (High Tunnels)
• Etanol
• Acetileno (carros sem catalisador)
• Etileno
• Tolueno
• (mp) xileno
• Garagens e estacionamentos
• Etanol
• Tolueno
• i-pentano
• Acetileno
• n- pentano

• HCgaragens (1.7 5.9 ) HC túneis
• Emissões Evaporativas relevantes no inventário
  global de
• Etanol
• C4 C6 ALCANOS (light ends)
• AROMATICOS não ramificados (baixo MIR)

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VOC reactivity ranking

• Maximum Incremental Reactivity (MIR)
• Carter colleagues
• FOCO produção de ozônio troposférico
• Necessário conhecer a quantidades e composição
  das em,issões
• Conceito Incremental Reactivity (IR) é o número
  de moléculas de ozônio formadas por átomo de
  carbono adicionado a mistura atmosférica de COVs
  original, para uma dada relação VOC / NOx
• MIR é a máxima IR de um dado COV, expressa em
  termos de gO3/g VOC

• Reatividade
• Conceito escala de reatividade é uma ferramenta
  para CLASSIFICAÇÃO (ranking) de orgânicos em
  termos de seu potencial para produzir ozônio
  (Pitts Pitts, 2000)
• Parâmetros
• Taxas de reação observadas
• Taxas de produção
• Efeitos obsevados em misturas contendo
  precursores (VOC NO x)
• Diversas escalas possíveis (Altshuller,1966)
• OH
• Ozone formation
• Peroxyacyl nitrate
• Formaldehyde
• Aerosol particles
• Eye iritation
• Plant damage

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VOC reactivity ranking
Percent reactivity (i)
reactivity(i)
HC CH4CO Ethanol
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QUALIDADE DO AR e EMISSÕES ATMOSFÉRICAS

• Perspectivas Estratégias
• Para onde vai o Barco?

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PERSPECTIVAS

• Visão panorâmica das ações da PETROBRAS na
  parceria estabelecida junto a IAL
• Visão panorâmica de algumas atividades conduzidas
  ao longo do estudo do Rio de Janeiro
• Estudo pioneiro na coleta, identificação e
  caracterização de compostos reativos de fase gás
  e poluentes de fase condensada mais detalhado e
  vasto banco de dados para o Rio de Janeiro até a
  presente data
• Publicações na literatura científica e divulgação
  dos principais resultados do projeto em fóruns
  técnicos
• Desdobramentos - continuação dos estudos e
  campanhas de medição previstas para os próximos
  anos SÉRIE TEMPORAL
• Objetivo dados e informações técnicas locais
  para subsídio às políticas de gestão da qualidade
  do ar

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AGRADECIMENTOS

• PETROBRAS/ SMS Corporativo e PETROBRAS/ ABAST-
  Produtos patrocíno, suporte e parceria técnica
• FEEMA Qualidade do Ar - Alzira Santos, José
  Amado Rodrigues, Luis Hackmaier parceria
  técnica, suporte e logística, permissão para
  conduzir amostragens nas estações de
  monitoramento, informações de qualidade do ar,
  cessão de equipamento
• Prefeitura do Rio de Janeiro, Secretaria
  Municipal de Transportes, Coordenadoria de Vias
  Especiais informações técnicas de tráfego,
  composição da frota circulante e distribuição da
  concentração de CO
• Admistração do Túnel Rebouças Ruy Moreira ,
  Ricardo Motta permissão para instalação dos
  monitores do CENPES e informações técnicas quanto
  à distribuição da frota local, concentração de CO
• Laboratório de combustíveis do CENPES -
  informações quanto ä formulação de combustíveis e
  análises de gasolinas veiculares do mercado
• Laboratórios de Emissões (LEV e LEM) do CENPES-
  permissão para coleta de amostras de gás
  exausto, informações relativas aos ensaios
  conduzidos nas bancadas.
• Partícipes da IAL empenho em levantar os dados
  iniciais, estruturando o melhor caso base
  disponível à época

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Muito Obrigada!