Monitoramento da Qualidade do Ar: Indoor e Outdoor

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Prof. Fábio Cruz 
MSc. Ciências Ambientais 
IFMG 
Campus Governador Valadares 
AMB - 208 
Aula 08 - 
Monitoramento da Qar - 
 Indoor e Outdoor 
 Informações gerais 
 A escolha dos monitores de poluição deve levar em consideração, além dos 
padrões legais os recursos necessários para a aquisição , operação e manutenção 
dos equipamentos; 
 A confiabilidade dos valores obtidos depende da sensibilidade e da precisão do 
equipamento; 
 Os métodos de monitoramento são específicos para: 
 amostragem em ambiente em ar atmosférico; 
 para avaliação da poluição “indoor”; 
 em fontes emissoras industriais, especialmente chaminés; 
 Métodos de monitoramento: 
 Passivos; 
 Ativos; 
 Automáticos; 
 Sensores remotos; 
 Bioindicadores. 
 Amostradores passivos 
 A amostragem ocorre naturalmente por difusão molecular durante um 
período de tempo previamente definido (um dia, uma semana, o mês, etc...); 
 O equipamento de amostragem consta de um equipamento contendo 
suporte adsorvente que fica exposto às concentrações ambientes; 
 Após o período de amostragem, o tubo é levado ao laboratório para análise 
do material retido; 
 Amostradores passivos podem ser usados isoladamente ou em conjunto 
com outros analisadores ou métodos de amostragem; 
 Há analisadores passivos desenvolvidos para a maioria dos poluentes 
urbanos gasosos, entre eles: NO2, SO2, NH3, VOC’s (Compostos Orgânicos 
Voláteis) e O3; 
 Os amostradores passivos não precisam de bombas ou outro equipamento 
de sucção que force o movimento de ar através dele, logo, a amostragem dá-se 
por difusão molecular do gás através de uma camada estática ou permeação 
através de uma membrana; 
 Os amostradores passivos são formados por um tubo ou, num formato mais 
chato, como um disco, com uma extremidade aberta protegida do vento por 
uma membrana ou algo equivalente; 
 Estes métodos são adequados, sobretudo, para ambientes internos ou 
fechados 
 O processo de funcionamento dos tubos amostradores é realizado por meio 
da difusão molecular do gás a partir da concentração mais alta, descrito pela 
Lei de Fick, em que o fluxo do gás é proporcional ao gradiente da 
concentração: 
Onde: 
J=Fluxo do gás A no gás B através de uma determinada área, na direção Z 
(µg/m2s); 
C=Concentração do gás A no gás B (µg/m3); 
Z=Comprimento do tubo (m); 
DAB=Coeficiente de difusão molecular do gás A no gás B (m
2/s). 
 Amostradores Ativos 
 Os amostradores ativos são mais utilizados para medir SO2 e MP (material 
particulado), embora existam muitos métodos para medir NO2, O3 e Pb; 
 Porém, deve-se ressaltar que estes equipamentos tem caído em desuso 
recentemente, sendo substituídos por analisadores automáticos; 
 Neste tipo de amostragem, um certo volume é sugado por uma bomba e passa 
através de meio coletor químico ou físico por um determinado tempo 
(tipicamente 24 horas para poluentes em que o padrão legal é de 24 horas); 
 A coleta pode ser feita por adsorção, absorção, impactação, difusão, reação, ou 
por combinação de dois ou mais destes processos; 
 Posteriormente as amostras são levadas ao laboratório para determinação da 
concentração do poluente de interesse; 
 Material Particulado 
 Os tipos de particulados mais comumente monitorados são: 
 partículas totais em suspensão (PTS); 
 partículas com diâmetro inferior a 10 µm, também chamadas de partículas 
inaláveis (PM10); 
 partículas finas (PM2,5); 
 A amostragem de particulados em suspensão no ar pode ser feita por meio do 
método do amostrador de grande volumes (Hivol); 
 O ar ambiente é succionado para o interior de um abrigo, através de uma 
bomba, passando por um filtro de fibra de vidro de 8” x 10”, a uma vazão de 1,1 
a 1,7 m3/min e por um período de 24 horas corridas (cerca de 2000 m3/dia); 
 O material particulado com diâmetro entre 0,1 e 100 micra é retido no filtro; 
 Um medidor de vazão registra a quantidade de ar succionada; 
 A concentração de partículas em suspensão no ar ambiente é então 
gravimetricamente determinada, relacionando-se a massa retida no filtro e o 
volume de ar succionado; 
 Avaliação de material particulado por meio de Hivol 
 O Hivol é composto basicamente de: 
 Amostrador; 
 Casa ou gabinete; 
 rotâmetro; 
 regulador e controlador de fluxo. 
 Material Particulado Inalável (PM10) 
 A concentração do Material Particulado Inalável no ar pode ser aferida 
com uso de Hivol PM10; 
 Métodos de medição de fumaça 
 O método mais usualmente aplicado em veículos é o da aceleração livre; 
 A eficácia da medição depende dos operadores, dos procedimentos de 
ensaio e da equipe de medição e da calibração do equipamento; 
 O ensaio consiste em impor uma rápida aceleração de modo a obter a 
utilização máxima da bomba de injeção; 
 Após alcançada esta velocidade, inicia-se a desaceleração até que o 
motor volte ao seu estado natural; 
 Esta operação provoca a emissão de uma “nuvem” de fumaça em 
quantidade equivalente à emissão de fumaça caso o veículo estivesse em 
uso; 
 A quantificação da fumaça emitida pode ser aferida por dois métodos: 
 Método do Opacímetro; 
 Método da bomba de sucção; 
Fonte: Opacímetro portátil ônibus - gidion.com.br 
Fonte: Opacimetro diesel - aguiadiesel.com.br 
Fonte: Opacímetro portátil ônibus 
Fonte: Fumaça preta - setcamar.org.br 
 Método do opacímetro 
 O opacímetro mede a atenuação da luz em uma coluna de gás através 
de métodos fotoelétricos e registra o máximo valor do processo de 
aceleração; 
 Método da bomba se sucção 
 A bomba de sucção utiliza um filtro de papel, o qual muda de cor 
(torna-se negro) em função da qualidade do gás; 
 A mudança de cor ocorre através da passagem dos gases, provenientes 
do escapamento durante a aceleração, pelo filtro; 
 O tempo de sucção é de 6 a 8 segundos; 
 Dióxido de Enxofre 
 Existem dois métodos para aferir a concentração de dióxido de enxofre 
na atmosfera, a saber: 
 Método da Pararosanilina; 
 Método do Peróxido de Hidrogênio; 
 Em ambos os métodos para a coleta dos poluentes é utilizado um 
sistema de borbulhadores onde um determinado volume de ar, mediante 
uso de bomba de vácuo, é succionado e borbulhado em solução de 
reagentes específicos para cada poluente por um tempo específico, 
normalmente 24 horas; 
 Posteriormente a amostra é então analisada em laboratório, onde é 
determinada a concentração do poluente; 
 Método da Pararosanilina 
 Consiste em um complexo estável de diclorosulfitomercúrio formado 
pela absorção do dióxido de enxofre em solução de tetracloromercurato 
de potássio (TCM); 
 O ácido metilsulfônico pararosanilina de coloração intensa é então 
formado controlando-se a adição de amostra e reagente; 
 A concentração do poluente é determinada com base em 
espectrofotômetro; 
 Método do Peróxido de Hidrogênio 
 Consiste em submeter o ar ambiente succionado em solução de 
peróxido de hidrogênio; 
 O peróxido de hidrogênio oxida o SO2, formando H2SO4; 
 A acidez da solução resultante é determinada por titulação, levando 
então a determinação da concentração de dióxido de enxofre no ar 
amostrado; 
 Dióxido de Nitrogênio 
 O princípio de amostragem é mesmo do SO2; 
 O ar é succionado e passa por uma solução estável de nitrito de sódio; 
 O íon nitrito produzido durante a coleta reage com uma solução de 
ácido fosfórico, sulfanilamida e N-1-(NAFTIL)-etileno diamina 
dihidroclorada para formar um composto, cuja coloração é proporcional à 
concentração de dióxido de nitrogênio e é medida colorimetricamente. Analisadores automáticos 
 Fornece medidas com resolução temporal relativamente altas, normalmente 30 
ou 60 minutos; 
 Utilizam princípios eletro-ópticos; 
 A amostra de ar entra em uma câmara de reação onde a propriedade ótica do 
gás pode ser medida diretamente, ou uma reação química ocorre produzindo 
quimioluminescência ou luz florescente; 
 Um detector de luz produz um sinal elétrico que é proporcional à concentração 
do poluente que está sendo medido; 
 Medidas automáticas 
possuem alto grau de 
precisão; 
 Analisadores funcionam 
continuamente fornecendo 
uma gama bem substancial 
de dados da qualidade do ar; 
 Há necessidade de 
computadores acoplados aos 
analisadores, a fim de 
armazenar e processar os 
dados gerados; 
 É comum seu uso em 
unidades fixas ou móveis de 
monitoramento; 
Unidade móvel 
Analisador de material particulado 
Analisador de COV 
Analisador de Ozônio 
 Análise de Ozônio 
 O método mais comum de monitoramento de Ozônio é baseado em 
absorção da radiação ultravioleta, onde a concentração é calculada a 
partir da absorção de radiação ultravioleta em comprimento de onda de 
254 nm; 
 A precisão do método é estimada em 11%; 
 Sensores remotos 
 Fornece informações de concentração de poluentes em pontos mais 
distantes do equipamento, por meio de técnicas de eletroscopia; 
 Os dados são obtidos por meio de integração, ao longo de um caminho 
óptico, de uma fonte e receptor; 
 O equipamento pode trabalhar na faixa do ultravioleta (UV), como o 
equipamento de DOAS (differencial optical absorption spectroscopy), ou ainda 
próximo ao infravermelho, como o FTIR; 
 O sensor remoto tem o objetivo de medir a emissão de hidrocarbonetos e 
de monóxido de carbono de veículos em tráfego em vias públicas; 
 O sensor é instalado na via e mede a concentração do poluente antes e 
depois da passagem do veículo para que seja calculada a emissão do poluente 
devido à combustão; 
 Quando o veículo se posiciona ao longo do feixe de infravermelho, o 
detector realiza dezenas de medições dos gases do escapamento em menos de 
um segundo; 
 Quanto mais luz infravermelha é a descarga de um veículo absorve, mais 
poluidor ele é; 
 LIDAR – Laser para monitoramento do ar 
 É utilizado para monitoramento 
de gases próximos a fontes 
poluidoras e/ou para medidas da 
concentração vertical na atmosfera; 
 Sua tecnologia é baseada em 
uma luminária de flash bombeador 
Laser de Safira e Titânio; 
 Ele permite, quase 
simultaneamento, medidas 
espaciais resolvidas Ozônio, de 
VOC’s e NO2; 
 O LIDAR permite ainda 
informação extensa da dispersão de 
contaminantes e sua distribuição 
vertical; 
 Aplicações LIDAR 
 Exemplo de aplicação de LIDAR 
 Exemplo de aplicação de LIDAR em pesquisa realizada no Brasil 
 Princípio de funcionamento do LIDAR 
 Pulsações pequenas de laser são enviadas à atmosfera; 
 A fração da luz que é refletida de volta é recebida por um telescópio e 
um detector sensível; 
 A detecção de um poluente específico é baseada nas propriedades 
espectroscópicas da molécula do poluente e do comprimento da luz 
incidente; 
 As pulsações de laser são emitidas em dois comprimentos de onda 
diferentes; 
 Um dos comprimentos de onda (lon) é escolhido para a absorção seletiva 
alta pelo contaminante de interesse; 
 O outro comprimento não sofre qualquer absorção pelo contaminante; 
 Na ausência do contaminante os dois comprimentos de onda são quase 
iguais, nos sinais de retorno atmosférico; 
 Já no contrário, há mudanças detectáveis entre os dois comprimentos de 
onda nos sinais de retorno; 
 SODAR 
 Processa o eco de uma pulsação que é dirigida para a atmosfera, isto é, 
seu princípio físico de funcionamento é baseado no EFEITO DOPPLER; 
 A frequência de retorno varia de acordo com a velocidade do vento 
enquanto a intensidade do eco varia de acordo com a turbulência térmica e 
a estrutura da atmosfera; 
 Princípio de funcionamento de SODAR 
 O SODAR pode medir a velocidade dos ventos e direção, movimentos 
verticais, turbulência e estrutura térmica; 
 A profundidade vertical medida depende substancialmente do tipo de 
antena utilizada; 
 As medidas são feitas a partir da emissão de pulsação acústica forte, na faixa 
auditiva e detectando a frequência Doppler trocada no eco recebido; 
 O sinal de troca de frequência e sua força relativa são processados de vários 
modos para que produza informações; 
 Exemplo de uso do SODAR 
 RASS – Sistema Rádio Acústico 
 O RASS faz uso do efeito DOPPLER, assim como o SODAR, para 
estabelecer relações entre a velocidade de som e a temperatura do ar; 
 A partir do eco processado do sinal recebido é possível medir a 
velocidade do objeto vertical “móvel” (trem de onda acústico), de onde se 
extrai a informação sobre a temperatura do ar; 
 O RASS junto com o SODAR consegue medir o fenômeno de inversão 
térmica; 
 Aplicações RASS 
REFERÊNCIAS 
LISBOA, H. de M; KAWANO, M.. Monitoramento de Poluentes Atmosféricos. Universidade Federal de Santa Catarina. 2010