Dispersão atmosférica de poluentes

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Dispersão atmosférica de poluentes 
FERNANDES, J. R.; SOUZA, J. S.; FILHO, J. H. C.; ANTONIO, L. S.; 
OLIVEIRA, M. R. P. 
Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, Centro Universitário Padre Anchieta 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho possui como objetivo estudar a dispersão dos poluentes 
atmosféricos, desde a emissão, isto é, a geração da pluma, passando pelo transporte, que 
é influenciado por fatores meteorológicos e físico-químicos, até a imissão, no qual 
ocorre o impacto ambiental, seja na natureza, no ambiente em si ou nos seres vivos. 
Para isso, é indispensável o conhecimento sobre os efeitos que a poluição do ar causa, 
principalmente nas cidades, nas quais há maior presença de transportes automotivos e 
indústrias, os principais responsáveis pelas altas emissões de substâncias químicas 
tóxicas, mas também é importante saber o motivo pelo qual a poluição atmosférica 
chega até certa localidade, o que envolve estudar sobre as condições meteorológicas, 
topográficas e etc. Sendo assim, modelagens matemáticas, presentes em softwares, 
foram desenvolvidas por estudiosos como um meio de simular a trajetória da pluma 
para avaliar e monitorar a qualidade do ar, bem como investigar a origem da poluição e 
as áreas de risco. 
Palavras-chave: Poluição atmosférica. Meteorologia. Modelagem matemática. 
 
ABSTRACT 
 
The present work aims to study the dispersion of air pollutants, from emission, that is, 
the generation of the plume, through transport, which is influenced by meteorological 
and physicochemical factors, to immission, in which the impact occurs nature, the 
environment itself or in living beings. For this, it is essential to know about the effects 
that air pollution causes, especially in cities, in which there is a greater presence of 
automotive transport and industries, the main responsible for high emissions of 
chemicals but it is also important to know why air pollution reaches a certain location, 
which involves studying about weather, topographic and etc. Thus, mathematical 
models, present in software, were developed by scholars as a means of simulating the 
trajectory of the plume to evaluate and monitor air quality, as well as investigate the 
origin of pollution and risk areas. 
Keywords: Air pollution. Meteorology. Mathematical modeling. 
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1. INTRODUÇÃO 
 
A melhor qualidade de vida sempre foi uma busca que o ser humano fez para 
garantir a sua sobrevivência. Dessa forma, muitas pessoas praticaram o êxodo rural, isto 
é, realizaram a migração dos campos para as cidades. Comoa urbanização ocorreu de 
modo desordenado e sem planejamento, a natureza e os seres humanos são afetados até 
hoje pela poluição e degradação ambiental gerada pelas ações antrópicas como, por 
exemplo, as emissões de gases poluentes por fontes fixas (caldeiras, indústrias, fornos, 
etc.) e fontes móveis (veículos automotivos, aviões, trens, etc.), além da 
impermeabilização do solo, redução de áreas verdes, quantidade e estrutura das 
construções e assim por diante (OLMO e PEREIRA, 2011; MARIA, 2015; DAPPER et 
al., 2016). 
Sendo assim, um dos maiores problemas da humanidade é a poluição atmosférica. 
Genericamente, refere-se ao lançamento de substâncias, cuja presença destas, em certas 
concentrações, pode interferir no bem estar dos indivíduos, direta ou indiretamente 
(ARAÚJO, 2012). 
Os poluentes atmosféricos são classificados em dois grandes grupos: poluentes 
primários e poluentes secundários. Os poluentes primários são emitidos diretamente 
pelas suas fontes, sejam fixas ou móveis. Exemplos: material particulado (MP), dióxido 
de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e entre 
outros. Estes sofrem reações e transformações fotoquímicas que ocorrem na troposfera, 
dando origem aos poluentes secundários, como o ozônio (O3) (ARAÚJO, 2012; 
DRUMM et al., 2014). 
Os efeitos destes poluentes atingem a natureza e os seres humanos. O dióxido de 
enxofre (SO2), provindo principalmente da queima de combustíveis fósseis, uso veicular 
e atividades de geração de energia, causa agravamento dos sintomas da asma e aumento 
de internações hospitalares por problemas respiratórios, além da chuva ácida. O 
monóxido de carbono (CO), liberado durante os processos de combustão em condições 
de insuficiência de oxigênio, como em veículos automotores, pode acarretar em fadiga, 
dificuldade visual, dores abdominais, desmaio, paralisia, cefaleia, dor no peito, asfixia e 
morte e, no meio ambiente, contribui para a chuva ácida e efeito estufa (OLMO e 
PEREIRA, 2011; TADANO, 2012; MARIA, 2015). Estes e muitos outros compostos 
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agravam ainda mais a convivência humana nas cidades e a relação desta com o meio 
ambiente. 
Para que os impactos descritos anteriormente ocorram, tornam-se necessárias as 
emissões (móveis ou fixas), a concentração e a dispersão (vento, topografia, 
temperatura, etc.) desses poluentes. 
Mais precisamente sobre a dispersão dos compostos na atmosfera, diversos 
elementos climáticos influem neste processo, como os ventos, a umidade, a temperatura, 
a nebulosidade, a radiação e a chuva e, nas áreas urbanas ou rurais, a influência varia 
muito de acordo com a localidade (ARAÚJO, 2012). 
O vento, por exemplo, nas áreas urbanas, possui menor impacto por causa da 
presença de construções verticais que dificultam a circulação do ar, influindo no perfil 
da velocidade do vento. A temperatura se torna mais alta nas cidades devido ao baixo 
índice de refletância (albedo) provocada pela impermeabilização do solo e estruturas 
naturais modificadas e, assim, outros elementos climáticos como radiação, umidade, 
nebulosidade e chuva também são impactados (ARAÚJO, 2012). 
Dessa forma, a área urbana, com o solo impermeável, edificações normalmente 
altas e a altitude do terreno elevada, concentra maior quantidade de poluentes na 
troposfera, pois o nível de concentração de um poluente está diretamente relacionado 
com a emissão e a capacidade de dispersão atmosférica da região, tornando-se de 
extrema importância o conhecimento e o estudo nessa área (ARAÚJO, 2012). 
Tadano (2012) explica que os modelos de dispersão atmosférica são ferramentas 
utilizadas para simular o transporte de poluentes da atmosfera a fim de avaliar a 
qualidade do ar nos centros urbanos e também de identificar quais são as localidades 
consideradas impróprias para a implantação industrial. São bastante úteis porque as 
emissões de poluente no ar crescem significativamente, mas é uma atividade bem 
complexa, visto que demanda conhecimento sobre os processos físico-químicos das 
substâncias atmosféricas, bem como as características topográficas e meteorológicas. 
Portanto, o objetivo do presente trabalho é compreender como funciona a dispersão 
atmosférica de poluentes no meio urbano aplicando os conhecimentos adquiridos e 
pesquisados sobre meteorologia, processo de transporte e modelos de dispersão vertical 
e horizontal. 
 
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
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2.1 Meteorologia e a dispersão de poluentes 
 
Segundo Marin et al. (2008) e Derisio (2012), a meteorologia é uma ciência formal 
que já é legitimada dessa maneira há mais de um século e que, no cotidiano do século 
XXI, possui um desenvolvimento extremamente fluido e veloz comparado ao ritmo 
observado até o ano de 1500. Esse fato é decorrente da inquestionável importância que a 
área de estudo dos eventos atmosféricos possui para a sociedade atual, assim como 
esses estudos também são essenciais em diversas áreas de atividades econômicas, áreas 
estas que relacionam o estudo do clima com a agricultura, animais, florestas e até a 
própria saúde humana. 
A meteorologia começou a ser abordada em estudos científicos há mais de dois mil 
anos, sendo que nessa época nenhuma conclusão a respeito do tema podia ser 
considerada relevante o suficiente para o campo de estudo, mas com o decorrer do 
tempo e de atividadesdesenvolvidas no meio da pesquisa a respeito de fenômenos 
atmosféricos, a meteorologia começou a obter avanços significativos a partir do século 
XVII (VIEIRA, 2009; DERISIO, 2012). 
Sendo assim, a meteorologia possui foco nas análises dos processos da atmosfera e 
da previsão do tempo, bem como as respectivas relações entre seus estados dinâmicos 
com a superfície terrestre, cujo principal objetivo de estudo é conseguir averiguar os 
fenômenos perceptíveis relacionados com a atmosfera terrestre, envolvendo a 
temperatura, a pressão atmosférica e a umidade do ar, assim como ligações e variações 
com o passar do tempo (DERISIO, 2012). 
A maior parte dos fenômenos meteorológicos ocorre na troposfera, que é a camada 
mais baixa da atmosfera do planeta, podendo afetar grandes ou pequenas regiões e, 
dessa forma, é possível analisar melhor os eventos em escala global ou local. Então, 
entender conceitos básicos como vento, cuja formação se deve às variações de pressão, 
e temperatura na atmosfera, que é influenciada pelos movimentos horizontais e verticais 
do ar, são fundamentais (DERISIO, 2012). 
A meteorologia é de extrema importância quando se trata da qualidade do ar, isso 
porque os dois estão diretamente conectados. Derisio (2012) confirma essa relação 
citando também a dispersão dos poluentes atmosféricos: 
 
A meteorologia pode ser entendida como a ciência que estuda os 
fenômenos atmosféricos que se manifestam e ocorrem na natureza. 
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Tais fenômenos exercem um papel fundamental em relação à 
poluição do ar. As condições meteorológicas possibilitam 
estabelecer uma forma de ligação entre a fonte de poluição e o 
receptor, tendo como referência o transporte e a dispersão dos 
poluentes. 
 
Logo, para que a dispersão aconteça, diversos fatores influem nesse processo, como 
as condições físicas do emissor, vazão, velocidade, temperatura dos gases e entre outros, 
cujas informações são essenciais para as análises das condições meteorológicas do local 
por meio dos modelos matemáticos, sendo então aplicados para simular o processo de 
transporte dos compostos poluentes, bem como sua distribuição, seus efeitos, sua 
composição e etc. (DERISIO, 2012). 
 
2.2 O processo de transporte e dispersão 
A dispersão de qualquer substância no ar, no solo ou na água ocorre por causa do 
transporte e da difusão. O transporte ocorre por meio do movimento horizontal do ar, 
enquanto a difusão acontece nas regiões de alta para baixa concentração, devido ao 
gradiente de concentração, isto é, variação de temperatura com a altitude, relacionada 
com as massas de ar. Está também associada à estabilidade atmosférica, que é a 
disposição que o ar apresenta para intensificar ou não o movimento atmosférico vertical 
ou turbulência (GUIMARÃES, 2016; RODRIGUES, 2016; VALENZUELA 
SAAVEDRA, 2018). A estabilidade do ar pode ser categorizada em estável, neutra ou 
instável, conforme o quadro 1 apresenta. 
Quadro 1: Classificação da estabilidade atmosférica 
Estável A invariabilidade do ar se sucede em noites claras e no inverno com 
esfriamento do solo e das camadas atmosféricas inferiores 
Neutra Está relacionada ao céu nublado, cujas velocidades atmosféricas variam de 
moderadas a altas 
Instável É comum em dias com ventos fracos e temperaturas altas ou quando a 
massa de ar frio é transportada sobre uma superfície mais aquecida 
 
Fonte: Guimarães (2016) 
A dispersão e o movimento dos fenômenos meteorológicos podem ser definidos 
pelas seguintes escalas (SARETTO, 2014; US EPA, 2016): 
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a) Escala sinótica ou global: refere-se aos movimentos do ar decorrentes da 
circulação geral da atmosfera por meio da interação entre os sistemas frontais 
(massas de ar), baixas e altas pressões (anticiclones) na troposfera, cuja extensão 
horizontal varia entre 100 a 3000 km. Os efeitos da poluição nesse nível de escala 
podem ser favoráveis a dispersão (baixas pressões e frentes) ou desfavoráveis (altas 
pressões inertes no inverno e inversões térmicas). 
 
b) Mesoescala: são os movimentos de ar que abrangem as brisas marítimas e 
terrestres, circulação do ar em relevos e ilhas de calor. A extensão horizontal segue 
a ordem dos 100 km e na vertical, compreende desde dezenas de metros até 1 km. 
Nesta área, acontecem as inversões térmicas de baixa altitude e as alterações da 
taxa de ventilação e da altura da mistura na camada. 
 
c) Microescala: a extensão vertical compreende em torno de 100 m, cujas análises 
dos parâmetros meteorológicos são muito importantes para se definir a velocidade e 
a direção do vento durante as horas do dia, sendo eficaz no controle da qualidade do 
ar quando os gases são dispersos de uma chaminé, por exemplo. 
Sendo assim, são de extrema relevância as observações dos fenômenos 
atmosféricos que interferem na dinâmica dos poluentes no ar, pois é através do 
transporte que os compostos atmosféricos são dispersos, afetando os seres vivos e o 
meio ambiente (VALENZUELA SAAVEDRA, 2018). 
A dispersão é influenciada pelas características presentes na fonte emissora, tais 
como velocidade e temperatura do gás de saída; diâmetro e altura da chaminé; 
condições meteorológicas, como os ventos, pressão e etc.; circunstâncias topográficas e 
a presença de obstáculos, como as construções, de um modo geral (RODRIGUES, 
2016; US EPA, 2016; VALENZUELA SAAVEDRA, 2018). 
E todas estas propriedades descritas anteriormente possibilitam na formação da 
pluma, mancha visível ou detectável de poluentes emitidos continuamente por uma 
fonte, bem como no seu transporte até a imissão, local de recepção destas substâncias, 
podendo ser as pessoas, o meio ambiente, uma cidade e etc. (SCHUCH, 2011; 
SARETTO, 2014), conforme apresenta a figura 1. 
 
7 
 
 
 
Figura 1: Emissão, transporte e imissão dos compostos poluentes 
 
Fonte: Vasconcelos (2015) 
O vento é o principal transportador e dispersor de poluentes no ambiente. A 
concentração é reduzida à medida que se afasta da fonte emissora, mas a mistura entre 
os componentes é maior. Portanto, a velocidade do vento é determinante na circulação 
deste e no tempo de viagem da pluma. Se o transporte for mais lento, a dispersão se 
torna menos eficiente, gerando maior concentração dos poluentes nas áreas próximas a 
fonte emissora (GUIMARÃES, 2016; VALENZUELA SAAVEDRA, 2018), segundo o 
que é mostrado na figura 2. 
Figura 2: Velocidade dos ventos e a dispersão dos poluentes atmosféricos 
 
 
Fonte: Guimarães (2016) 
O movimento irregular é denominado turbulência, que são vórtices circulares com 
dimensões e direções diversas, favorecendo a dispersão. As turbulências mecânicas 
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constituem os movimentos atmosféricos horizontais dos poluentes, que possuem 
velocidades e direções inconstantes. Já as turbulências convectivas são movimentos 
verticais resultantes de partes do ar aquecidas que se elevam do solo. E estas 
turbulências sofrerão influência das características topográficas da região 
(GUIMARÃES, 2016; RODRIGUES, 2016; SANTOS, 2016). 
O relevo, cujas representações são feitas através das curvas de nível, interferem na 
circulação dos ventos, provocando as direções aleatórias destes e, consequentemente, as 
turbulências. Em casos de obstáculos, como os edifícios, a dispersão ocorre localmente, 
podendo dar origem ao transporte de poluentes para a superfície, gerando situações de 
grave poluição por causa do grande acúmulo da pluma (GUIMARÃES, 2016; 
SANTOS, 2016), conforme apresenta a figura 3. 
Figura 3: A intervenção da topografia e dos obstáculos no processo de dispersão 
 
Fonte: Guimarães (2016) 
A estabilidade atmosférica é determinada pelo gradiente de temperatura, ou seja, 
permite a ocorrência do processo adiabático, em que não há troca de energia com a 
vizinhança quando uma parcela de ar está localizada numa certa altitude (RODRIGUES, 
2016; SANTOS, 2016). 
A inversãotérmica (figura 4) acontece quando, em períodos noturnos, os ventos são 
mais fracos, havendo ausência de nuvens e resfriamento do solo, no qual a camada se 
torna mais fria se comparada a de cima, aumentando a concentração dos poluentes e 
dificultando a dispersão deles. No momento diurno, há quebra de inversão térmica 
graças ao aquecimento gradativo do solo, sendo que, nas cidades, os poluentes emitidos 
apresentam maior concentração pela manhã. Por causa do fluxo de calor, se sucede a 
9 
 
denominada camada de mistura, onde ocorre a dispersão dos poluentes, na qual a altura 
da camada é diretamente proporcional a temperatura, numa variação de tempo e espaço 
(RODRIGUES, 2016). 
Figura 4: Inversão térmica 
 
Fonte: Saretto (2014) 
Além da inversão térmica, na troposfera, decorrem outros fenômenos associados à 
estabilidade do ar. As ilhas de calor, por exemplo, podem influenciar os níveis de 
concentração dos poluentes na atmosfera. Se houver instabilidade, isto é, variação 
atmosférica, um maior volume de ar é gerado para dispersar os poluentes, possibilitando 
a formação de smog, que é, de forma genérica, um nevoeiro contaminado por 
substâncias químicas emitidas de fontes fixas e móveis que se destinam para a 
atmosfera. Mas, ao haver estabilidade, a pluma pode percorrer a cidade sem elevar as 
concentrações da superfície, mas ocorre a mistura (VALENZUELA SAAVEDRA, 
2018). 
Basicamente, há dois tipos de smog: industrial e fotoquímico. O industrial costuma 
ocorrer em regiões mais frias e úmidas, sobretudo no inverno, dificultando a dispersão 
de poluentes, sendo composto principalmente por material particulado e dióxido de 
enxofre, que podem provocar sérias lesões respiratórias. Tem bastante frequência em 
lugares com pólos industriais ou em locais onde há queima de combustíveis não 
renováveis para uso doméstico e/ou geração de energia termoelétrica. As principais 
cidades sujeitas ao smog industrial incluem Londres, Chicago e São Paulo. A cor 
característica na atmosfera é acinzentada, formando uma névoa que encobre a região 
(LEMOS, 2010; VALENZUELA SAAVEDRA, 2018). 
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O smog fotoquímico é produzido quando a reação química entre os óxidos de 
nitrogênio (NOx) e os compostos orgânicos voláteis (COV’s), geralmente liberados por 
veículos automotores, ocorre sob a ativação da luz solar, cujos efeitos são mais intensos 
em períodos do dia com temperaturas mais altas, geralmente entre 10 horas da manhã e 
meio-dia, com clima seco. Os problemas de saúde decorrentes abrangem o agravamento 
de problemas respiratórios e fragilidade no sistema imunológico, além da irritação nos 
pulmões, olhos e pele. A cor presente é a marrom-avermelhada e tem maior ocorrência 
em áreas como Los Angeles, São Paulo, Cidade do México e Sydney (LEMOS, 2010; 
VALENZUELA SAAVEDRA, 2018). 
As brisas terrestres e marítimas são capazes de influir na dispersão. As brisas da 
terra são criadas a partir do escoamento de ar instável e quente sobre a superfície e 
quando atingem a água, perdem a turbulência e, assim sendo, a pluma se desloca cada 
vez mais para as áreas aquáticas, durante a noite. As brisas marinhas permitem que a 
pluma se torne inconstante e se disperse na vertical, mesmo que não esteja inteiramente 
limitado pela inversão térmica, uma vez que, no decorrer do dia, a brisa vai à direção 
água-terra (GUIMARÃES, 2016; VALENZUELA SAAVEDRA, 2018). 
As baixas pressões atmosféricas promovem a dispersão e a diluição dos elementos 
poluidores, pois o ar presente na atmosfera inferior converge e sobe e, quando o oposto 
acontece, a diluição e a dispersão se tornam mais difíceis devido à estabilidade do ar 
(RODRIGUES, 2016). A precipitação, em forma de chuva, também favorece a 
dispersão porque vai acelerar a deposição dos compostos poluentes, formando a chuva 
ácida (VALENZUELA SAAVEDRA, 2018). 
Logo, a ascensão da pluma ocorre quando há lançamento desta pela chaminé de 
acordo com as características dos compostos, os parâmetros climáticos e meteorológicos 
e dimensões do emissor. Em seguida, um movimento transversal da pluma será 
realizado para difusão e transporte (SARETTO, 2014). 
A pluma ideal é aquela cujas partículas mais grosseiras caem sobre o solo, sendo 
que as mais finas continuam a se elevar até descer a superfície por perderem a energia 
cinética e as restantes se adaptam a dispersão, se comportando como gases (SARETTO, 
2014). 
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Para melhor representar todos esses processos, os modelos de qualidade do ar 
utilizam técnicas matemáticas e estatísticas para fazer a simulação, desde a ascensão até 
a imissão, com bases confiáveis em dados e informações meteorológicas, além de 
auxiliar na previsão de futuras concentrações para melhorar as estratégias de redução da 
poluição do ar (US EPA, 2016). 
 
2.3 Modelos de dispersão vertical e horizontal 
 
Não existe uma teoria única e completa que descreva apropriadamente um 
fenômeno atmosférico devido à alta complexidade dos processos físicos envolvidos. 
Mas há variadas formas de abordar o assunto por meio de hipóteses distintas e bastante 
restritivas, cuja eficácia dependerá da aplicação e da situação (SCHUCH, 2011). 
De acordo com Tadano (2012) e Saretto (2014), existem seis tipos de plumas 
(figura 5) que, após a emissão, têm tendência ascensional graças aos parâmetros do 
próprio efluente, às dimensões da chaminé e à influência da meteorologia do lugar, 
sendo que a estabilidade atmosférica influencia no perfil de velocidades do vento e, 
consequentemente, no comportamento das plumas. Os tipos de plumas existentes são: 
 
a) Tubular (fanning): se apresenta em um formato de ventilador angular, com alto 
espalhamento na horizontal e costuma aparecer quando a atmosfera se encontra 
em condições de grande estabilidade. É comum na caída da tarde, noite e 
amanhecer, caracterizando a inversão térmica. 
 
b) Fumegante (fumigation): o aparecimento da pluma do tipo fumigation ocorre nas 
primeiras horas do dia, quando a inversão térmica da noite é rompida pela luz 
solar e é substituída por uma camada instável até chegar à parte mais alta da 
pluma, apresentando elevado teor de concentração, tornando-se fator de perigo. 
 
c) Serpenteante (looping): a pluma serpenteante acontece com frequência nos 
períodos da tarde ou no meio do dia, quando a atmosfera se encontra altamente 
instável (super adiabática) e com ventos fracos, favorecendo elevadas 
concentrações. Sendo assim, é típico em dias de verão. 
 
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d) Cônico (coning): esse tipo de pluma costuma se dispersar quase igualmente na 
vertical e na horizontal. É comum em dias ensolarados, porém nublados 
(tempestades de verão) e com ventos de média intensidade, podendo se suceder 
no dia ou na noite. 
 
e) Antifumegante (lofting): costuma se apresentar acima da inversão térmica por 
meio da transição da instabilidade para a estabilidade atmosférica, geralmente no 
final da tarde. A parte inferior da pluma permanece na camada superior de 
inversão e a parte superior dela se difunde. 
 
f) Aprisionamento (trapping): há basicamente três formas de aprisionamento de 
uma pluma: contenção entre camadas de inversão, condição neutra ou levemente 
instável ou ainda estável abaixo da inversão. O aprisionamento pode acontecer 
em uma superfície plana, estando sujeita a dispersão vertical, elevando o nível 
de poluentes no solo pela baixa altura da inversão, ventos fracos, forte 
sedimentação ou lento aquecimento superficial. Entretanto, os casos mais 
severos costumam acontecer em vales e desfiladeiros, pois as plumas podem 
ficar aprisionadas entre a base do vale, as laterais e a camada de inversão 
térmica. 
 
Figura 5: Ilustrações esquemáticas dos tipos de plumas 
Tubular (fanning) Fumegante (fumigation) 
 
Serpenteante (looping) Cônico (coning) 
 
Antifumegante (lofting) Aprisionamento (trapping) 
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Fonte: Saretto (2014) 
O transportee a difusão de poluentes, por serem variados e complexos, necessitam 
da utilização de modelos matemáticos para representar e interpretar os dados 
experimentais; controlar e/ou monitorar a qualidade do ar; avaliar as áreas de risco; 
reconhecer as fontes poluidoras; e investigar a colaboração de uma única fonte ao nível 
de poluição (SCHUCH, 2011). 
Os modelos matemáticos que retratam os fenômenos físicos são classificados como 
determinísticos ou estocásticos. Os determinísticos são aqueles que não possuem 
nenhuma variável aleatória, isto é, há exatidão nos cálculos desde que haja 
conhecimento das informações e de suas condições iniciais, sendo um método analítico 
(LOECK, 2014). 
Os modelos estocásticos possuem variáveis cujos termos são aleatórios, gerando 
imprecisão nos cálculos, pois cada problema cria resultados divergentes ou aleatórios. 
Porém, este modelo é o mais aceito porque possibilita análises mais próximas da 
realidade, sendo que os termos desordenados descrevem as flutuações presentes no 
fenômeno físico (LOECK, 2014). 
O modelo de dispersão mais usado baseia-se na teoria estatística elaborada pelo 
astrônomo e matemático Carl Friedrich Gauss (1777-1855), pois pode ser aplicado para 
diversas situações, como em cidades, topografia complexa, fontes isoladas e etc. 
Modelos de dispersão são importantes porque os fenômenos atmosféricos são 
complexos e, por esse motivo, utilizam-se uma série de equações para interpretá-los 
(LOECK, 2014; MARTINS et al., 2015). 
Os outros modelos disponíveis incluem a aproximação Euleriana, que considera o 
movimento do fluido baseado em um sistema fixo, como a Terra, e a descrição 
Lagrangeana, que retrata o movimento turbulento das partículas, cujas trajetórias são 
aleatórias e, para facilitar as análises, é considerada a velocidade instantânea da pluma 
(LOECK, 2014). 
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O Modelo de Dispersão Gaussiana apoia-se nas condições atmosféricas para 
realizar as simulações, no qual a fonte tende a apresentar a dispersão dos poluentes em 
uma forma de curva similar aplicada em estatística, apresentando o valor máximo dos 
intervalos dos dados na linha central até que estes valores reduzam em direção às bordas 
(MARTINS et al., 2015). A figura 6 mostra uma ilustração esquemática de uma pluma 
gaussiana a partir de uma fonte pontual. 
Figura 6: Desenho esquemático da pluma gaussiana saindo de uma fonte pontual 
 
Fonte: Araújo (2012) 
 
Martins et al. (2015) demonstram a equação diferencial parcial (1), cuja relação 
entre as concentrações dos poluentes com as coordenadas espaciais (H) e cartesianas x, 
y e z, evidenciadas na figura 6, representam o modelo gaussiano de dispersão. 
 
 C x, y, z, H = 
Q
2π.σy.σz.u
. exp −
1
2
 (y σy) 
2
 . exp −
1
2
(z − H σz )2 +
exp −
1
2
 (z − H σz )2 (1) 
 
Em que: 
C – concentração do poluente averiguado nos eixos x, y e z (g/m
3
); 
Q – taxa constante de emissão em certo tempo; 
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H – altura real da emissão do poluente; 
u – velocidade do vento (m/s); 
σy – coeficiente de dispersão horizontal na constante velocidade do vento (u); 
σz - coeficiente de dispersão vertical (m); 
x, y e z – coordenadas cartesianas do ponto. 
A tecnologia aplicada para simular as dispersões atmosféricas se concentra nos 
softwares. Os mais utilizados são o CALPUFF (California Puff Model), direcionado 
para áreas mais extensas, como países e estados e o AERMOD (American Meteorology 
Society – Environmental Protection Agency – Regulatory Model) e ISCST3 (Industrial 
Source Complex Short-Term, versão 3) para escalas menores (TADANO, 2012). 
O AERMOD é o programa computacional mais usado mundialmente e o mais 
indicado pela Agência de Proteção Ambiental (EPA), isto porque é capaz de simular 
plumas em áreas urbanas e rurais, terrenos íngremes e planos, fontes fixas e móveis e 
assim por diante (RODRIGUES, 2016). 
Já o CALLPUFF é o software mais apropriado para avaliar o transporte dos 
poluentes de longo alcance e os impactos causados. Foi desenvolvido por um grupo de 
cientistas cujo projeto de tratamento de fontes de emissão foi financiada pela 
Administração Nacional de Aeronáutica e do Espaço (NASA), em 1999 (SOARES e 
RAMALDES, 2012). 
E, por fim, o ISCST3, modelo tecnológico também desenvolvido pela Agência de 
Proteção Ambiental (EPA), é aplicado e recomendado para analisar plumas provindas 
de diversas fontes, sendo elas pontuais, superficiais, volumétricas e lineares, a partir da 
obtenção de dados meteorológicos, principalmente (GONZÁLEZ-CRUZ et al., 2012). 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
 A pesquisa científica é um processo incompleto, pois sempre surgirão soluções e 
dúvidas para novas situações e vice-versa. Sendo assim, é possível identificá-la quanto a 
16 
 
sua abordagem, sua natureza, seus procedimentos e seus objetivos (SILVEIRA e 
CÓRDOVA, 2009). O quadro 2 explicita os métodos aplicados nesta pesquisa. 
 
 
 
 
Quadro 2: Métodos abordados na pesquisa científica 
Abordagem Qualitativo 
Conhecimento e aprofundamento de um assunto de 
interesse social por meio da interpretação dos fatos 
(subjetividade) 
Natureza Básica 
Aplicação de informações universais que são úteis 
para maior desenvolvimento no tema 
Objetivo Exploratório 
Obtenção de entendimento e compreensão no 
conteúdo de interesse através da bibliografia analisada 
Procedimento 
Levantamento 
Bibliográfico 
Análise da situação por meio da utilizaçãode artigos 
científicos, teses, revistas acadêmicas e outros 
documentosa disposição 
 
Fonte: Silveira e Córdova (2009) 
 
 Os materiais usados na pesquisa foram selecionados dentro de fontes confiáveis, 
como o Google Acadêmico, Scielo e banco de teses. Mais precisamente, envolvem 
monografias, teses, revistas acadêmicas, trabalhos de conclusão de curso, dissertações e 
etc. Foram aplicadas mais de 20 referências bibliográficas para compor o estudo. 
 
CONCLUSÃO 
 
Desde os tempos antigos, o ser humano sempre buscou desenvolver novas 
tecnologias para que a sua sobrevivência fosse possível. Porém, isso afetou a sociedade 
e o meio ambiente, de um modo geral, pois, além da extração demasiada de recursos 
naturais, não houve sequer um planejamento para organizar o desenvolvimento social e 
econômico, resultando em diversos problemas até hoje existentes, entre eles, a poluição 
atmosférica. 
Por meio da liberação de inúmeras substâncias químicas no ar, responsáveis por 
formar a pluma, muitas consequências ocorrem, principalmente na área da saúde 
17 
 
humana, como as doenças alérgicas e respiratórias (rinite, sinusite e etc.), dores 
abdominais, asfixia e entre outros sintomas, estes que podem levar até a morte. 
Entretanto, para que a poluição do ar possa atingir o ambiente, alguns fatores são 
essenciais, como o vento, a pressão atmosférica, a temperatura, condições 
meteorológicas no geral, características físicas da fonte emissora, topografia e 
obstáculos (edifícios, construções e entre outros). 
Para analisar os mais complexos fenômenos atmosféricos, foram desenvolvidas, 
através de diversos cálculos, metodologias matemáticas com base na estatística, sendo o 
Modelo de Dispersão Gaussiana a mais aplicada por permitir a avaliação da pluma nos 
mais diversos locais. Outros modelos, como o Euleriano e o Lagrangeano, também são 
empregados. 
 Assim, por meio dos métodos matemáticos, softwares foram desenvolvidos para 
aprimorar os estudos sobre a poluição do ar de acordo com a escala espacial. Alguns 
exemplos são o CALPUFF (California Puff Model), o AERMOD (American 
Meteorology Society – Environmental Protection Agency – Regulatory Model) e o 
ISCST3 (Industrial Source Complex Short-Term, versão 3). 
 Portanto, pesquisas voltadas para esse assunto serão cada vez mais necessárias, 
principalmente sobre dispersão dos poluentes atmosféricos, pois é por intermédio dessa 
ação que inúmeras pessoas possuem enfermidadesrespiratórias e alérgicas constantes, 
gerando gastos para o governo na área da saúde; monumentos e construções são 
deteriorados, podendo levar ao rompimento das estruturas físicas; os ciclos da natureza, 
isto é, os biogeoquímicos são afetados, impactando negativamente a flora e a fauna; e 
entre outras repercussões que ainda podem ser desconhecidas para a ciência. Se 
realmente for dada a devida importância para o aspecto atmosférico, circunstâncias 
diversas serão amenizadas, possibilitando melhor qualidade de vida. 
 
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