A formação de aerossóis orgânicos secundários através da interação físico-química de emissões urbanas de Manaus com emissões biogênicas da Floresta Amazônica

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Meller, Bruno Backes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aerosol particles; Aerossol orgânico secundário; Amazonia; Amazônia; Espectrometria de massa; mass spectrometry; Partículas de aerossóis; Poluição do ar urbana; secondary organic aerosol; urban air pollution

Os impactos de emissões antrópicas na Floresta Amazônica vêm sendo objetos de estudo de campanhas de medidas nas últimas décadas, como o Experimento GoAmazon2014/15, que utilizou dados de múltiplos sítios experimentais para estudar a interação dos compostos emitidos pela área urbana de Manaus com as condições atmosféricas e compostos existentes naturalmente na atmosfera amazônica. Este trabalho focou em observar a abundância e características de poluentes atmosféricos da cidade de Manaus (UEA, sítio T1) e sua evolução vento abaixo, focando condições de pluma pouco envelhecida (Hotel Tiwa, sítio T2), cerca de 14km vento abaixo de T1, fora da cidade, durante a temporada chuvosa dos anos de 2014 e 2016. O estudo abrangeu medidas de concentração de gases traço, de compostos orgânicos voláteis (COVs) medidas por um PTR-MS, além de composição química de partículas medida por dois espectrômetros de massa (ToF-ACSM e Q-ACSM). Também determinamos propriedades físicas como distribuição de tamanho de partículas e propriedades ópticas de aerossóis. Observamos no centro de Manaus que grande parte dos poluentes medidos como CO, SO2, black carbon (BC), benzeno, tolueno e COVs aromáticos C8 estão fortemente associadas a emissões de tráfego. Foi observada baixa produção fotoquímica de ozônio em comparação a outras metrópoles, com níveis de 12 ppb ao meio do dia. Na análise química do material particulado fino (PM1) observado no centro da cidade, de 5.3 µg/m3, temos a maior parte composta por material orgânico (59%), BC (33%), com uma baixa fração de compostos inorgânicos secundários (<10%) como sulfato e nitrato. Na componente orgânica, cerca de dois terços da massa foi relacionada a fontes primárias, sendo estas emissões de tráfego (21%), de cozinha (22%) e de queima de biomassa (22%), enquanto 35% são de origem secundária oxidada (OOA). Nas propriedades óticas, observamos um baixo albedo de espalhamento único (SSA) em 637nm de 0.58 e índice de refração efetivo calculado de m = 1.65 i*0.18. Estes resultados mostram um baixo nível de compostos secundários na atmosfera, com poluentes recém emitidos e com forte características de absorção de radiação. Observamos uma grande diferença entre poluentes medidos nos dois sítios (T1 e T2), distantes somente 14 km entre si. Significativo processo de diluição e deposição foi observado em T2 para poluentes primários, com concentrações de 2 a 3 vezes menores do que no centro de Manaus, e diminuição de COVs por fatores de até 8 vezes menor, mostrando forte e rápido consumo destas espécies. Para alguns poluentes secundários como ozônio observou-se rápida produção fotoquímica, com aumento de 10 ppb entre os dois sítios. Quanto ao PM1, importantes mudanças foram observadas: maior concentração relativa de espécies secundárias como sulfato, de 4% para 12% do total, e OOA, de 35% para 45% da fração dos orgânicos; intensa oxidação da fração orgânica, com razão de oxigênio para carbono aumentando cerca de 70%, e aumento do diâmetro geométrico médio de 25nm. Também se observou no sítio T2 significativa frequência de eventos de formação de nanopartículas, em 19% dos dias medidos. Quanto às propriedades ópticas, observamos aumento da componente espalhadora, com SSA medido em 637nm aumentando de 0.58 no sítio T1 para 0.67 no sítio T2. Estas mudanças rápidas na composição do aerossol, na produção de ozônio e demais mudanças atmosféricas devem estar ocorrendo em várias áreas urbanas da África e Ásia, com impactos importantes na poluição do ar e nos ecossistemas.