Analysis of particulated matter collected in central area of São Carlos City (SP) through spectroanalytical techniques and time series multidimensional assessment

Autor: Alexandrina, Eduardo Carlos
Přispěvatelé: Aguiar, Mônica Lopes, Pereira Filho, Edenir Rodrigues
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCAR
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Due to the worldwide trend of industrialization and urbanization, air pollutants are emitted large quantities on a global scale, particularly in developing countries, which produces adverse effects on human health by causing health problems such as respiratory and lung diseases. In view of this scenario, the objective of this research was to study the PM10 particulate matter, collected in the city center of São Carlos, through the analysis of multidimensional time series and spectral analysis. The collections were from the collection period from 2014 to 2015 (daily collections) and from 2015 to 2017 (collections on alternate days), specifically at Praça dos Voluntários. In the process of analysis of multidimensional time series, a web - based data visualization system was developed with the help of the Java Script and D3 libraries to support the evolutionary analysis of atmospheric particulate matter (PM10) collected in the city. The samples were collected using the large volume sampler, in the time of 23 hours and 30 minutes. The values obtained in the monitoring from 2014 to 2017 clearly showed a decrease of the pollutant PM10 in the atmospheric air of the city, compared with data from historical records of the campaign from 1997 to 2006. This decreasing trend in PM10 concentrations may be due to an increase in strict compliance with State Decree No. 59113 of 04/23/2013, which requires the control of air pollution. For the spectroanalytical analysis, samples collected in the period from 2014 to 2015 were directly analyzed by WD-XRF, identifying the following elements: Al, Ca, Ce, Cl, Fe, K, Mg, P, S, Si , Ti, V and Zn; and for LIBS (Ba, Ca, Fe, K, Mg, Na, Si and Ti) for qualitative purposes. For quantitative analysis, the elements Al, Ba, Ca, Fe, K, Na, S and Zn were subjected to extraction with extractive acid solution (HNO3 and HCl) and determined by ICP OES. The concentrations of these elements presented spatial variations (ng m-3), which were significantly higher for Al (19.0), Ba (13.6), Ca (20.0), Na (27.0), S (37.1) and Zn (9.5) in winter; in autumn, to Na (26.4); in the spring, for Fe (11.6), K (13.1) and S (25.3); and summer did not show high concentrations in the comparison between the seasons of the year. Using the mathematical model (PCA), statistical model (Pearson) and the enrichment factor equation (EF) in these WD-XRF, LIBS and ICP OES results, it was possible to trace the possible origins of these chemical elements in collected atmospheric air in the city. Devido à tendência mundial de industrialização e urbanização, os poluentes atmosféricos são emitidos em grandes quantidades em escala global, particularmente nos países em desenvolvimento, o que produz efeitos adversos na saúde humana, causando problemas como doenças respiratórias e pulmonares. Diante deste cenário, o objetivo desta pesquisa foi de estudar o material particulado MP10, coletado no centro da cidade de São Carlos, por meio da análise de séries temporais multidimensionais e de análise espectroanalítica. As coletas foram do período de 2014 a 2015 (coletas diárias) e de 2015 a 2017 (coletas em dias alternados), especificamente na Praça dos Voluntários. No processo de análise de séries temporais multidimensionais, foi desenvolvido um sistema de visualização de dados baseado na web, com auxílio das bibliotecas Java Script e D3, tendo como objetivo apoiar a análise evolutiva do comportamento do material particulado atmosférico (MP10) coletado na cidade. As coletas foram realizadas utilizando o amostrador de grandes volumes, no tempo de 23horas e 30 minutos. Os valores obtidos no monitoramento de 2014 a 2017 mostraram claramente uma diminuição do poluente MP10 no ar atmosférico da cidade, em comparação com dados de registros históricos da campanha de 1997 a 2006. Essa tendência decrescente nas concentrações de MP10 pode ser devido a um aumento do rigor no cumprimento do Decreto Estadual nº 59113 de 23/04/2013, que exige o controle da poluição do ar. Para o processo de análise espectroanalítica, as amostras coletadas no período de 2014 a 2015 foram diretamente analisadas por WD-XRF, identificando os seguintes elementos: Al, Ca, Ce, Cl, Fe, K, Mg, P, S, Si, Ti, V e Zn; e por LIBS (Ba, Ca, Fe, K, Mg, Na, Si e Ti), para fins qualitativos. Para análises quantitativas, os elementos Al, Ba, Ca, Fe, K, Na, S e Zn foram submetidos à extração, com solução ácida extrativa (HNO3 e HCl), e determinados por ICP OES. As concentrações desses elementos apresentaram variações espaciais (ng m-3), que foram significativamente maiores para Al (19,0), Ba (13,6), Ca (20,0), Na (27,0), S (37,1) e Zn (9,5) no inverno; no outono, para Na (26,4); na primavera, para Fe (11,6), K (13,1) e S (25,3) ; e o verão não apresentou altas concentrações, na comparação entre as estações do ano. Utilizando o modelo matemático (PCA), modelo estatístico (Pearson) e a equação de fator de enriquecimento (FE) nesses resultados de WD-XRF, LIBS e ICP OES, foi possível traçar o perfil das possíveis origens desses elementos químicos no ar atmosférico coletado na cidade. CAPES: Código de Financiamento 001
Databáze: OpenAIRE
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