Avaliação analítica integrada de PM1 e nanopartículas atmosféricas

Abstract

As nanopartículas atmosféricas podem causar diversos efeitos à saúde já que durante a inalação podem penetrar mais profundamente no sistema respiratório humano, atingindo inclusive os alvéolos e a corrente sanguínea, e, desta forma, aumentar os efeitos toxicológicos prejudiciais. Estas partículas podem ser emitidas diretamente para a atmosfera (partículas primárias) ou ser formadas por conversão gás-partícula (partículas secundárias). Durante a última década, estudos têm sido realizados para uma melhor compreensão sobre as concentrações de nanopartículas, avaliando sua emissão, formação, dispersão, exposição e os efeitos à saúde. No entanto, poucos estudos foram realizados no Brasil e desta forma ainda há pouca informação em relação a esta temática. A Região Metropolitana de Porto Alegre - RMPA (Brasil) possui forte tráfego veicular, cerca de 1,8 milhões de veículos e, apesar das fontes móveis impactarem fortemente a qualidade do ar nesta região e ser a principal fonte de nanopartículas, não há estudos que avaliem em profundidade os níveis deste importante poluente ambiental. Desta forma, no presente estudo foram avaliadas as concentrações de nanopartículas em diferentes pontos da RMPA. Além disso, foram avaliadas as concentrações ambientais de partículas <1 μm (MP1) e metais associados, bem como foram identificadas e quantificadas as contribuições de fontes utilizando o modelo receptor Positive Matrix Factorization (PMF). Em adição, foi realizada uma análise das assinaturas espectrais no infravermelho de nitro-hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (nitro-HPAs) associados ao MP1. Este grupo de compostos orgânicos possui uma ampla distribuição no ambiente e, por possuírem propriedades mutagênicas e carcinogênicas, seus riscos ambientais foram calculados. Desta forma, considerando os resultados obtidos, verificou-se uma forte contribuição antropogênica dos poluentes avaliados na RMPA. Esta degradação da qualidade do ar está em geral associada ao tráfego veicular, especialmente no que se refere aos níveis de nanopartículas e nitro-HPAs associados ao MP1. Além disso, as emissões industriais, a queima de carvão, biomassa e óleo combustível, bem como a queima de combustíveis veiculares apresentaram forte influência nos níveis de metais observados em MP1.

Atmospheric nanoparticles can cause health effects, as during inhalation penetrate more deeply into the human respiratory system, including the alveoli and reaching the bloodstream, and thereby increase the damaging toxicological effects. These particles can be emitted directly to the atmosphere (primary particles) or be formed by gas-to-particle conversion (secondary particle). Over the last decade, studies have been conducted for a better understanding of the nanoparticles, assessing the emission, formation, dispersion, exposure and health effects. However, few studies have been conducted in Brazil and thus there is little information regarding this subject. The Metropolitan Area of Porto Alegre - MAPA (Brazil) has a strong vehicular traffic, about 1.8 million vehicles and, despite mobile sources strongly impact the air quality in this region and be the main source of nanoparticles, there are no studies that evaluate in depth the levels of this important environmental pollutant. Thus, considering this knowledge gap, the present study evaluated the nanoparticle concentrations in different sites of the MAPA. In addition, environmental concentrations of particles <1 μm (MP1) and associated metals were evaluated and the sources were identified and quantified using the receptor model Positive Matrix Factorization (PMF). In addition, an analysis of the infrared spectral signatures of nitro polycyclic aromatic hydrocarbons (nitro-PAHs) associated with PM1 was performed. This group of organic compounds has a wide distribution in the environment, and because they have mutagenic and carcinogenic properties, their environmental risks were calculated. Thus, considering the obtained results, a strong anthropogenic contribution of the evaluated pollutants in the MAPA was observed. This degradation of the air quality in general is associated with vehicular traffic, especially regarding the levels of nanoparticles and nitro-PAHs associated with PM1. In addition, industrial emissions, coal, biomass and fuel oil combustion, as well as vehicle fuels combustion had a strong influence on the metal levels observed in PM1.