Gestão da coleta de dados de qualidade do ar

Apresentação em tema: "Gestão da coleta de dados de qualidade do ar"— Transcrição da apresentação:

1 Gestão da coleta de dados de qualidade do ar
Gestão das Informações Ambientais Capítulo 3 Gestão da coleta de dados de qualidade do ar

2 Gestão da coleta de dados de qualidade do ar
3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar 3.2 – Restrições à coleta de dados 3.3 – Programa de amostragem - Considerações de planejamento 3.4 – Requisitos dos dados 3.5 – Amostragem da qualidade do ar 3.6 – Precauções gerais de amostragens 3.7 – Métodos analíticos e instrumentais

3 3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar
Principais motivações para medidas e amostragens atmosféricas: 1) Estudo ambiental; 2) Redes de monitoramento; 3) Monitoramento de conformidade; 4) Validação de modelos.

4 3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar (cont.)
Estudo ambiental - Objetiva identificar e quantificar uma larga seleção de espécies do ar, ou fornecer dados para um estudo mais extensivo ou rede permanente de monitoramento. Necessita de amostragens e técnicas analíticas planejadas como estudo piloto para definir o escopo e objetivos de um programa principal; Verifica experiências anteriores na região em tipos de espécies, faixa de concentrações em função da localização, tempo, etc; Usa experiências de outras localizações geográficas similares na seleção de técnicas de medidas e instrumentação, número de medidas e duração da amostragem.

5 3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar (cont.)
Redes de monitoramento - Realização de monitoramento contínuo sobre uma área geográfica particular. Objetivos - estabelecimento de concentrações ou tendências, estabelecimento de correlações de longo-termo de fatores meteorológicos/climatológicos e fontes de contaminantes; Freqüentemente, um poluente singular e um objetivo singular determinam a natureza de uma rede de monitoramento; muitas vezes a utilização eficiente de recursos pode ser obtida com o uso de redes de monitoramento existentes para outros poluentes.

6 3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar (cont.)
Etapas de projeto/instalação rede de monitoramento: Compilação de dados existentes (espécies, concentrações, variações espaciais, tendências temporais, análises estatísticas). Modelos podem ser usados para predizer concentrações onde não há dados; Especificar os objetivos da rede de monitoramento; Orçamentos e compromissos de base para instalar/operar a rede devem ser justificados e aprovados; Equipamentos são adquiridos, instalados e colocados em operação, todos os outros arranjos de suporte são viabilizados; Revisão dos dados gerados pelo programa; alterações feitas visando o uso ótimo de recursos e melhores dados possíveis.

7 3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar (cont.)
Monitoramento de conformidade – Objetiva em geral determinar quando picos de curta-duração ou médias-temporais excedem a limites regulatórios. Requerimentos de dados e localizações de amostragens específicos; A sensibilidade requerida dos instrumentos e a exatidão/precisão do dado são determinados pela concentração especificada no limite regulatório para as espécies sujeitas a monitoramento de conformidade.

8 3.1 – Objetivos da medida da qualidade do ar (cont.)
Validação de modelos – Objetiva confirmar, refinar, ou re-estabelecer uma relação matemática entre concentrações em setores ou locais diferentes sujeitos a modelagem. Estabelecer: nº/duração de amostragens em uma localização particular (fornecer medida da variabilidade natural), nº de amostragens em localizações geográficas diferentes, efeitos de situações meteorológicas e topográficas diferentes; As espécies/faixas de concentração são dadas; A exatidão/precisão requeridas das medidas serão determinadas pela exatidão esperada do modelo; - Medição das fontes (chaminés, ramo de atividade, etc).

9 3.2 - Restrições à coleta de dados
Restrições de orçamento - Uso realista da quantidade de fundos e disponibilidade de tempo para financiamento. - Planejamento detalhado é sempre pré-requisito para maximizar a quantidade e utilidade dos dados obtidos a partir de programas de coleta de dados. Restrições não-monetárias – Falta de acesso aos locais preferenciais de amostragem, falta de instrumentação apropriada, não disponibilidade de pessoal apropriado e de análises laboratoriais.

10 3.3 - Programa de amostragem - Considerações de planejamento
O problema/razão para a amostragem foi claramente estabelecido? 2) Os objetivos estão: a) Definidos clara e concisamente? b) Suficientes para especificar o que deve ser encontrado? c) Especificados o suficiente para indicar quando cada estágio está completo? d) Harmonizados entre os usuários de dados e os coletores?  3) O modelo conceitual do sistema foi explicitado e acordado? a) Os limites do estudo foram acordados? b) A extensão do estudo foi acordada? c) A escala do estudo foi acordada?

11 3.3 - Programa de amostragem - Considerações de planejamento
4) Indicadores apropriados foram especificados? 5) Hipóteses testáveis foram estabelecidas? a) Os dados de diferentes origens são compatíveis? b) Os dados coletados produzirão informação para testar as hipóteses? c) Os procedimentos estatísticos foram claramente definidos? d) As considerações dos testes estatísticos foram reunidas? e) A concentração mínima detectável foi especificada?

12 3.3 - Programa de amostragem - Considerações de planejamento
6) Todas as fontes potenciais de amostras e variabilidade analítica foram identificadas? a) Existem estações de amostragens suficientes para suprir a variabilidade? b) A repetição está adequada para obter o nível desejado de precisão do dado? c) Em que bases a freqüência de amostragem está proposta? 7) Dispositivo de amostragem - a amostra é representativa? a) Ocorrem distúrbios do ambiente sendo amostrado? b) Ocorre alteração da amostra pelo contato com o dispositivo de amostragem? c) Quais são os efeitos do dispositivo de amostragem em contato com outro meio que não a amostra de interesse?

13 3.3 - Programa de amostragem - Considerações de planejamento
8) Existe um programa de qualidade apropriado? a) Como as amostras devem ser preservadas antes da análise? b) A integridade da amostra está garantida? c) Os procedimentos de amostragem, instrumentais e analíticos foram escritos? d) Existe um programa de controle de qualidade para laboratório e instrumentos de campo e procedimentos analíticos? e) Como os problemas podem ser retificados? f) Como os dados são registrados e reportados?

14 Concentração mínima detectável (limite de detecção):
3.4 – Requisitos dos dados Concentração mínima detectável (limite de detecção): É a concentração mais baixa de uma substância que pode ser distinguida com confiança estatística. Em geral, quanto mais baixa a concentração mínima detectável, mais difíceis e dispendiosos são o aparelho e a técnica analítica. A mais baixa concentração detectável mensurável pode não ser necessária para uma situação e objetivo particulares.

15 3.4 – Requisitos dos dados Acurácia (exatidão) e precisão
- Uma medida ou média de medidas acurada é aquela que está próxima do valor real. Precisão é a variação nos resultados quando uma amostra é analisada repetidamente. Os resultados podem ser precisos, mas não acurados; Ex.: um instrumento calibrado incorretamente pode fornecer resultados consistentemente dentro de uma faixa de 5%, mas a média desses resultados pode ser 20% mais baixa que o valor real; Em geral, quanto melhor a acurácia e a precisão de um instrumento ou técnica, mais dispendiosos estes se tornam; O melhor possível em termos de acurácia e precisão pode não ser necessário para uma situação e objetivo.

16 3.4 – Requisitos dos dados Resolução temporal
Medida da faixa completa de valores instantâneos: é necessária a amostragem “em tempo real” (resposta rápida) e um sistema de análise. Médias sobre intervalos de tempo, podendo cobrir de meses a minutos; Os objetivos do programa de amostragem especificam a resolução de tempo requerida.

17 3.4 – Requisitos dos dados Resolução espacial
- Determinada pela cobertura da área geográfica e espaçamento dos locais de amostragem (grade); Quanto maior a área e mais densa a grade, mais locais de amostragem são requeridos e maiores são os esforços e despesas de aquisição dos dados; É importante determinar limites e escalas razoáveis para estudos ambientais e redes de monitoramento; Se o interesse é uma fonte particular, o trabalho deve ser direcionado para áreas diretamente impactadas por esta fonte, evitando áreas que poderiam incluir outras fontes similares.

18 Garantia e controle de qualidade
3.4 – Requisitos dos dados Garantia e controle de qualidade Fornecimento de informações adicionais para garantir que: A acurácia e a precisão estão sendo mantidas em níveis aceitáveis; Amostragens e medições estão sendo realizadas nos locais e nos tempos especificados no projeto do programa; Falhas de instrumentos, perdas de amostras e falhas em técnicas estão sendo minimizadas. - Elaborar um programa de garantia de qualidade bem projetado e executá-lo para atingir os objetivos citados. - O controle de qualidade deve incluir a análise regular de amostras branco e de amostras padronizadas de concentrações conhecidas (de agências padronizadoras externas);

19 3.5 – Amostragem da qualidade do ar
Três métodos básicos de medida: Tempo real, integrado e coleta (captura) de amostras a) Tempo real - as concentrações das espécies são medidas continuamente em poucos segundos. Muitos métodos são usados dependendo da espécie (absorção, fluorescência, quimioluminescência, etc.). Os resultados são apresentados como uma seqüência de valores numéricos no horário de cada medida e/ou gráficos de concentrações-tempo; A resolução temporal (tempo entre medidas sucessivas) variará de acordo com as espécies e instrumentação. Pode ser “tempo real” mas não contínua...

20 3.5 – Amostragem da qualidade do ar
b) Integrado - o instrumento de medida usa sensores que apresentam um tempo de resposta longo para uma alteração na concentração, ou fornecem a média sobre um período de tempo. As medidas resultantes são integradas e representam o valor integrado ou médio sobre um período de tempo (ex. de uma hora ou um dia), dependendo do instrumento e de como é instalado e operado; A resolução temporal (tempo entre medidas sucessivas) variará de acordo com as espécies e instrumentação;

21 3.5 – Amostragem da qualidade do ar
b) Integrado (cont.) São usados sólidos e líquidos adsorventes (borbulhamento na coluna de líquido), filtros, bombas amostradoras, etc. - O adsorvente sólido mais comum em coletores de amostras integradores por bombeamento é o carvão ativado. Materiais granulados, ou filtros de fibras, impregnados com reagentes apropriados: coleta de SO2 em grânulos de carbonato de potássio, HNO3 em nylon, NH3 em grânulos de ácido cítrico, etc. Material particulado: são usados filtros ou separadores por impacto. A melhor determinação de tamanhos é com separadores por impacto (a inércia da partícula na corrente de ar é utilizada para separar partículas em faixas de massas específicas distintas).

22 3.5 – Amostragem da qualidade do ar
c) Coleta de amostras - amostras são coletadas em recipientes, ou filtros, ou adsorventes sólidos; geralmente representam uma concentração instantânea do ar ambiente. Capturas de amostras são feitas quando é impraticável ou desnecessário implantar amostradores de tempo real ou integradores; As amostras podem ser admitidas em recipientes a vácuo, sugadas por bomba através do recipiente amostrador ou coletadas em sacos; Amostras capturadas em seqüências podem determinar como a concentração varia com o tempo.

23 3.5 – Amostragem da qualidade do ar
Amostradores de Precipitação Chuva tende a carrear alguns poluentes atmosféricos; a análise da precipitação coletada é algumas vezes útil na avaliação da deposição de poluentes no solo. Algumas deposições secas de poluição particulada provenientes do ar podem ocorrer. Os amostradores usualmente consistem de baldes coletores fundos com uma abertura de área conhecida.

24 3.6 – Precauções gerais de amostragens
A escolha do local, horário e condições meteorológicas da amostragem são muito importantes ; Quando espécies de interesse podem ser exaladas ou emitidas a partir da pele, roupas, ou veículos usados pelo pessoal da amostragem, cuidados devem ser tomados para tais fontes não contaminarem a amostra; - Para algumas espécies, exalação, desorção ou resuspensão a partir do solo, da vegetação ou das edificações podem ocorrer seguindo a primeira exposição direta. Essa possibilidade deve ser considerada na interpretação dos resultados;

25 3.6 – Precauções gerais de amostragens
Concentração de fundo (background) - muitas espécies poluentes do ar estarão presentes em concentrações detectáveis mesmo em ambientes intactos bem distantes de indústrias e outras origens antropomórficas. Estas concentrações devem ser consideradas no tratamento dos dados. Nas bombas amostradoras: cuidados para obter uma amostra representativa; o bocal de entrada e o tubo do detector ou sugador não devem alterar a concentração das espécies.

26 3.6 – Precauções gerais de amostragens
Para espécies gasosas reativas escolher equipamentos de teflon ou aço inoxidável; Para espécies particuladas, atenção especial deve ser dada para não defletir partículas ou discriminá-las por tamanho ou massa na boca do amostrador; Bombas, medidores de escoamento, integradores de escoamento e válvulas de controle devem estar localizados no fim da exaustão do coletor de amostras ou instrumento de detecção para evitar interferências.

27 3.7 – Métodos analíticos e instrumentais
Poluente Método Concentração mínima detectável NO Chemiluminescence Single photon laser-induced fluorescence Lidar laser-induced fluorescence TDLS DOAS 5 ppt 4-240 ppt 10 ppt 500 ppt 400 ppt N2O 0,1 ppb NO2 NH3 Tungstic acid denuder Fluorescence derivatization Photoacoustic detection FTIR (1 Km pathlength) Chemiluminescence with thermal converter 0,5 ppb 1 ppb HNO3 Tungstic acid Denuder tubes Nylon filter FTIR 200 ppt 70 ppt 80 ppt 2 ppt 350 ppt 3 ppb TDLS – Tunable diode laser spectroscopy; DOAS – Differential optical absorption spectrometry FTIR - Fourier Transform InfraRed

28 3.7 – Métodos analíticos e instrumentais
HCHO DOAS (10 Km pathlength) FTIR (1 Km pathlength) TDLS Solid sorbent, desorb into gas chromatograph Wet chemistry spectrophotometric methods 600 ppt 6 ppb 300 ppt 0,3 ppb 40 ppb H2O2 SO2 3-12 ppb O3 FTIR 0,5 ppb 10 ppb CO 0,25 ppb HONO Compostos orgânicos voláteis: - Hidrocarbonetos - Compostos súlfur-orgânicos - Compostos nitrogenados e halogenados orgânicos gas chromatograph, flame ionization detectors flame photometry electron capture detectors Particulados Filtração, separação por impacto TDLS – Tunable diode laser spectroscopy; DOAS – Differential optical absorption spectrometry FTIR - Fourier Transform InfraRed