Modelagem Numrica da Poluio Fotoqumica Emitida por Fontes

Modelagem Numérica da Poluição Fotoquímica Emitida por Fontes Móveis: Aplicação do Modelo WRF-Chem Projeto Estruturante em Agroenergia (Biodiesel) do RS – Subprojeto Ambiental (FINEP)

Objetivo do Projeto Estudar o comportamento das concentrações de ozônio (O 3) de superfície na Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA), através de simulações numéricas. Um objetivo adicional é avaliar a introdução do biodiesel no combustível utilizado na RMPA e avaliar o impacto sobre a concentração do O 3.

Introdução – Sobre o O 3 O ozônio (O 3) é um gás incolor cujas moléculas são formadas por três átomos de oxigênio. O O 3 está presente tanto na estratosfera quanto na troposfera em concentrações variadas. 90% → estratosfera (camada de ozônio) 10% → troposfera (baixa atmosfera)

Introdução – Sobre o O 3 Na estratosfera, o O 3 forma-se como o resultado da dissociação do oxigênio molecular, pela radiação ultravioleta, em dois átomos de oxigênio, os quais reagem com outras moléculas de oxigênio, originando O 3.

Introdução – Sobre o O 3 Na troposfera, o O 3 forma-se como o resultado da emissão de substâncias, entre as quais estão os óxidos de nitrogênio (NOX=NO 2+NO) e os compostos orgânicos voláteis (COVs), considerados os principais precursores. As emissões de NOX e COVs estão associadas aos transportes rodoviários, uso de solventes e atividades industriais.

Introdução – Sobre o O 3 A natureza também emite NOX e COVs. Estes resultam, principalmente, da evaporação de matérias orgânicas em decomposição.

Introdução – Sobre o O 3 A poluição do ar pelo O 3 é resultado de um processo complexo que envolve reações químicas entre NOX, COVs e oxigênio, na presença de luz solar.

Introdução – Sobre o O 3 O O 3 é considerado um poluente secundário, ou seja, não é emitido diretamente para a atmosfera, ao contrário dos seus precursores (NOX e COVs). A formação de O 3 ocorre preferencialmente nas estações do ano com maior luminosidade e de grande estabilidade atmosférica junto à superfície.

Introdução – Sobre o O 3 é um gás tóxico quando os valores de concentração são elevados, com implicações sérias na saúde humana. Os primeiros sintomas são: tosse, dor de cabeça, náuseas, dores no peito e falta de ar. Em concentrações superiores a 360 μg/m 3 , durante uma hora, podem ocorrer danos na função pulmonar.

Metodologia – Área de Estudo Região Metropolitana de Porto Alegre (RMPA) Num. Municípios: 31 Área: 9825, 61 km 2 Num. Habit. : 4, 06 milhões Dens. Popul. : 414, 7 hab. /km 2 Temp. Média: 22 o. C Dir. Vento: Sudeste/Nordeste

Metodologia – Área de Estudo

Metodologia – Área de Estudo

Metodologia – Modelagem Numérica Domínio Modelo Período Cond. inic. /cont. (met. ) Cond. inic. /cont. (quim. ) Níveis na vertical Pacote químico Grade horizontal (x, y) Espaçamento da grade Passo no tempo Grade externa Grade interna WRF-Chem De 3 a 9 de Janeiro de 2009 FNL resolução 1º x 1º MOZART-4 resolução 1º x 1º 31 camadas sim 130 x 130 125 x 125 20 km 5 km 120 s 30 s

Metodologia – Modelagem Numérica Microfísica Esquema de advecção WSM 3 -class simple ice scheme 5ª na horizontal/ 3ª na vertical Radiação de onda longa RRTM Radiação de onda curta GODDARD Camada superficial Modelo de cobertura da superfície Camada limite planetária Parametrização de cumulus Monin-Obukhov (Janjic Eta) NOAH Mellor-Yamada-Janjic TKE Grell-Devenyi ensemble scheme Opção química RADM 2 Deposição seca Wesley, 1989 Emissão biogênica Não Opção de fotólise Madronich, 1987 Opção de aerossol MADE/SORGAM

Metodologia – Inventário de Fontes Categoria dos veículos Número de veículos (1000 unidades) Veículos quatro rodas Gasolina 1. 078. 855 Veículos quatro rodas Álcool Motocicletas e motonetas Caminhões Caminhonetes Camionetas Micro-ônibus Ônibus TOTAL Fonte: DETRAN/RS (2009) Combustível Gasolina Álcool Diesel TOTAL Fonte: ANP (2009) 69. 422 258. 015 40. 584 13. 397 11. 564 4. 436 9. 954 1. 486. 227 Consumo (Litros) 913. 838. 962 185. 907. 727 736. 611. 722 1. 836. 358. 411

Metodologia – Inventário de Fontes Combustível Emissões macro (ton/ano) NOx CO HCT MP Gasolina 5. 884 108. 756 7. 500 702 Álcool 1. 094 16. 418 2. 245 - Motos 2. 396 17. 234 627 - Diesel 18. 605 2. 474 824 349 Total 27. 979 144. 883 11. 196 1. 051

Metodologia – Inventário de Fontes

Metodologia – Localização das Fontes

Metodologia – Interface de Emissão

Metodologia – Interface de Emissão

Resultados – Condição Meteorológica

Resultados – Avaliação Meteorológica

Resultados – Avaliação Meteorológica

Resultados – Avaliação Meteorológica

Resultados – Avaliação Meteorológica

Resultados – Avaliação Meteorológica Variavel Pressão Estação R RMSE (mb) FEPAM (Esteio) INMET (P. Alegre) 0, 88 0, 86 1, 94 1, 16 RMSE (o. C) Temperatura FEPAM (Esteio) INMET (P. Alegre) 0, 97 0, 95 2, 00 1, 70 RMSE (mb) Velocidade do vento FEPAM (Esteio) INMET (P. Alegre) 0, 39 0, 53 1, 84 1, 47

Resultados – Transporte de Poluentes 05/01/2009 – 00 HL 05/01/2009 – 12 HL

Resultados – Transporte de Poluentes 06/01/2009 – 00 HL 06/01/2009 – 12 HL

Resultados – Transporte de Poluentes 07/01/2009 – 00 HL 07/01/2009 – 12 HL

Resultados – Transporte de Poluentes 08/01/2009 – 00 HL 08/01/2009 – 12 HL

Resultados – Concentração de O 3 05/01/2009 – 00 HL 05/01/2009 – 15 HL

Resultados – Concentração de O 3 06/01/2009 – 00 HL 06/01/2009 – 15 HL

Resultados – Concentração de O 3 07/01/2009 – 00 HL 07/01/2009 – 15 HL

Resultados – Concentração de O 3 08/01/2009 – 00 HL 08/01/2009 – 15 HL

Resultados – Avaliação da Qualidade do Ar O 3 – Estação Esteio O 3 – Estação P. Alegre

Resultados – Avaliação da Qualidade do Ar Estação R RMSE (µg/m 3) Esteio 0, 85 15, 25 P. Alegre 0, 78 13, 99

Resultados – Avaliação da Qualidade do Ar Média Horária Mensal – Esteio Média Horária Mensal – P. Alegre

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