Aerossóis atmosféricos na Amazônia: composição orgânica e inorgânica em regiões com diferentes usos do solo

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Arana, Andréa Araújo
• Orientador(a): Artaxo Netto, Paulo Eduardo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
• Programa de Pós-Graduação: Clima e Ambiente - CLIAMB
• Link de acesso: https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/12978; http://lattes.cnpq.br/4909060809132531

Este trabalho mostrou a complexidade da composição orgânica e inorgânica do aerossol da Amazônia e sua interação com processos biogênicos da floresta. Investigamos as fontes e processos que regulam as componentes orgânica e inorgânica dos aerossóis atmosféricos na Amazônia, a partir de medidas contínuas e de longo prazo em duas regiões: uma área perturbada por mudanças no uso do solo, Porto Velho/RO e uma área com floresta tropical não perturbada, Rebio Cuieiras/AM. Pela primeira vez, a concentração elementar do aerossol da Amazônia foi determinada utilizando a técnica de fluorescência de raios X por dispersão de energia – EDXRF. Foi realizado um trabalho de calibração e otimização do instrumento de EDXRF Epsilon 5, da PANalytical, que envolveu a produção própria de padrões de calibração para o elemento P, além da utilização de padrões comerciais da MicroMatter. Um novo procedimento foi desenvolvido para calcular os limites de detecção para cada elemento utilizando o ruído de fundo em medidas amostradas com método alternativo de regressão não linear. Os resultados da comparação entre as concentrações medidas pelos sistemas PIXE e EDXRF se mostraram estatisticamente significantes para a maioria dos elementos, assim como a comparação com a CETESB e Universidade de Antuérpia, Bélgica, indicando que a preparação dos padrões e o procedimento de calibração desenvolvidos neste trabalho foram apropriados. A comparação entre as medidas do LFA EDXRF e Cromatografia Iônica da PUC-Rio foi utilizada para a derivação das correções de autoabsorção de partículas para elementos leves. Sobre os ciclos sazonais e interanuais das concentrações em massa do aerossol na região Amazônica, na Rebio Cuieiras, a concentração média de PM10 foi muito pequena, 9,5 ± 4,7 μg m-3 durante a estação chuvosa e 13,4 ± 4,9 μg m-3 na estação seca. O EBC (black carbon equivalente) apresentou uma forte sazonalidade, com elevadas concentrações na fração fina de 0,57 ± 0,38 μg m-3 (seca) e de 0,05 ± 0,02 μg m-3 (chuvosa). Em Porto Velho, o PM10 foi de 8,8 ± 4,2 μg m-3 (chuvosa) e 45 ± 42 μg m-3 (seca), podendo chegar a 200 μg m-3, como na estação seca de 2010. A presença de EBC chegou a valores de 3,6 ± 3,6 μg m-3. Na estação chuvosa a concentração média foi 0,5 ± 0,4 μg m-3. Mesmo na ausência das queimadas em larga escala, as mudanças no uso do solo e a polução local interferem nas concentrações do aerossol em regiões impactadas antropicamente na Amazônia, como observado na literatura. Para medidas do aerossol carbonáceo, o protocolo escolhido foi o EUSAAR_2, por ser mais indicado ao estudo de aerossóis remotos. A intercomparação com o instrumento da Universidade de Ghent, Bélgica, conclui que nosso processo de calibração externo com sacarose, determinação do transit time e o processamento dos dados estão corretos. A concentração média de OC (carbono orgânico) na Rebio Cuieiras foi de 6,3 ± 3,1 μg m-3 (seca) e 1,8 ± 0,7 μg m-3 (chuvosa), para EC (carbono elementar) foi de 0,6 ± 0,3 μg m-3 (seca) e 0,18 ± 0,08 μg m-3 (chuvosa). De maneira geral, os resultados demonstram que esta é uma área ainda sob condições preservadas, porém com algum impacto de transporte a longa distância de emissões de queimadas durante a estação seca. Em Porto Velho, a concentração média de OC foi de 12 ± 5 μg m-3 (seca) e 5,0 ± 0,5 μg m-3 (chuvosa), e EC foi de 0,9 ± 0,5 μg m-3 (seca) e de 0,5 ± 0,3 μg m-3 (chuvosa). Analisou-se a questão da presença de absorção de radiação anômala por brown carbon, mas não foi possível quantificar a sua presença no aerossol atmosférico da região amazônica, em parte devido às incertezas inerentes nas medidas. Avaliou-se o aumento da concentração atmosférica média durante a estação seca para cada nível de volatilidade do carbono e os resultados mostraram um aumento maior das componentes OC2, OC3, EC2 e EC3 (volatilidade medida) na Rebio Cuieiras enquanto em Porto Velho a estação de queimadas trouxe um aumento das componentes OC1 e EC1, caracterizando queima de biomassa fresca, pela sua baixa volatilidade. Por meio da PMF (fatorização de matriz positiva) e APFA (análise de fatores principais absoluta) foram identificadas as fontes do material particulado. A diferença deste estudo está no fato de que o carbono orgânico e carbono elementar (e não apenas a composição química elementar) foram incluídos. O modelo PMF não atendeu às expectativas de ser um modelo de fácil utilização e robusto, ao contrário do APFA. Na Rebio Cuieiras foram identificados três fatores: fator (1) emissão de queimadas, com os elementos traçadores S, K, Br associados ao PM10, EBC, OC e EC; fator (2) poeira do solo proveniente do deserto do Saara, devido aos elementos traçadores, Al, Si, Ca, Ti, Fe e fator (3) indicou uma mistura de aerossol biogênico, elementos P, e sal marinho, elemento Cl. Em Porto Velho, o fator (1) com a emissão de solo associado ao EC, o fator (2) traçadores característicos de queimada, e o fator (3) emissão biogênica.