aline santiago - ufmt

i

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO

FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL

ALINE SANTIAGO MATERIAL PARTICULADO TOTAL SUSPENSO NA

BAIXA ATMOSFERA EM CUIABÁ-MT NO PERÍODO

DE QUEIMADAS

CUIABÁ 2013

ii

ALINE SANTIAGO

MATERIAL PARTICULADO TOTAL SUSPENSO NA

BAIXA ATMOSFERA EM CUIABÁ-MT NO PERÍODO

DE QUEIMADAS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia de Edificações e

Ambiental, da Universidade Federal de Mato

Grosso, como requisito parcial para obtenção

do título de Mestre.

Área de concentração:

Tecnologia Ambiental

Orientador:

Prof. Paulo Modesto Filho

Cuiabá - MT

Agosto, 2013

i

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. i

LISTA DE TABELAS ............................................................................................... iii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ................................................................ iv

RESUMO .................................................................................................................. vii

ABSTRACT ............................................................................................................. viii

1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1

1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................... 3

1.1.1 Objetivo Geral ................................................................................................. 3

1.1.2 Objetivos Específicos ....................................................................................... 3

1.2 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 3

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 4

2.1 POLUIÇÃO DO AR ............................................................................................... 4

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS POLUENTES ATMOSFÉRICOS ................................... 6

2.3 FONTES DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS ..................................................... 7

2.4 PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS ..................................................... 8

2.5 MATERIAL PARTICULADO ............................................................................... 8

2.5.1 Definição .......................................................................................................... 8

2.5.2 Dimensão das Partículas ............................................................................... 10

2.5.3 Composição Química ..................................................................................... 12

2.6 LEGISLAÇÃO PARA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA APLICÁVEL AO

MATERIAL PARTICULADO ............................................................................. 14

2.6.1 Legislação Nacional ....................................................................................... 15

2.6.2 Padrões de Qualidade do Ar da Organização Mundial de Saúde (OMS) ... 17

2.6.3 Legislação Norte-Americana ......................................................................... 18

2.6.4 Legislação Britânica ...................................................................................... 20

2.7 DESMATAMENTO ............................................................................................. 20

2.7.1 O Desmatamento em Mato Grosso ............................................................... 22

2.8 QUEIMADAS ...................................................................................................... 24

2.8.1 As Queimadas em Mato Grosso .................................................................... 25

2.9 POLUIÇÃO DO AR E SAÚDE PÚBLICA .......................................................... 27

2.9.1 A Situação em Cuiabá ................................................................................... 29

ii

2.10 TÉCNICAS EXPERIMENTAIS E GERENCIAMENTO DE DADOS

SECUNDÁRIOS .................................................................................................. 30

2.10.1 Amostrador de Grande Volume .................................................................... 30

2.10.2 Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (EDXRF) ................... 31

2.10.2.1 Análise Quantitativa por Curvas de Calibração com Padrão Externo 32

2.10.2.2 Síntese por Gelificação-Combustão .................................................... 33

2.10.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).............................................. 34

2.10.4 Detecção de Focos de Queimada por Sensoriamento Remoto ..................... 35

2.10.5 Número de Hospitalizações por Doenças do Aparelho Respiratório ........... 36

3. MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 37

3.1 LOCALIZAÇÃO E DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ............................... 37

3.2 AMOSTRAGEM DO MATERIAL PARTICULADO .......................................... 39

3.3 ANÁLISE QUÍMICA DO MATERIAL PARTICULADO ................................... 41

3.3.1 Preparo dos Padrões Externos e Curvas de Calibração .............................. 43

3.4 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA DAS PARTÍCULAS ........................... 46

3.5 DADOS METEOROLÓGICOS ........................................................................... 47

3.6 DADOS DE FOCOS DE QUEIMADA ................................................................ 47

3.7 HOSPITALIZAÇÕES POR DOENÇAS DO APARELHO RESPIRATÓRIO ...... 48

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................... 49

4.1 ANÁLISE TEMPORAL E ESPACIAL DOS FOCOS DE QUEIMADA NO

ESTADO DE MATO GROSSO ........................................................................... 49

4.2 FOCOS DE QUEIMADA E INTERNAÇÕES HOSPITALARES POR

DOENÇAS DO APARELHO RESPIRATÓRIO NA CIDADE DE CUIABÁ ...... 51

4.3 CONCENTRAÇÃO DO MATERIAL PARTICULADO TOTAL ........................ 54

4.4 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR DO MATERIAL PARTICULADO .................... 56

4.5 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA E QUÍMICA DO MATERIAL

PARTICULADO .................................................................................................. 59

4.5.1 Aglomerados .................................................................................................. 61

4.5.2 Esféricas ......................................................................................................... 63

4.5.3 Chapa ............................................................................................................. 66

4.5.4 Cilíndricas ...................................................................................................... 67

CONCLUSÕES E SUGESTÕES ............................................................................. 71

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 73

i

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Influência das dimensões dos particulados sobre a região de deposição no

sistema respiratório. ................................................................................11

Figura 2 - Desmatamento anual (km2/ano) na Amazônia Legal entre os anos de 2000

e 2011.....................................................................................................21

Figura 3 - Contribuição dos estados no desmatamento da Amazônia Legal (km2)

entre os anos de 2000 a 2011. .................................................................23

Figura 4 - Vista de Cuiabá durante o período chuvoso (a), e quando no período de

seca (b). ..................................................................................................38

Figura 5 - Mapa da localização da área urbana de Cuiabá e dos locais de

amostragem. ...........................................................................................39

Figura 6 - Amostrador de grande volume. ..............................................................40

Figura 7 - Filtro de fibra de vidro limpo (a), e filtro após amostragem de 24h

realizada na UFMT (b). ..........................................................................41

Figura 8 - Equipamento de Fluorescência de raios X por dispersão de energia. ......42

Figura 9 - Etapas da síntese de gel-combustão: (a) solução precursora na chapa

aquecedora, (b) gelificação-espumificação, (c) combustão e (d) material

sintetizado. .............................................................................................44

Figura 10 - Filtros preparados com os pós sintetizados para elaboração das curvas de

calibração. ..............................................................................................45

Figura 11 - Microscópio eletrônico de varredura acoplado ao SEDX. .....................46

Figura 12 - Equipamento Compact Coater CC-50. .................................................47

Figura 13 - Comparação da evolução dos focos de queimada do Brasil e Mato

Grosso no período de 2000 a 2012. .........................................................49

Figura 14 - Distribuição espacial de focos de queimadas detectados em Mato Grosso

no período de 2000 a 2012. .....................................................................51

Figura 15 - (a) Internações hospitalares por doenças do aparelho respiratório em

Cuiabá1, (b) Focos de queimadas em Cuiabá

2. ........................................52

Figura 16 - Precipitação acumulada mensal em Cuiabá - MT, de janeiro a 26 de

setembro de 2012....................................................................................54

Figura 17 - Imagem de um filtro limpo. .................................................................59

ii

Figura 18 - Imagem de um filtro contendo resíduo atmosférico (coletado na UFMT

no dia 11/07/2012). .................................................................................59

Figura 19 - Espectro de raios X do filtro limpo.......................................................60

Figura 20 - Espectro de raios X do filtro contendo resíduo atmosférico. .................60

Figura 21 - Coletado na 13ª Brigada (amostra 4) ....................................................61


Figura 23 - Coletado na UFMT (amostra 3) ...........................................................61



Figura 26 - Conjunto de aglomerados coletado .......................................................61

Figura 27 - Espectro de raios X da partícula mostrada na Figura 26. ......................62

Figura 28 - Coletada na UFMT (amostra 3) ............................................................63

Figura 29 - Conjunto de esfera coletado na 13a Brigada (amostra 4) .......................63



Figura 32 - Coletada na 13a Brigada (amostra 4) ....................................................64

Figura 33 - Espectro de raios X realizado na partícula apresentada na Figura 28. ...64


Figura 35 - Encontrada na UFMT (amostra 1) ........................................................66

Figura 36 - Encontrada na 13ª Brigada (amostra 4) ................................................66

Figura 37 – Coletada na 13a Brigada (amostra 4)....................................................66


Figura 39 - Conjunto de chapas encontrado na 13ª Brigada (amostra 2) ..................66









iii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Principais efeitos toxicológicos causados pelos metais ............................13

Tabela 2 - Padrão nacional de qualidade do ar ........................................................16

Tabela 3 - Critérios para episódios agudos de poluição do ar ..................................16

Tabela 4 - Referência de qualidade do ar para material particulado.........................17

Tabela 5 - Padrões primários e secundários para o material particulado ..................19

Tabela 6 - Padrões para material particulado ..........................................................20

Tabela 7- Reagentes utilizados nas sínteses de gel-combustão ................................43

Tabela 8 - Concentrações médias máximas de PTS em algumas cidades brasileiras 55

Tabela 9 - Concentrações elementares do material particulado obtidas pela rotina

Quali-Quanti FP .....................................................................................56

Tabela 10 - Comparação das concentrações obtidas para os elemementos Al, Cu e Fe

pelos métodos Quali-Quanti FP e curva de calibração .............................57

iv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AGV - Amostrador de Grande Volume

AHVRR - Advanced Very High Resolution Radiômeter

AIH - Autorização de Internação Hospitalar

ATS - American Thoracic Society

ATSDR - Agency for Toxic Substances and Disease Registry

Aw - Clima tropical com Estação seca de Inverno

BC - Black Carbon

CC - Compact Coater

CETESB - Companhia de Tecnologia e de Saneamento Ambiental

CNO - Comitê Nacional de Organização

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente

CPA - Centro Político Administrativo

CPV - Calibrador Padrão de Vazão

DATASUS - Departamento de Informática do SUS

DETER - Detecção de Desmatamento em Tempo Real

DETRAN-MT - Departamento Estadual de Trânsito de Mato Grosso

EDS - Energy Dispersive System

EDX - Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy

EDXRF - Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (Fluorescência de raios X por

dispersão de energia)

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

EUA - United States of America

FAET - Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia

GEE - Gases de Efeito Estufa

GOES - Geostationary Operational Environmental Satellite

IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

ICET - Instituto de Ciências Exatas e da Terra

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazônia

INCRA - Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária

INMET - Instituto Nacional de Meteorologia

v

INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

IPAM - Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia

LACANM - Laboratório de Caracterização de Novos Materiais

LAFQAR - Laboratório de Análise Físico-química de Água e Resíduos

LAMUTA - Laboratório Multiusuário de Técnicas Analíticas

MAA - Média Aritmética Anual

MEC - Massa Equatorial Continental

MEV - Microscopia Eletrônica de Varredura

MGA - Média Geométrica Anual

MODIS - Moderate - Resoution Imaging Spectroradiometer

MP - Material Particulado

MP10 - Material particulado de diâmetro inferior a 10μm

MP2,5 - Material particulado de diâmetro inferior a 2,5μm

NAAQS - National Ambient Air Quality Standards

NBR - Norma Brasileira

NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration

OMS - Organização Mundial de Saúde

PAN - Perioxiacetil nitrato

PIN - Programa de Integração Nacional

PND - Plano Nacional de Desenvolvimento

PNMC - Plano Nacional de Mudanças Climáticas

PPCDAM - Plano para Prevenção e Controle do Desmatamento na Amazônia

PPCDQ/MT - Plano de Ação de Prevenção e Controle do Desmatamento e

Queimadas no Estado do Mato Grosso

PRODES - Programa de Cálculo do Desflorestamento da Amazônia

PRONAR - Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar

PTS - Partículas Totais em Suspensão

Quali-Quanti FP - Qualitativa-quantitativa por parâmetros fundamentais

SAD - Sistema de Alerta de Desmatamento

SEMA - Secretaria Estadual do Meio Ambiente

SIH - Sistema de Informações Hospitalares

SIP - State Implementation Plan

vi

SUDAM - Superintendência do Desenvolvimento da Amazônia

SUS - Sistema Único de Saúde

UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso

UNEP - United Nations Environment Programme

US EPA - United States Environmental Protection Agency

VAS - Visible Infrared Spin Scan Radiometer Atmosfheric Sounder

WHO - World Health Organization

vii

RESUMO

Mato Grosso tem registrado periodicamente um grande número de focos de

queimada durante o período de seca, colaborando de forma expressiva na emissão de

fumaça (gases e material particulado), gerando impactos ambientais e de saúde tanto

em escala local como global. Este fato coloca o estado em uma posição de destaque

no contexto nacional, onde nos últimos anos tem se apresentado nas primeiras

colocações das unidades federativas de maior registro de focos de queimada. Assim a

qualidade do ar em Mato Grosso fica comprometida de forma significativa por essas

emissões, as quais chegam a ser sentidas quase que na totalidade dos municípios

integrantes do estado. Essa emissão de grandes quantidades de partículas durante a

estação de seca altera profundamente as características químicas e físicas da

atmosfera, afetando diretamente a saúde humana. Em Cuiabá, capital mato-

grossense, os níveis de poluentes têm atingido índices críticos durante este período,

apresentando concentrações acima do estabelecido pela Resolução CONAMA no

03/1990, o que afeta diretamente a saúde e o bem-estar da população. Desta forma, o

objetivo deste trabalho foi avaliar o material particulado suspenso na cidade de

Cuiabá no período de queimada. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de

Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (EDXRF) e Microscopia

Eletrônica de Varredura (MEV), e adquiridos dados do INPE, INMET e SIH/SUS. O

que permitiu a identificação e quantificação de 10 elementos químicos (Al, S, Cl, K,

Ca, Fe, Cu, Zn, Sr e Ba), e a classificação de quatro grupos de partículas por

semelhança morfológica: aglomerados, chapas, cilíndricas e esféricas; possibilitando

identificar as possíveis fontes de emissões e as implicações sobre a saúde humana.

Palavras chave: material particulado; caracterização química e morfológica;

queimadas.

viii

ABSTRACT

Mato Grosso has periodically registered a large number of fire points during the

dry season, which significantly contributes to the emission of smoke (gases and

particulate material), generating environmental and health impacts both in local and

in global scale. This fact places the State in a prominent position nationwide, due to

the fact that it has appeared in the first ranks among the federative states with the

largest records of fire points. Thus, the air quality in Mato Grosso is meaningfully

compromised by these emissions which may be felt in virtually all municipalities in

the State. This emission of large quantities of particles during the dry season alters

profoundly the chemical and physical characteristics of the atmosphere, directly

impacting the human health. In Cuiaba, the State capital, the levels of pollution have

reached critical rates during this period with concentrations above the established by

the CONAMA resolution number 03/1990, affecting the health and the well-being of

the population. In that matter, the objective of this dissertation was to evaluate the

particulate material suspended in the city of Cuiaba during the fire period. For this

purpose, the Energy Dispersive X-Ray Fluorescence (EDXRF) and the Scanning

Electron Microscopy (SEM) techniques were used, in addition to data from INPE,

INMET and SIH/SUS, which allowed for identification and quantification of 10

chemical elements (Al, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu, Zn, Sr and Ba), and the classification of

four groups of particles by morphological similarity: agglomerates, plates, cylindrical

and aspheric, thus allowing for the identification of possible sources of emissions and

the implications on human health.

Keywords: particulate materials; chemical and morphological characterization; fires.

1

1. INTRODUÇÃO

O rápido processo de urbanização e industrialização no Brasil nas ultimas

décadas, associado à falta de medidas integradas de uso e ocupação do solo, vem

contribuindo, de maneira contínua, para a rápida degradação da qualidade do ar nos

principais centros urbanos do país. A prioridade dada ao crescimento de certos

setores da economia e a falta de instrumentos de controle conduziram à utilização de

procedimentos e produtos de risco, que por vezes agridem as normas de segurança

ambiental.

Na medida em que a atividade da economia nacional se concentra em alguns

polos de maior dinamismo, as populações metropolitanas têm sido as principais

vítimas da poluição do ar que, varia na intensidade, em função das características de

cada região (MOTTA et al., 1995).

A emissão de quantidades crescentes de poluentes no ar devido ao aumento da

produção industrial; a circulação de automóveis; a produção de eletricidade por

usinas termelétricas a diesel; a queima de combustíveis (carvão fóssil, petróleo e gás

natural) para a produção de energia; tem sido comprovadamente as principais causas

de poluição do ar.

Em Mato Grosso a qualidade do ar é comprometida de forma significativa pelas

queimadas que emitem gases e partículas que atingem quase que a totalidade da

região, constituindo um grande problema ambiental e de saúde pública no estado.

No período de seca, junho a outubro, as queimadas rurais e urbanas intensificam-

se, e a emissão de grandes quantidades de partículas provenientes dessas queimadas

alteram profundamente as características químicas e físicas da atmosfera

(ANDREAE et al., 1994; ARTAXO et al., 1997), sendo responsável pelas altas

concentrações de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e material

particulado (YAMASOE, 2000) afetando diretamente a saúde da população.

Esses particulados possuem menor dimensão e densidade, o que aumenta sua

permanência no ar, causando as cortinas de fumaça. Além disso, a queima de

vegetação produz temperaturas elevadas, e isso faz com que minerais presentes no

solo sejam evaporados, entre eles metais pesados que ao chegarem à atmosfera

2

entram em contato com o oxigênio e se transformam em óxidos metálicos, que

também ficam em suspensão no ar e, como a fuligem, são introduzidos no organismo

humano pela respiração (DANNI-OLIVEIRA, 2008). Outra consequência das

queimadas consiste na emissão excessiva de gases poluentes que ocasionam o

aquecimento global (KIRCHHOFF, 1992); também causam o aumento da

concentração de ozônio (O3), um gás tóxico ao nível do ser humano, o qual não é

produzido diretamente pelas queimadas, mas por reações entre os compostos

orgânicos voláteis e óxidos de nitrogênio em presença de luz (INEA, 2009).

Em Cuiabá, capital mato-grossense, os níveis de poluentes têm atingido índices

críticos durante o período de seca, apresentando concentrações acima do estabelecido

pela Resolução CONAMA no 03/1990 (SILVA, 2011). A alta concentração de

partículas, e a sua natureza química comprometem a qualidade do ar da cidade, onde

já foi detectada a presença de metais pesados (MARQUES, 2011), que podem causar

efeitos agudos e crônicos sobre o metabolismo devido a sua toxicidade. Assim fica

clara a necessidade de um programa de monitoramento da qualidade do ar em

Cuiabá, já que existem estudos de determinação, porém não de caracterização dos

poluentes presentes no ar da cidade, que apresenta níveis elevados de causadores de

efeitos adversos a saúde humana.

3

1.1OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral

Avaliar o material particulado total suspenso na baixa atmosfera da cidade de

Cuiabá durante o período de queimada e suas implicações sobre a saúde humana.

1.1.2 Objetivos Específicos

Determinar as concentrações de partículas totais em suspensão no ar;

Caracterizar morfologicamente e quimicamente o material particulado;

Avaliar o número de focos de queimada e internações hospitalares por doenças

do aparelho respiratório.

1.2 JUSTIFICATIVA

As queimadas veem se destacando ao longo dos anos como o principal problema

ambiental no estado de Mato Grosso, seguidas por expressivas emissões de fumaça

(gases e material particulado), a qual causa efeitos ambientais e de saúde, efeitos

esses que dependem da sua composição e concentração. Assim, justifica-se o

presente trabalho pela importância do conhecimento da constituição do material

particulado suspenso no ar da cidade. E também por significar acréscimo na

produção de conhecimento, formação de recursos humanos (familiarização de

técnicas de medida e tratamento de dados de poluentes do ar) para o monitoramento

da qualidade do ar.

4

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 POLUIÇÃO DO AR

A poluição do ar pode ser definida como o resultado da alteração das

características físicas, químicas e biológicas normais da atmosfera, sendo o poluente

atmosférico qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade,

concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos, e

que torne ou possa tornar o ar impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde, inconveniente

ao bem estar público, danosos aos materiais, à fauna, e à flora, ou prejudicial à

segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade

(CONAMA, 1990).

A dispersão dos poluentes sofre grande influência, da velocidade e da

turbulência do vento na atmosfera. Em escala regional ou local, outros fatores podem

influenciar na circulação atmosférica, como a topografia, presença de continentes ou

oceanos, o uso e ocupação do solo. Esta circulação pode ser primária ou de macro

escala (zonas climáticas, zonas de alta e baixa pressão, ventos alíseos), secundária ou

de meso escala (massas de ar e frentes) e terciária ou de micro escala (brisas, ventos

anabáticos e catabáticos) (AYOADE, 1998). Outro fator de grande influência são as

chuvas, que lavam a atmosfera depositando os poluentes, decantando os particulados

e auxiliando na dissolução de gases como o SO2 e os NOx (DIAS et al., 2012).

Os efeitos causados pela concentração de poluentes do ar podem se manifestar

tanto na saúde, como na vegetação e na fauna, no bem estar da população, sobre os

materiais e propriedades da atmosfera, passando pela redução da visibilidade,

alteração da acidez das águas de chuva, mudanças climáticas (aumento do efeito

estufa) e modificação da intensidade da radiação solar (aumento da incidência de

radiação ultravioleta sobre a Terra, causado pela redução da camada de ozônio),

dentre outros (INEA, 2009).

Na Resolução CONAMA nº 03 de 28/06/1990 estão descritos os padrões para

todo o território nacional, onde os poluentes considerados são: partículas totais em

suspensão (PTS), dióxido de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO), ozônio (O3),

fumaça, partículas inaláveis e dióxido de nitrogênio (NO2). Foram estabelecidos

Padrões Primários, destinados à proteção da saúde púbica e Padrões Secundários,

5

para proteção do meio ambiente em geral e do bem-estar da população, bem como os

métodos de referência a serem utilizados nas medições.

A poluição do ar é em sua maioria, produzida pela ação do homem (antrópica) e

está diretamente relacionada com os processos de urbanização, industrialização e de

queimadas, causando forte influência no aumento do aquecimento global, causador

principal das mudanças climáticas devido ao acréscimo na concentração dos gases de

efeito estufa (GEE) na atmosfera (MATO GROSSO, 2009). Esses fatores

contemporâneos podem explicar claramente os atuais índices de poluição,

principalmente em razão de o desenvolvimento estar se intensificando, sem um

planejamento adequado ou uma política de crescimento sustentável e compatível

com a realidade global.

Como consequência da unicidade de interesses dos países em relação à

diminuição da poluição atmosférica foi criado o Protocolo de Kyoto em 1997, um

dos grandes propulsores do engajamento global na resolução da problemática

ambiental relacionada aos problemas decorrentes do efeito estufa, em que foram

estabelecidas metas de redução de emissões de GEE para os países desenvolvidos,

levando vários chefes de Estado a assinarem o Protocolo com o compromisso de

reduzir gradualmente a emissão dos poluentes até 2012, visando amenizar os efeitos

da interação clima-ambiente-saúde humana (GODOY e PAMPLOMA, 2007).

Entretanto, este Protocolo não foi aderido por todos, como é o caso dos Estados

Unidos, um dos países mais poluentes. Além disto, há os créditos de carbono que

podem ser comprados pelos países que não atingirem a meta estabelecida, ou seja,

eles “podem” continuar emitindo poluentes para atmosfera na mesma taxa às quais

emitiam desde que paguem para um país que não excedeu sua cota.

Há também na União Europeia o Protocolo de Gotemburgo, assinado em 1999,

que entrou em vigor no ano de 2005. Este protocolo estabelece cota para emissões de

poluentes dos países-membros, propondo uma política regional para a redução da

acidificação, da eutrofização e do ozônio troposférico (MARQUES, 2011).

E em 2012, ocorreu no Brasil a Conferência das Nações Unidas sobre

Desenvolvimento Sustentável (Rio+20), cujo objetivo foi discutir a renovação do

compromisso político com o desenvolvimento sustentável, tendo como um dos temas

centrais a “economia verde”, instrumento para a aplicação de políticas e programas

6

com vistas a fortalecer a implementação dos compromissos de desenvolvimento

sustentável (econômico, social e ambiental) em todos os países da ONU.

No âmbito governamental, a Rio+20 obteve alguns acordos, dentre eles, o

compromisso assumido por prefeitos das maiores cidades do mundo de reduzir as

emissões de gases de efeito estufa em 12% até 2016, e em 1,3 bilhão de toneladas até

2030 (CNO, 2012).

2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS POLUENTES ATMOSFÉRICOS

Os poluentes atmosféricos podem ser classificados em função do seu estado

físico, da sua origem, ou ainda por sua classe química.

Em relação ao estado físico os poluentes são classificados em dois grupos:

material particulado e, gases e vapores. De acordo com Almeida (1999), embora os

poluentes possam se apresentar no estado sólido, líquido ou gasoso, na prática, ele

são divididos em: gases e particulados. Podendo os particulados incluir substâncias

sólidas e líquidas e os gases, substâncias gasosas e líquidas (vapores).

Quanto a sua origem os poluentes são classificados em primários e secundários.

Sendo os primários aqueles oriundos diretamente da fonte emissora, ou que são

lançados diretamente na atmosfera, sendo geralmente produtos de processos

industriais, gases resultantes de combustão interna de motores. Os óxidos de enxofre

(SOx) e de nitrogênio (NOx), e os particulados são exemplos de poluentes primários.

E os secundários aqueles que se formam a partir de reações fotoquímicas entre os

poluentes primários na atmosfera, ou a partir da reação destes com as substâncias que

existem naturalmente na atmosfera. O ozônio é um exemplo; o perioxiacetil nitrato

(PAN), que se forma na reação dos óxidos de nitrogênio com os hidrocarbonetos na

atmosfera; bem como o ácido sulfúrico e nítrico, que se formam a partir da reação

dos óxidos de enxofre e nitrogênio com a água na atmosfera.

Quanto a sua classe química os poluentes são classificados em poluentes

orgânicos (hidrocarbonetos, partículas orgânicos, dentre outros), ou poluentes

inorgânicos (poeira mineral, névoas, CO, CO2, SO2, NOx) (CETESB, 2006).

7

2.3 FONTES DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS

Os poluentes atmosféricos podem ser originados de processos naturais ou

antropogênicos, podendo esses, se dispersar, reagir entre si ou com outras

substâncias já presentes na atmosfera.

A poluição por fontes naturais é originada por fenômenos biológicos e

geoquímicos. São exemplos de fontes naturais os gases emitidos por erupções

vulcânicas, decomposição de animais e vegetais, ressuspensão de poeiras do solo,

formação de gás metano em pântanos, aerossóis marinhos, pólen de plantas,

incêndios naturais em florestas (SEINFELD, 1975; ALVES, 2005; QUEIROZ,

2007).

Quanto às fontes antrópicas, tem-se o ser humano que, através da atividade

industrial e urbana, emite resíduos na atmosfera, de forma incontrolada e constante

em amplas zonas do planeta. A queima da biomassa, em ambientes externos e

internos, utilizada desde a pré-história para a produção de energia, tem sido uma das

importantes fontes antropogênicas de poluição atmosférica (BRAGA, 2001;

CANÇADO, 2006). A matriz energética brasileira indica que as fontes das emissões

nacionais de gases de efeito estufa são, sobretudo, baseadas nas ações relacionadas à

expansão da fronteira agrícola, que se dá através da derrubada, queima e

consequentemente substituição da cobertura florestal natural pela agricultura e

pecuária. Com a Revolução Industrial, surgiram ainda novas fontes devido à queima

de combustíveis fósseis nos motores à combustão e nas indústrias siderúrgicas e,

mais recentemente nos veículos automotivos (CARVALHO, 2000; NISHIOKA,

2000; BUENO, 2008).

As fontes emissoras de poluentes atmosféricos podem ser classificadas também

como fontes móveis (transportes, por exemplo) ou fontes fixas (emissão industrial,

extração mineral e produção agrícola).

8

2.4 PRINCIPAIS POLUENTES ATMOSFÉRICOS

Uma pessoa ativa inala entre 10.000 e 20.000 litros de ar por dia, o que dá

aproximadamente 7-14 litros por minuto (LORA, 2002). Junto com o ar são inalados

particulados e outros poluentes gasosos, potencialmente tóxicos. Os efeitos adversos

dependem da qualidade do ar, tipo e quantidade de poluentes, da duração da

exposição, do estado de saúde, idade e nível de atividade da pessoa exposta. Altas

concentrações de poluentes estão relacionadas com o aumento de mortalidade, assim

como com o agravamento do estado de saúde dos pacientes com doenças

respiratórias.

A determinação sistemática da qualidade do ar é, por problemas de ordem

prática, limitada a um número restrito de poluentes, definidos em função de sua

importância e dos recursos materiais e humanos disponíveis (ATS, 1996). Neste

sentido, e de forma geral, a escolha recai sobre um grupo de poluentes consagrados

universalmente como indicadores de qualidade do ar: dióxido de enxofre (SO2),

óxidos de nitrogênio (NO e NO2), monóxido de carbono (CO), oxidantes

fotoquímicos como ozônio (O3), hidrocarbonetos totais (HC) como metano (CH4),

butano (C4H10) e propano (C3H8), e material particulado. Além destes, nos Estados

Unidos, a US EPA elege o chumbo (Pb) como um indicador. A razão da seleção

destes parâmetros como indicadores de qualidade do ar está ligada à sua maior

frequência de ocorrência e aos efeitos adversos que causam aos receptores e ao meio

ambiente (SCHWARTZ, 1993; ATS, 1996).

2.5 MATERIAL PARTICULADO

2.5.1 Definição

O material particulado (MP) em suspensão na atmosfera é definido como

qualquer substância, exceto água pura, no estado líquido ou sólido, existente na

atmosfera sob condições normais e tendo dimensões microscópicas ou

submicroscópicas, desde que superiores a 0,2 nm. Em outras palavras, o material

particulado abrange uma grande classe de poluentes constituída de poeiras, fumaças

9

e todos os tipos de materiais sólidos e líquidos que, devido ao pequeno tamanho,

mantêm-se suspensos no ar.

Essas partículas em suspensão no ar espalham e absorvem radiação solar. Esse

espalhamento causa um dos efeitos mais imediatos da poluição do ar, que é a perda

da visibilidade (horizonte), além disto, essas partículas atuam como núcleos de

condensação na formação de nuvens, alterando os mecanismos de formação delas,

consequentemente alterando os processos radiativos e os ciclos hidrológicos.

Participam ativamente dos mecanismos de remoção de sulfatos e nitratos da

atmosfera, resultando na chamada chuva ácida, ou mais genericamente, a deposição

ácida (SEINFELD, 1998). Esta deposição em ambientes naturais é algo agressivo, e

dada à possibilidade de o material particulado ser transportado à longa distância, é

capaz de degradar locais remotos e ainda intocados pelo homem. Também pode ser

inalado pelos seres vivos, e neste caso, o dano causado depende fundamentalmente

de suas características físicas e químicas.

O tempo de residência dos particulados na atmosfera varia desde alguns dias até

semanas e, em alguns casos, de horas (PAULIQUEVIS et al., 2007). Os mecanismos

de remoção dos mesmos são a deposição seca que corresponde à sedimentação

gravitacional de material particulado e gases adsorvidos por superfícies como solo,

vegetação e edificações; e a deposição úmida que corresponde à precipitação de

gotas de água que incorporam partículas e gases (SINGH et al., 2007). As relações

do material particulado com o meio ambiente são bastante complexas, pois para

descrever seu comportamento é necessário determinar sua concentração, tamanho,

composição química e morfologia.

As fontes de emissão de material particulado podem ser naturais ou geradas pela

ação do homem. Entre as fontes naturais estão as erupções vulcânicas, ventos de

solos desérticos, incêndios florestais, pólens, aerossóis marinhos, entre outras. Como

fontes antropogênicas encontram-se atividades industriais, construções e demolições,

queima de combustíveis fósseis, poeira de rua ressuspensa, queimadas.

A formação de material particulado pode ocorrer na atmosfera como resultado de

reações químicas envolvendo gases pré-existentes, o que é dependente das condições

da atmosfera (umidade relativa, radiação, temperatura), da reatividade dos gases

presentes, entre outros. Muitas partículas são formadas através da condensação dos

10

vapores gerados a partir de reações entre gases precursores. A formação secundária

também pode ser resultado da adição de novas partículas ao MP já existente. Grande

parte do nitrato, sulfato e parte dos compostos orgânicos contidos no MP é formada

secundariamente.

O material particulado é de extrema importância entre os poluentes, devido à sua

complexidade em termos de composição química e propriedades físicas. Sendo

assim, um importante indicador da qualidade do ar, o qual tem sido associado a um

grande número de problemas de saúde quando em alta concentração (ANDRADE

et.al, 2011).

2.5.2 Dimensão das Partículas

A avaliação do tamanho das partículas é algo extremamente importante para o

entendimento do material particulado. Conforme o tamanho da partícula alteram-se

as propriedades físicas, químicas e biológicas, suas origens, seus efeitos sobre o meio

ambiente e a saúde humana.

O material particulado é classificado em três categorias de acordo com o seu

tamanho (CETESB, 2008):

Partículas Totais em Suspensão (PTS): São as partículas cujo diâmetro (dp) é

menor que 50 µm. Uma parte destas partículas é inalável e pode causar

problemas à saúde, outra parte pode afetar desfavoravelmente a qualidade de

vida da população, interferindo nas condições estéticas do ambiente (CETESB,

2008).

Partículas Inaláveis (MP10): Partículas com diâmetro menor que 10 µm. Podem

ainda ser classificadas como partículas inaláveis finas (MP2,5), com dp < 2,5 µm,

e partículas inaláveis grossas, com 2,5 < dp < 10 µm.

Fumaça: Está associada ao material particulado suspenso na atmosfera. Ela é

proveniente dos processos de combustão e está diretamente relacionada ao teor

de fuligem na atmosfera (CETESB, 2008).

As frações inaláveis são geralmente partículas primárias produzidas por

processos mecânicos. Em ambientes urbanos, são provenientes basicamente da

11

ressuspensão da poeira do solo em vias públicas devido ao tráfego, das atividades

industriais e do material biológico, como grãos de pólen e fragmentos de vegetais e

bactérias (CETESB, 2004). Essas partículas podem também ser formadas pela

liberação de material não queimado gerado pela combustão incompleta de biomassa,

pela ressuspensão dos materiais da crosta terrestre, tais como as poeiras provenientes

de processos da agricultura trazidas pelos ventos, do solo a céu aberto, de ruas não

pavimentadas, desgaste do asfalto ou operações de mineração (CETESB, 2008; US

EPA, 2004).

A deposição dos particulados em diferentes partes do sistema respiratório

depende de suas dimensões, a fração inalável grossa pode atingir a parte superior das

vias respiratórias e pulmonares, a fração fina pode atingir os alvéolos pulmonares

(HINDS, 1999; CARMO, 2010). Assim, a deposição na região traqueo-bronquial e

pulmonar é típica dessas partículas (Figura 1), sendo elas as de efeitos mais adversos

à saúde humana (MARTIN e MAYSTRE, 1988). Além disso, os inaláveis podem

concentrar na sua superfície outras substâncias tóxicas. São também responsáveis

pelo maior espalhamento de luz, isto é, pela redução da visibilidade.

Figura 1 - Influência das dimensões dos particulados sobre a região de deposição no sistema

respiratório. Fonte: Adaptado de Martin e Maystre, 1988.

Diâmetro das partículas (µm)

Fra

ção d

eposi

tada

(%)

12

A capacidade do material particulado fino de aumentar os efeitos fisiológicos dos

gases presentes no ar é um dos aspectos mais graves da poluição do ar, no entanto

também existe a possibilidade destes gases serem catalisados e transformados

quimicamente em espécies mais danosas a saúde. Gases, como o dióxido de enxofre,

por exemplo, são adsorvidos ao particulado apresentando efeitos mais drásticos se

comparado com a presença isolada de cada um deles. Assim, o perigo causado pela

inalação de partículas depende não somente da sua forma e tamanho, mas também da

composição química e do lugar no qual elas foram depositadas no sistema

respiratório (HINDS, 1999).

2.5.3 Composição Química

O material particulado total apresenta uma considerável variabilidade de

elementos em sua composição, chegando a ser constituído por centenas de

compostos ou substâncias químicas diferentes. Tal fato ocorre devido à existência de

grande quantidade de partículas finas, com capacidade de absorção em associação

com poluentes gasosos secundários (ALMEIDA, 1999).

As frações fina e grossa do MP possuem diferenças marcantes em sua

composição química. Em geral, a fração grosseira é alcalina e a fração fina é ácida. A

fração fina, além do carbono na sua forma elementar, apresenta em sua composição

íons como (SO4-2

), (NO3-), (NH4

+), (H

+), compostos de chumbo e compostos

orgânicos condensados. Uma variedade de metais pesados também é encontrada

nessa fração, sob a forma de traços metálicos tais como chumbo, mercúrio, cádmio,

vanádio e cromo (ALMEIDA, 1999). A presença desses metais na fração fina do MP

é de fundamental importância para o campo da saúde pública, pois se trata de

elementos que, uma vez depositados no trato respiratório humano, podem ocasionar

severos danos à saúde, pois os agentes tóxicos metálicos apresentam características

cumulativas por possuírem longos períodos de vida (HOINASKI, 2010). Assim,

mesmo em baixas concentrações podem levar ao aparecimento de sinais de

intoxicações crônicas, quando expostos por um longo período. A Tabela 1 descreve

suscintamente os problemas de saúde que podem aparecer após a exposição aos

metais de relevância toxicológica.

13

Tabela 1- Principais efeitos toxicológicos causados pelos metais

Metal Efeito agudo Efeito crônico

Alumínio Pouco significativos

Sistema nervoso;

Músculo-esqueléticas (osteomalacia);

Respiratório (do nariz até os pulmões).

Cádmio

Respiratórios (edema pulmonar,

hemorragia intra-alveolar);

Gastrointestinais (vômitos, cólicas

abdominais, diarreia)

Cardiovasculares; Respiratórios

(alterações obstrutivas); Renais

(proteinúria); Desenvolvimento (efeitos

durante o desenvolvimento dos órgãos);

Carcinogênico

Chumbo

Gastrointestinais (cólicas

abdominais); Renal; Hematológico

(anemia); Encefalopatia (delírios,

convulsões, aumento da pressão

intracraniana)

Desenvolvimento; Neurológicos

(neuropatia); Cardiovasculares

(hipertensão); Renais (fibrose

intersticial); Reprodutivo (diminuição da

fertilidade)

Cobre Gastrointestinais (náuseas, dores de

estômago, diarreia)

Respiratórios (irritação no nariz, boca e

olhos); Hepáticas (danos no fígado e rins,

podendo causar a morte)

Cromo

Trato respiratório (irritação da

mucosa do nariz, asma, tosse, falta de

ar)

Carcinogênico; Reprodutivo (danos ao

sistema reprodutor masculino)

Manganês Pouco significativos

Respiratórios (tosse, bronquite); Sistema

nervoso central (manganismo,

deterioração das funções neurológicas,

parkinsonismo)

Mercúrio

Respiratórios (fibrose pulmonar,

pneumonia química, dor torácica,

edema pulmonar, falta de ar); Renal

(proteinúria nefrótica, necrose tubular

aguda); Cardiovascular (taquicardia,

hipertensão); Gastrointestinal (sabor

metálico, disfagia, cólicas

abdominais, diarreia, náuseas)

Neuropsiquiátricos (tremores, ansiedade,

esquecimento, anorexia, fadiga,

disfunção cognitiva e motora);

Neuromusculares (fraqueza, atrofia

muscular, espasmos); Renal

(insuficiência); Respiratórios (inflamação

orofaríngea); Desenvolvimento

Níquel

Dermatites; Sinais sistêmicos

(cefaleia frontal, vertigem, náusea,

vômito); Sistema nervoso central

(insônia, irritabilidade)

Hipersensibilidade dérmica (eczema

cutâneo); Nefrotóxicos (degeneração

parênquial); Carcinogênico

Fonte: Adaptado da Agency for Toxic Substances and Disease Registry - ATSDR, 2008 e 2011.

A composição química da fração grosseira é muito diversificada, sendo

constituída por vários tipos de partículas, como cinzas, partículas ressuspensas do

solo, fuligem e pólen. Entretanto, as partículas predominantes nessa fração são as

14

partículas de origem mineral. Os elementos mais comumente encontrados incluem a

sílica, o alumínio, o potássio, o ferro e o cálcio. Carbonatos e compostos orgânicos

podem, entretanto, ser encontrados em quantidades substanciais (ALMEIDA, 1999).

Alguns componentes como potássio e nitrato podem ser encontrados nas duas

frações, mas com origens ou mecanismos diferentes. Potássio na fração grossa vem

do solo, nas partículas finas são provenientes da queima de madeira ou cozimento de

carnes. Nitrato em partículas finas vem, preliminarmente, da reação de ácido nítrico e

amônia na fase de gás, formando partículas de nitrato de amônia. Nitrato na fração

grossa deriva da reação do ácido nítrico na fase de gás com partículas grossas pré-

existentes.

Nitrato de amônia, ácido sulfúrico e partículas orgânicas depositados nas

superfícies contribuem para uma série de efeitos ecológicos.

Segundo Manahan (1994), a origem destas partículas pode ser natural ou

antropogênica, sendo classificadas como inorgânicas e orgânicas. As partículas

inorgânicas são compostas por vários elementos, alguns emitidos por fontes naturais

como: Al, K, I, Na, Si, Fe e Cl, e outros introduzidos pelas atividades humanas,

como Br, Cu, Mn, Ba, Zn, Mg, Pb, Fe, Ca, V, Ti, Be, Sn, Se, Bi, Li, Cs, Cd, Co, Ni,

Hg. As partículas orgânicas são produzidas por combustão, esfoliação de materiais

poliméricos, materiais biológicos e transformações químicas em diferentes

processos, envolvendo vários compostos orgânicos de classes e estruturas diferentes.

2.6 LEGISLAÇÃO PARA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA APLICÁVEL AO

MATERIAL PARTICULADO

Neste item são relacionados os principais pontos de regulamentação e controle

da legislação brasileira aplicável ao material particulado. Para efeito comparativo,

foram citadas legislações internacionais que apresentam os padrões mais rigorosos

em relação ao material particulado.

15

2.6.1 Legislação Nacional

A base da prevenção e do controle da poluição atmosférica do Brasil é regida

pela Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente, CONAMA no 05 de

15/06/1989, a qual instituiu o Programa Nacional de Controle da Qualidade do Ar

(PRONAR), que tem como estratégia básica, limitar em escala nacional, os níveis de

emissão por tipologia de fonte e poluentes prioritários, reservando o uso de padrões

de qualidade do ar como ação complementar de controle.

Em 1990, o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente (IBAMA) estabeleceu os

padrões nacionais de qualidade do ar e respectivos métodos de referência, através da

portaria normativa no 348 de 14/03/1990, ampliando o número de parâmetros

estabelecidos anteriormente na Portaria GM 0231 de 27/04/1976, que previa o

estabelecimento de novos padrões de qualidade do ar quando houvesse informação

científica a respeito. Estes novos padrões foram submetidos ao CONAMA e

transformados na Resolução no 03 de 28/06/1990, que complementa a Resolução

anterior, e que é vigente até os dias de hoje. Os limites máximos de emissão de

poluentes atmosféricos para as fontes fixas, a partir de 2006, passaram a ser

estabelecidos através da Resolução no 382 de 26/12/2006.

O padrão da qualidade do ar define, legalmente, o limite máximo para a

concentração de um componente atmosférico, garantindo a proteção à saúde e do

bem estar das pessoas (CONAMA, 1990). Esses padrões são baseados em estudos

científicos dos efeitos produzidos por poluentes específicos e são fixados em níveis

que possam propiciar uma margem de segurança adequada.

Na Resolução n° 03/1990 do CONAMA foram estabelecidos dois tipos de

padrão de qualidade do ar: primário e secundário. Considerando padrão primário de

qualidade do ar as concentrações de poluentes que podem afetar a saúde humana,

caso sejam ultrapassados os limites. São níveis de concentração de poluentes do ar

toleráveis, consideradas como metas de curto prazo. Os padrões secundários de

qualidade do ar são as concentrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se

prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim como o

mínimo dano à fauna, à flora, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Este

segundo, foi considerado pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental

16

(CETESB, 2006), como níveis desejáveis de concentrações de poluentes para uma

meta em longo prazo, cujo objetivo é criar uma política de prevenção da degradação

da qualidade do ar, e que devem ser aplicadas às áreas de preservação (parques

nacionais, áreas de proteção ambiental, estâncias turísticas, entre outros). Não sendo

aplicada, pelo menos em curto prazo, a áreas de desenvolvimento, onde devem ser

aplicados os padrões primários. Pela Resolução, o território brasileiro é dividido em

três classes: I, II e III, conforme o uso pretendido, para a aplicação de padrões

primários e secundários, e prevê que, enquanto não for estabelecida a classificação

da área, os padrões aplicáveis devem ser os primários (CONAMA, 1990).

Na Tabela 2, são demonstrados os padrões fixados para as partículas totais em

suspensão e partículas inaláveis.

Tabela 2 - Padrão nacional de qualidade do ar

(Resolução CONAMA nº 03 de 28/06/90)

Poluente Tempo de

Amostragem

Padrão

Primário

µg/m³

Padrão

Secundário

µg/m³

Partículas totais

em suspensão

24 horas1

MGA2

240

80

150

60

Partículas

inaláveis/PM10

24 horas1

MAA3

150

50

150

50 1 Não deve ser excedido mais que uma vez ao ano.

2 Média geométrica anual.

3 Média aritmética anual.

Fonte: Adaptado de CONAMA, 1990.

Os parâmetros regulamentados abrangem também fumaça, dióxido de enxofre,

dióxido de nitrogênio, monóxido de carbono e ozônio. A Resolução estabelece ainda

os critérios para episódios agudos de poluição do ar, como demonstrado na Tabela 3.

Tabela 3 - Critérios para episódios agudos de poluição do ar

(Resolução CONAMA nº 03 de 28/06/90)

Parâmetros Atenção Alerta Emergência

Partículas totais em suspensão

(µg/m3) - 24h

375 625 875

Partículas inaláveis/PM10

(µg/m3) - 24h

250 420 500

Fonte: Adaptado do CONAMA, 1990.

17

A declaração dos estados de Atenção, Alerta e Emergência requer, além dos

níveis de concentração atingidos, a previsão de condições meteorológicas

desfavoráveis à dispersão dos poluentes.

O monitoramento da qualidade do ar é atribuição do Estado, ficando

estabelecidos os níveis de qualidade do ar para uma eventual necessidade de

elaboração de Planos de Emergência para episódios críticos de poluição atmosférica,

estando esses relacionados à presença de altas concentrações de poluentes na

atmosfera em curto período de tempo, resultante da ocorrência de condições

meteorológicas desfavoráveis à dispersão dos mesmos.

2.6.2 Padrões de Qualidade do Ar da Organização Mundial de Saúde (OMS)

No ano de 2006 a Organização Mundial de Saúde (OMS) publicou novos

padrões de qualidade do ar. Os valores limite determinados foram projetados para

fornecer orientação global para reduzir os impactos da poluição atmosférica na saúde

da população, baseados em pesquisas de diversas instituições mundiais sobre os

efeitos nocivos à saúde humana. Foram recomendados novos limites de concentração

para material particulado, ozônio, dióxido de nitrogênio e dióxido de enxofre, para

concentração média anual e de 24 horas. Na Tabela 4 são demonstrados os padrões

para PM10 e PM2,5, para concentração média anual e para concentração de 24 horas.

Tabela 4 - Referência de qualidade do ar para material particulado

(Organização Mundial da Saúde de 2006)

Média anual

(μg/m³)

24 horas

(μg/m³)

PM2,5 10 25

PM10 20 50

Fonte: Adaptado de OMS, 2006.

O padrão estabelecido para média anual do PM2,5 foi baseado nos menores níveis

em que a mortalidade por câncer pulmonar ou cardíaco mostrou certeza de redução

de 95% em exposições de longo período.

18

Para atingir o valor de referência de qualidade do ar, a OMS propõe uma

evolução progressiva, onde metas devem ser alcançadas por níveis, e quando

atingidos, novas ações devem ser adotadas para que se atinja o nível subsequente.

Comparando com os padrões brasileiros, as metas propostas pela OMS são mais

restritivas, além de propor padrões para PM2,5 que não são previstos atualmente na

legislação nacional. Para PM10 o padrão brasileiro estabelece concentração média

anual de 50 μg/m³, quando o ideal segundo a OMS é de 20 μg/m³; e para

concentração de 24 horas o padrão nacional é de 150 μg/m³ enquanto o estabelecido

pela organização é de 50 μg/m³.

2.6.3 Legislação Norte-Americana

Os padrões da qualidade do ar norte-americanos (National Ambient Air Quality

Standards - NAAQS) são regidos pelo Clean Air Act (Lei do Ar Limpo) de 1990.

Como na legislação brasileira, esta lei estabelece padrões primários e secundários,

onde o padrão primário fixa limites para proteger a saúde pública, incluindo a saúde

de populações sensíveis, como asmáticos, crianças e idosos. E o padrão secundário

fixa limites para proteger o bem-estar público, incluindo a proteção contra a

diminuição da visibilidade, danos aos animais, plantações, vegetações e construções.

Esses padrões são revisados periodicamente, uma vez que a Clean Air Act estabelece

que a United States Environmental Protection Agency (US EPA) faça uma revisão

dos mesmos a cada cinco anos com base nas informações científicas mais

atualizadas, com participação da comunidade e comitês científicos, indústrias, grupos

públicos de interesse, entre outros.

Em 2006 os padrões para material particulado sofreram algumas alterações que

permanecem em vigor até os dias de hoje. O padrão anual para PM10 foi revogado

devido à falta de evidências que ligam problemas de saúde a exposição em longo

prazo. E o padrão de 24 horas para MP2,5 passou de 65 μg/m³ para 35 μg/m³, e

manteve o padrão anual de 15 μg/m³. Na Tabela 5, são apresentados os padrões

primários e secundários anteriores e atuais, bem como o tempo de amostragem

estabelecidos para o material particulado pela US EPA.

19

Tabela 5 - Padrões primários e secundários para o material particulado

(Clean Air Act de 1990/2006)

Poluente

Padrão

Primário

(1990)

Padrão

Primário

(2006)

Padrão

Secundário

Tempo de

amostragem

MP10

50 μg/m³ Revogado --- Média aritmética

anual

150 μg/m³ 150 μg/m³ Mesmo do

primário 24 horas

1

MP2,5


primário

Média aritmética

anual2


primário 24 horas

3

1 Não deve exceder este limite mais que uma vez por ano.

2 Para atender a este padrão a média aritmética de 3 anos de medição, dos medidores de uma área, não deve ultrapassar 15

μg/m³. 3 Para atender a esse padrão a média dos últimos três anos de 98% dos medidores de 24 hs de uma determinada área não deve

exceder 35 μg/m³.

Fonte: Adaptado de US EPA, 2006.

Fazendo uma comparação com a legislação brasileira, uma diferença é a

existência de parâmetros para MP2,5, o que não é estabelecido nos padrões de

qualidade do ar aqui no país. Outra é a não parametrização de partículas totais em

suspensão na legislação americana. Quanto ao MP10, os parâmetros primários e

secundários eram os mesmos até 2006, ocorrendo apenas uma diferença na avaliação

anual, em que o padrão brasileiro exige a média aritmética anual, enquanto o padrão

americano exigia que a média aritmética de 3 anos consecutivos não ultrapasse o

limite colocado, porém com a revogação do padrão anual americano, adicionou-se

esta diferença entre as legislações.

O Clean Air Act estabelece padrões nacionais de qualidade do ar, mas delega aos

Estados a responsabilidade de garantir que os padrões sejam atendidos. O principal

argumento desta ação é que cada Estado possui particularidades, que às vezes

precisam de mais rigor que os padrões nacionais, podendo assim, estabelecer padrões

mais rigorosos, mas nunca menores do que os exigidos na Lei nacional. Com isso, os

Estados criaram um Plano de Implementação Estadual (State Implementation Plan -

SIP), para aprovação do US EPA, onde colocaram as condições que seriam utilizadas

para atenderem aos requisitos do Clean Air Act.

20

2.6.4 Legislação Britânica

Os padrões de qualidade do ar na Inglaterra são regidos pela parte IV do

Environment Act de 1995 e seguem os limites dispostos no “The Air Quality

Standards Regulations 2010”, que estabelece os valores-limite para o material

particulado recomendado pela “Directiva 2008/50/CE” do Conselho da União

Europeia.

Nela não há a divisão entre padrão primário e secundário, existindo um único

padrão. Porém estabelece os limites anuais para o MP2,5. Os padrões são apresentados

na Tabela 6.

Tabela 6 - Padrões para material particulado

(Statutory Instruments, 2010 no 1001)

Poluente Padrão Período

MP10

40 μg/m³ Anual

50 μg/m³ 24 horas1

MP2,5 25 μg/m³ Anual2

1 Não deve exceder este limite mais que 35 vezes por ano.

2 Esse valor deve chegar a menos de 8,5% até 2020.

Fonte: Adaptado de The Air Quality Standards Regulations 2010.

Como pode ser observado, os padrões ingleses são mais rigorosos quando

comparados aos padrões brasileiros e norte-americanos, sendo a concentração de

PM10 para 24 horas de 50 μg/m³ na Inglaterra contra 150 μg/m³ no Brasil e nos EUA.

E a anual de 40 μg/m³ contra 50 μg/m³ no Brasil. Além de dispor de prazo para

redução de exposição ao MP2,5 num valor abaixo de 8,5% até o ano de 2020. Assim,

os padrões ingleses são os mais próximos dos padrões ideais da OMS.

2.7 DESMATAMENTO

A evolução do desflorestamento há muito, é objeto de preocupação por parte de

diversas entidades, governamentais ou não, sobretudo nas últimas décadas. Com isso,

diversos esforços foram empreendidos visando à proteção e o manejo de espécies da

21

fauna e da flora brasileira (FEARNSIDE, 2006), o que permitiu uma acentuada

redução no processo de desmatamento nos últimos anos.

A chamada Amazônia Legal, cuja área engloba todos os estados da região norte

(Amazonas, Amapá, Acre, Pará, Rondônia, Roraima e Tocantins), além de Mato

Grosso e parte do Maranhão - conforme Lei Federal nº 5.173/66 -, ocupando cerca de

5,1 milhões de km2, representando aproximadamente 59% do território brasileiro

(IBGE, 2011), é uma das maiores preocupações em relação ao desmatamento no

país, por apresentar grande parte de sua área com fisionomia florestal, cerca de 4

milhões de km2.

Dados do IBGE indicam que até 2002, a área desmatada na Amazônia Legal já

era da ordem de 15,3% do total da vegetação, percentual que já aumentou desde

então. Porém, uma queda substancial e consistente do desmatamento vem sendo

verificada desde 2004, quando foi criado pelo governo federal o Plano para

Prevenção e Controle do Desmatamento na Amazônia (PPCDAM). Parte desta

redução se explica pela iniciativa do INPE, que em 2004 criou o sistema de Detecção

de Desmatamento em Tempo Real (DETER), permitindo aos órgãos de fiscalização

tomar ações rápidas de combate ao corte ilegal (INPE/PRODES, 2012).

Na Figura 2 observa-se uma queda no desmatamento da Amazônia Legal a partir

de 2005, enfatizando ainda que o corte raso - eliminação de toda e qualquer

vegetação existente sobre uma área (IAP, 2012) - para toda a Amazônia Legal em

2011 apresentou a menor taxa anual desde que o Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais (INPE) iniciou o monitoramento sistemático da Amazônia por satélite, em

1988.

Figura 2 - Desmatamento anual (km2/ano) na Amazônia Legal entre os anos de 2000 e 2011.

Fonte: Adaptado de INPE/PRODES, 2012.

22

Entretanto, é preciso ressaltar que mesmo com a redução das taxas de

desmatamento, o número ainda é expressivo, apresentando uma taxa de mais de 5 mil

km2 no ano de 2011, resultado de menor taxa. É preciso evidenciar também que a

redução no desmatamento, na maioria dos casos, é resultante do desaparecimento dos

últimos grandes remanescentes florestais, assim há pouco a comemorar. Um lado

positivo é que a redução do desmatamento vem acompanhada da diminuição das

queimadas.

2.7.1 O Desmatamento em Mato Grosso

A transformação de Mato Grosso no maior detentor de rebanho bovino, maior

produtor de madeira e um dos maiores produtores de grãos do Brasil (MARQUES,

2006), resultou na abertura de áreas florestais, aumentando a pressão sobre os

cerrados e a floresta amazônica, tornando alto o ritmo de desmatamento no estado.

Reconhecendo a importância de controlar o desmatamento, o Governo do Estado

elaborou em 2009 o Plano de Ação de Prevenção e Controle do Desmatamento e

Queimadas no Estado do Mato Grosso (PPCDQ/MT), por meio de parceria firmada

com o Ministério do Meio Ambiente. Sendo um extensor natural do Plano Federal

PPCDAM, tendo como meta geral a diminuição do desmatamento e a redução de

emissões de carbono no estado, buscando garantir e nortear a execução e

gerenciamento, compartilhado e transparente, das ações propostas (MATO

GROSSO, 2009).

Porém, de acordo com as taxas anuais do Programa de Cálculo do

Desflorestamento da Amazônia (PRODES), Mato Grosso ainda é um dos principais

contribuintes para o desmatamento da Amazônia Legal (Figura 3).

23

Figura 3 - Contribuição dos estados no desmatamento da Amazônia Legal (km2) entre os anos de

2000 a 2011.

Fonte: Adaptado do INPE/PRODES, 2012.

Embora seguindo uma tendência de redução no desmatamento desde 2004,

quando apresentou seu maior pico, atingindo 42,5% do total, os números atuais ainda

são preocupantes. O desmatamento acumulado no período de agosto de 2011 a junho

de 2012 totalizou 907 km2, dos quais Mato Grosso é responsável por 293 km

2,

representando 32%, perdendo apenas para o Pará com 309 km2 (34%). Em fevereiro

de 2012, Mato Grosso foi o estado brasileiro que mais desmatou a Amazônia Legal,

representando 65% de 107 km2 de desmatamento neste período, (IMAZON/SAD,

2012). Já em junho de 2012, Mato Grosso passou para terceiro lugar juntamente com

Rondônia, representando apenas 6% dos 34,5 km2 desmatados, enquanto o estado do

Pará foi responsável por 60%. Porém, 45% das florestas degradadas na Amazônia

Legal, de um total de 14,5 km2, ocorreram no Mato Grosso.

24

2.8 QUEIMADAS

As queimadas no Brasil são motivo de preocupação e polêmica no âmbito

nacional e internacional. Atingindo os mais diversos sistemas ecológicos e tipos de

agricultura, gerando impactos ambientais e de saúde em escala local e regional.

De maneira geral, as queimadas são fortemente associadas a processos de

desmatamento e incêndios florestais. E são utilizadas tanto em formas primitivas de

agricultura, praticadas por indígenas, como em sistemas de produção altamente

intensificados (EMBRAPA, 2007).

A queimada é uma forma barata e fácil de fazer a limpeza de terrenos, renovar as

pastagens, combater certas pragas e doenças e facilitar a colheita, tornando-se uma

ferramenta de manejo comum entre os agricultores. Dessa forma, ela facilita e traz

benefícios aos agricultores em curto prazo, porém afetando negativamente toda a

biodiversidade e a dinâmica dos ecossistemas, aumentando também o processo de

erosão do solo, empobrecendo-o e ainda deteriorando a qualidade do ar.

No Brasil, o avanço agrícola e pecuário sobre a Amazônia tem provocado um

aumento crescente no desmatamento, onde se utilizam as queimadas como agente de

desmate e de preparação do solo para o plantio, devido aos baixos custos que elas

demandam. Entretanto, estudos realizados pela Embrapa comprovam que a prática de

queimadas não auxilia na renovação da pastagem e, que essa prática sem

acompanhamento técnico traz, entre outros malefícios, o empobrecimento do solo e o

desequilíbrio no ecossistema.

A névoa seca que escurece os céus do Brasil central na época de queimadas é

uma demonstração visível da enorme perda de nutrientes, onde uma boa parte do

nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre, entram em suspensão no ar

sob a forma de micropartículas de cinza, constituindo a parte visível da fumaça

(MARQUES, 2006).

Do ponto de vista ambiental, os danos causados pelo uso indiscriminado do fogo

se referem não só às áreas de florestas tropicais úmidas, cerrados nativos ou mesmo

em áreas urbanas, mas atingem também, muito fortemente a biodiversidade,

causando sérios danos à vida em seu conjunto. Aumentam a emissão de particulados

e gases poluentes na atmosfera, que por sua vez, contribuem ainda para o

25

agravamento do efeito estufa e, consequentemente, qualidade de vida local e regional

(SILVA, 2011). Segundo o Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia - IPAM

(2011), o desmatamento e as queimadas são as principais fontes de emissão de gases

de efeito estufa no Brasil.

Essas queimadas que acompanham o desmatamento determinam as quantidades

de gases emitidas não somente da parte da biomassa que queima, mas também da

parte que não queima. Quando há uma queimada, além da liberação de gás carbônico

(CO2), são liberados também gases-traço como o metano (CH4), monóxido de

carbono (CO) e nitroso de oxigênio (N2O). A parte da biomassa que não queima na

primeira etapa de queimada, que é quente e com chamas, também é oxidada. Parte

disto ocorre por processos de decomposição (com alguma emissão de CH4 pela

madeira consumida por cupins) e parte pelas requeimadas (queimadas das pastagens

e capoeiras, que também consomem os remanescentes da floresta original ainda

presentes nas áreas), queimadas estas de temperatura reduzida, com formação de

brasas e maiores emissões de gases-traço (FEARNISEDI, 2002).

Reconhecendo os efeitos sobre as mudanças climáticas, o governo federal, além

do PPCDAM, em 2008 lançou o Plano Nacional de Mudanças Climáticas (PNMC),

elaborado conjuntamente por 17 ministérios, em que o documento apresenta diversas

medidas de comprometimento do país, adotando uma trajetória de redução de

emissões de GEE e assumindo pela primeira vez metas voluntárias de redução de

desmatamento (BRASIL, 2010).

2.8.1 As Queimadas em Mato Grosso

O aumento de focos de queimada durante a estação seca na Amazônia brasileira

colabora na formação do material particulado inalável, que acaba por se dispersar por

longas distâncias, afetando inclusive áreas que não ocorrem queimadas (FREITAS et

al., 2005). Como é o caso de áreas mais ao sul de Mato Grosso, que durante a

queimada podem sofrer aumento de até 70% na concentração de monóxido de

carbono em função do transporte da fumaça pelos ventos (AIRES & KHIRCHHOFF,

2001). Somado a isso, há a movimentação da Massa de ar Equatorial Continental

(MEC) que se origina na região Amazônica, cujas características principais são a

26

elevada temperatura e umidade, a qual influencia a atmosfera de toda a porção

interiorana da América do Sul, pois se desloca por meio de correntes de noroeste,

oeste e sudoeste a partir do seu centro de ação (MENDONÇA & DANNI-

OLIVEIRA, 2007).

No estado de Mato Grosso, onde o avanço da fronteira agrícola tem se

intensificado nas últimas décadas e a queima de biomassa vegetal é uma prática

comum dos agropecuaristas, tem registrado periodicamente um grande número de

focos de queimadas, sejam eles acidentais ou propositais. Suas queimadas têm sido

uma preocupação constante no período da seca, quando parte dos danos no

ecossistema chegam a ser sentidos quase que na totalidade dos municípios

integrantes do estado, que ficam cobertos de fumaças. Este fato coloca o estado em

uma posição de destaque no contexto nacional de ocorrência de queimadas, ficando

nos últimos anos, nos primeiros lugares no ranking das unidades federativas de maior

registro de focos de queimada (INPE, 2012), contribuindo de forma representativa no

cenário nacional.

Comparando as taxas de desmatamento com os focos de queimada dos últimos

anos em Mato Grosso pôde-se observar que em 2004, quando ocorreu a maior taxa

de desmatamento, ocorreu também um maior número de focos de queimada, havendo

após este ano uma queda simultânea nos dois parâmetros, com um significativo

aumento em 2008. Essa relação induz a concluir que as queimadas são utilizadas

para promover a limpeza das áreas com vegetação nativa. Porém, após 2008 os

índices de desmatamento tiveram uma queda abrupta, enquanto os focos de

queimadas atingiram um alto valor em 2010, não condizendo com a relação de

proporcionalidade esperada.

Há no estado um Comitê de Gestão do Fogo, que juntamente com a Secretaria

Estadual do Meio Ambiente (SEMA), estabelece um período proibitivo de

queimadas no estado, período este que vai de 15 de julho a 15 de outubro, e que

penaliza o indivíduo que for pego ateando fogo sem autorização do órgão ambiental,

podendo pagar multa e responder por crime ambiental, conforme estabelecido na Lei

Federal nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998. Além disso, a SEMA apresenta

anualmente Planos Integrados de Prevenção às Queimadas e Combate aos Incêndios

Florestais, em que busca integrar ações, com o objetivo de evitar queimadas, obter

27

respostas rápidas para evitar a propagação do fogo e ampliar a conscientização e

sensibilização da sociedade com relação aos problemas causados pelas queimadas à

saúde da população e ao meio ambiente (SEMA, 2012).

2.9 POLUIÇÃO DO AR E SAÚDE PÚBLICA

A relação entre efeitos à saúde e poluição atmosférica foi estabelecida a partir de

episódios agudos de contaminação do ar. Dois episódios marcaram o início dos

esforços atuais para que a poluição do ar fosse tratada como um problema de saúde

pública. O primeiro ocorreu em Donora, na Pensilvânia - EUA, em outubro de 1948,

quando uma nuvem de fumaça tomou a cidade, causando a morte de 20 pessoas, e

provocando doenças e hospitalizações em cerca de 7 mil pessoas (sendo que a

população da cidade somava cerca de 14 mil habitantes). O episódio de Donora

resultou na primeira lei significativa tanto federal como estadual para o controle da

poluição do ar nos EUA. O outro evento ocorreu quando uma imensa nuvem de

fumaça oriunda das chaminés residenciais tomou a cidade de Londres em dezembro

de 1952 (início do inverno), o que causou a morte de mais de 4 mil pessoas na

semana seguinte ao acontecido, onde se registrou uma concentração de SO2 de 3.510

µg/m3 (LORA, 2002), quando o limite atual da US EPA é de uma média diária de

365 µg/m3, e anual de 80 µg/m

3 (US EPA, 2006).

Os comprometimentos da saúde relacionados à poluição do ar são relatados pelo

Committee of Environmental and Occupational Health Assembly of the American

Thoracic Society (1996), sendo: mortalidade cardiorrespiratória excessiva; aumento

da utilização de cuidados médicos; exacerbação da asma; aumento das doenças

respiratórias; aumento dos sintomas pulmonares; diminuição da função pulmonar;

aumento da reatividade das vias aéreas; inflamação pulmonar e alteração da defesa

do organismo.

Esse Comitê também analisou os efeitos dos poluentes atmosféricos e as

populações de risco, relacionando os seguintes poluentes desencadeadores de danos à

saúde humana: ozônio, óxido de nitrogênio, dióxido de enxofre, monóxido de

carbono e material particulado (ATS, 1996).

28

O material particulado apresenta uma característica marcante, a de transportar

gases adsorvidos em sua superfície até as porções mais distais das vias aéreas, onde

ocorrem as trocas gasosas nos pulmões (BRAGA, 2001). Essas partículas sólidas em

suspensão podem acometer os pulmões, ocasionando pneumoconiose, que é a doença

pulmonar causada pela inalação de poeiras. Além disso, o material particulado pode

levar a irritação das vias aéreas, inflamação e aumento de reatividade brônquica,

reduzir o transporte muco ciliar com exacerbação de crises de asma brônquica,

aumentar as infecções respiratórias e causar piora da sibilância (ARBEX, 2004;

INEA, 2009).

Schwartz et al. (1993) correlacionaram consultas emergenciais por crises de

asma em pacientes de idade inferior a 65 anos com material particulado, e

encontraram uma clara relação entre o número de consultas e a exposição ao MP10.

Em um trabalho realizado por Dockery e Pope (1994), observou-se que um

aumento na concentração de MP10 de 10μg/m3 resultou em um aumento de 3,4% na

mortalidade respiratória e 1,8% de aumento na mortalidade cardiovascular.

Para Dickey (2000), áreas onde a concentração do material particulado é elevada

estão associadas a altas taxas de mortalidade e, embora sem significado estatístico,

ao aumento de câncer de pulmão. Além desses efeitos o autor aponta sinais e

sintomas agudos, que incluem a restrição das atividades, perda de dias letivos e de

trabalho, doenças respiratórias, exacerbação da asma e de doenças obstrutivas

crônicas. O autor sugeriu também a relação entre material particulado e crianças de

baixo peso, retardo de crescimento intrauterino e morte de recém-nascidos. Segundo

ele, os efeitos na saúde humana podem ser observados muitos dias após o pico de

exposição ao material particulado, podendo ser detectados muitas semanas após o

episódio de poluição atmosférica. E em elevadas concentrações de material

particulado, a mortalidade pode ocorrer mesmo que o tempo de exposição seja

pequeno.

Desde o início do século passado, as pesquisas na área da saúde se voltaram a

analisar a relação entre poluição atmosférica oriunda de automóveis e indústrias com

o aumento nas taxas de morbidade e mortalidade nos habitantes dos países ricos,

porém pouco se estudou os efeitos da queima de biomassa na saúde humana

(MARQUES, 2006). Nas últimas décadas o aumento dos focos de queimadas em

29

vários pontos de florestas tropicais do mundo, como Bornéu, Tailândia, Indonésia e

Brasil (Mato Grosso, Pará, Roraima), foram sempre relacionados com o

desmatamento, entretanto, poucos estudos se voltam sobre quais as consequências

para a população que habita estas áreas (ARBEX et al., 2004).

2.9.1 A Situação em Cuiabá

O clima quente e a baixa umidade do ar agravam muito o risco de focos de

queimadas, principalmente pelo fato do bioma do cerrado predominar, tanto na área

rural como na área urbana de Cuiabá, bioma este que, na época de estiagem, torna-se

muito inflamável devido ao seu material orgânico estar extremamente seco. Isso,

aliado à ação irresponsável e inconsciente do homem, em termos ambientais, resulta

em um aumento significativo dos focos de queimadas no entorno periférico da

capital e dentro do perímetro urbano, sendo um costume antigo da população a

queima de vegetação e lixo urbano descartado em terrenos baldios, principalmente

durante a seca, o que acarreta na emissão de gases nocivos ao meio ambiente e a

saúde.

Além disso, há a contribuição da frota de veículos, que depois das queimadas é

um dos principais contribuintes, que considerando o Aglomerado Urbano Cuiabá-

Várzea Grande, apresenta aproximadamente 429 mil veículos automotores

(DETRAN-MT, 2012). O setor industrial não apresenta grande influência nas

emissões de poluentes atmosféricos, pois seu forte é a construção civil, a

transformação de minerais e a produção de produtos alimentares. Embora apresente

indústrias ligadas à metalurgia, química e refino de petróleo (MATO GROSSO,

2010), estas são na sua maioria de pequeno e médio porte, o que faz com que Cuiabá

não se caracterize como um grande polo industrial poluidor.

Botelho et al. (2003) estudaram na capital mato-grossense as hospitalizações e

internações provocadas por infecção respiratória aguda em crianças com menos de 5

anos no Pronto Socorro Municipal de Cuiabá, associando a influência das variáveis

de temperatura, umidade relativa do ar e número de queimadas aos registros. O

resultado encontrado mostrou que a maior parte dos atendimentos resultantes de

30

infecção respiratória aguda ocorreu durante o período chuvoso, e não durante a

estação seca, como era esperado.

No entanto, embora a maior incidência seja no período chuvoso, os níveis de

infecção são menores do que os registrados no período de seca, em que se

registraram os quadros mais graves. Assim, a atmosfera poluída pelas emissões das

queimadas, em conjunto com a baixa umidade relativa e temperaturas mais elevadas,

geram um ar de má qualidade, e quando respirado pelas crianças, tendem a aumentar

o grau da infecção respiratória aguda.

O mesmo foi confirmado por um estudo realizado por Elizamara de Oliveira e

Marisa Martins Gonçalves da Engenharia Sanitária e Ambiental, desenvolvido para

apresentação de Seminário Temático na disciplina de Poluição do ar, ministrada pelo

professor Dr. Paulo Modesto Filho, da UFMT no ano de 2010, em que elas

relacionaram o número de internações por doenças respiratórias com focos de

queimadas entre os anos de 2005 e 2010, e concluíram que os números de

internações nem sempre são associados aos de queimadas, porém que é no período

de queimadas que ocorrem os diagnósticos mais graves, principalmente em crianças

e idosos, que possuem uma maior fragilidade no seu sistema imunológico (CASTRO,

2001).

2.10 TÉCNICAS EXPERIMENTAIS E GERENCIAMENTO DE DADOS

SECUNDÁRIOS

2.10.1 Amostrador de Grande Volume

O método de amostrador de grande volume é usualmente aceito como o método

mais apropriado para a realização de um programa de amostragem de partículas

totais em suspensão, o padrão de qualidade do ar de muitos países é determinado

com uso deste equipamento, pois se trata de um equipamento de baixo custo, que

exige baixo nível de sofisticação técnica e de alta durabilidade.

Nesse método, o ar é succionado através de um filtro, geralmente de fibra de

vidro ou outro material relativamente inerte, não higroscópico e que apresente baixa

31

resistência à passagem do ar, dentro de um ambiente coberto, durante um período de

amostragem de 24 horas. A taxa de fluxo de ar succionado varia de 1,1 m3/min a 1,7

m3/min (~ 2000 m

3/dia), a geometria do abrigo (que possui orifício de entrada do ar

ou porta-filtro de 25x30 cm) favorecem a coleta de partículas de até 100 μm

(diâmetro aerodinâmico), dependendo da velocidade e da direção do vento. O

dispositivo indicador de fluxo de ar é calibrado utilizando-se um calibrador padrão

de vazão (CPV).

2.10.2 Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (EDXRF)

A análise por Fluorescência de Raios X (JENKINS, 1999) é um método quali-

quantitativo baseado na medida das intensidades dos raios X característicos (número

de fótons de raios X detectados por unidade de tempo) emitidos pelos elementos que

constituem a amostra, quando devidamente excitada. E desta forma, emitem linhas

espectrais com energias características e cujas intensidades estão relacionadas com

sua concentração na amostra (NASCIMENTO FILHO, 1999). Para que ocorram as

transições eletrônicas, que originarão os raios X característicos dos átomos é

necessário retirar os elétrons das camadas mais internas dos átomos, camadas K, L,

M, através do efeito fotoelétrico, e isto é conseguido incidindo-se sobre a amostra a

ser analisada um feixe de radiação (PARREIRA et al., 2006), a radiação absorvida

faz com que a amostra emita uma radiação secundária de comprimento de onda

peculiar aos elementos presentes nela. Isto porque, quando um átomo de um

elemento presente na amostra é excitado, este tende a ejetar os elétrons dos níveis

internos, e como consequência disto, elétrons dos níveis mais afastados realizam um

salto quântico para preencher a vacância. Cada transição constitui uma perda de

energia para o elétron, e esta energia é emitida na forma de um fóton de raios X, de

energia característica, podendo ser utilizado para a identificação do elemento

emissor. Dessa forma, um sistema de fluorescência de raios X é constituído de uma

fonte para a excitação das amostras, um detector que identifica e separa os raios X

característicos, uma placa multicanal que registra o espectro obtido e a eletrônica

32

necessária para a alimentação do sistema e amplificação dos sinais provenientes do

detector.

Uma grande vantagem desta técnica é ser multielementar, ou seja, identifica

vários elementos presentes numa amostra de uma só vez, além de ser não destrutiva.

Ela possibilita a determinação de traços metálicos (tais como Pb, Zn, Ca, Si),

incluindo os elementos que vão do flúor ao chumbo.

2.10.2.1 Análise Quantitativa por Curvas de Calibração com Padrão

Externo

Os instrumentos modernos de fluorescência de raios X são capazes de

proporcionar análises quantitativas de materiais complexos com uma precisão igual

ou superior a dos métodos químicos clássicos por via úmida, ou mesmo de outros

métodos instrumentais (MARTÍNEZ, 2006). Todavia, para que a precisão da análise

seja adequada, é necessária a utilização de padrões de calibração que sejam o mais

parecido possível com as amostras analisadas, tanto na composição quanto no modo

de preparo, para eliminação de possíveis efeitos de matriz presentes nas amostras

(JARA, 2009).

Desta forma, uma série de padrões externos contendo o analito em concentrações

conhecidas é preparada separadamente da amostra para calibração de equipamentos e

procedimentos (SKOOG, 2006). Uma vez definidos os padrões, eles são medidos

exatamente nas mesmas condições utilizadas para as amostras.

A calibração é realizada obtendo-se o sinal de resposta (absorbância, altura do

pico, área do pico) como uma função da concentração conhecida do analito. Então os

dados da curva de calibração são colocados em forma de gráfico ou ajustados por

meio de uma equação matemática adequada. A etapa seguinte é a da previsão, na

qual o sinal de resposta obtido para a amostra é usado para prever a concentração

desconhecida do analito, a partir da curva ou pela equação de melhor ajuste

(SKOOG, 2006). Assim é possível montar uma curva de calibração para cada

elemento químico a ser analisado de maneira quantitativa.

33

2.10.2.2 Síntese por Gelificação-Combustão

O método químico por gelificação-combustão (gel-combustão) é bastante

versátil, uma vez que este permite a síntese de praticamente todo tipo de óxido, seja

ele simples ou compostos. O método ainda proporciona alto grau de pureza e

homogeneidade do material sintetizado (SILVA, 2009; MAGALHÃES, 2012).

Além disso, não há necessidade de pré-fixar quantidades estequiométricas dos

reagentes (GARDEY, et al., 2010), e os caminhos da síntese podem ser adaptados

conforme as peculiaridades do material que se deseja estudar, sendo possível

encontrar rotas individuais otimizadas para cada óxido de interesse e ainda controlar

o tamanho médio de cristalito do material (IBIAPINO, et al., 2013).

A técnica de gel-combustão consiste de três etapas: preparação da solução

precursora, gelificação do material e combustão (LASCALEA, 2004; FÁBREGAS,

2008; RIBEIRO, 2010).

Na primeira etapa, a solução precursora é obtida pela combinação de reagentes

que contenham os cátions de interesse (normalmente nitratos), e um combustível

orgânico. Na segunda, a solução precursora é levada a uma chapa aquecedora, onde

acontece a gelificação, transformando-a em um gel viscoso que posteriormente se

espumifica. Na terceira etapa, o material em forma de espuma entra em combustão.

A combustão é rápida e intensa e ocorre devido à reação de oxidação-redução

altamente exotérmica entre os íons de nitrato, que sofrem oxidação, e o combustível,

que sofre redução (LASCALEA, 2004; FÁBREGAS, 2008; RIBEIRO, 2010).

Durante a combustão é liberada uma grande quantidade de gases, que ao entrar

em contato com o material gelificado-espumificado desintegra-o, transformando-o

em um óxido nanoestruturado com cinzas orgânicas. Essas cinzas são, geralmente,

eliminadas por calcinação, procedimento que consiste em levar o material sintetizado

a um forno em alta temperatura durante um determinado tempo para que os resíduos

orgânicos sejam eliminados (MAGALHÃES, 2012).

34

2.10.3 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

O Microscópio Eletrônico de Varredura é um equipamento capaz de produzir

imagens de alta resolução e ampliação, até 300.000 vezes. As imagens fornecidas

possuem um caráter virtual, pois é visualizado no monitor do aparelho a

transcodificação da energia emitida pelos elétrons, ao contrário da radiação de luz, a

qual estamos habitualmente acostumados.

O princípio de funcionamento do MEV consiste na emissão de feixes de elétrons

por um filamento capilar de tungstênio (eletrodo negativo), mediante a aplicação de

uma diferença de potencial que pode variar de 0,5 a 30 kV. Essa variação de

voltagem provoca o aquecimento do filamento, e assim permite a variação da

aceleração dos elétrons. O eletrodo positivo, parte positiva em relação ao filamento

do microscópio, atrai fortemente os elétrons gerados, resultando numa aceleração dos

elétrons em sua direção. A correção do percurso dos feixes é realizada pelas lentes

condensadoras que alinham os feixes em direção à abertura da objetiva, que ajusta o

foco dos feixes de elétrons antes dos mesmos atingirem a amostra analisada

(MALISKA, 1998).

O Microscópio Eletrônico de Varredura acoplado a um sistema de análise por

raios X - MEV/EDS (Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive System -

SEM/EDS) possibilita a caracterização química e morfológica das partículas

individualmente, funcionando de tal forma: quando o feixe de elétrons incide sobre

uma estrutura, os elétrons mais externos dos átomos e íons constituintes são

excitados, mudando de níveis energéticos. Ao retornarem para sua posição inicial,

liberam a energia adquirida, a qual é emitida em comprimento de onda no espectro

de raios X. Um detector instalado na câmara de vácuo do MEV mede a energia

associada a esse raio X. Como o raio X de um determinado átomo possui energia

distinta, é possível, no ponto de incidência do feixe, determinar quais os elementos

químicos presentes naquele local e assim identificar em instantes a composição

química da estrutura que está sendo observada. O diâmetro reduzido do feixe permite

a determinação da composição química em amostras de tamanhos muito reduzidos

(< 5 µm), permitindo uma análise quase que pontual (SKOOG, 1998).

35

2.10.4 Detecção de Focos de Queimada por Sensoriamento Remoto

O Sistema de Monitoramento de Queimadas e Incêndios é gerido pelo Instituto

de Pesquisas Espaciais - INPE, cujos dados são provenientes de satélites polares e

geoestacionários dotados de sensores óticos que operam na faixa termal média de 4

µm, os quais detectam a energia emitida por corpos em chamas (INPE, 2012).

Tais dados apresentam-se em forma de elementos de imagens, denominados de

pixels, onde cada pixel corresponde a uma determinada área da superfície terrestre,

cuja dimensão depende das características de cada satélite. Os de órbita polar, como

os da série de satélite NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)

que utilizam radiômetro AHVRR (Advanced Very High Resolution Radiômeter) e os

TERRA/AQUA com sensor MODIS (Moderate - Resoution Imaging

Spectroradiometer), apresentam resolução aproximada de 1 km2. Os

geoestacionários como os satélites da série GOES (Geostationary Operational

Environmental Satellite), tendo a bordo o radiômetro VAS (Visible Infrared Spin

Scan Radiometer Atmosfheric Sounder), apresentam resolução aproximada de 16

km2 (INPE, 2012).

Os satélites polares, de melhor resolução espacial, detectam focos de calor com

dimensão mínima de 30 m x 1 m e circulam em torno do globo terrestre 16 vezes ao

dia de polo a polo, produzindo duas imagens globais diárias. Já os geoestacionários

da série GOES, apesar de terem como fator limitante a detecção dos focos de calor

com o dobro da dimensão dos polares e apresentarem imprecisão na localização de

seus focos, fornecem alta resolução temporal, o que permite o acompanhamento

diário da trajetória da queimada pelo número e extensão de seus focos de calor, bem

como o estudo da abrangência e tendência da fumaça resultante da emissão coletiva

dos focos detectados (FREITAS, 2005).

O foco de calor pode ser definido como um pixel que emite energia,

principalmente na faixa termal-média de 3,7 µm a 4,1 µm do espectro ótico.

Utilizam-se as imagens que tenham esta faixa característica. Nelas selecionam-se os

pixels (elementos de resolução) com maior temperatura, em geral saturando o sensor.

Em agosto de 2007 foi desativado o satélite NOAA 12, considerado “satélite de

referência”, que no caso de Mato Grosso, continha uma série de dados com maior

36

número de detecções de focos de calor, entre 1999 e 2004, passando a segundo maior

detector até 2006 e sua desativação em 2007. Em 2008 o NOAA 15, que possuía

resultados de detecção equivalente ao imageador NOAA 12, assumiu o primeiro

lugar entre os maiores detectores do estado. Contudo, em setembro de 2010 o NOAA

15 Noite foi desativado e substituído pela NOAA 16 Noite, que passou a ser o

satélite de referência (INPE, 2012).

2.10.5 Número de Hospitalizações por Doenças do Aparelho Respiratório

O Sistema de Informações Hospitalares do SUS - SIH/SUS, é gerido pelo

Ministério da Saúde, pela Secretaria de Assistência à Saúde, em conjunto com as

Secretarias Estaduais e Municipais de Saúde, sendo processado pelo Departamento

de Informática do SUS - DATASUS, da Secretaria Executiva do Ministério da

Saúde.

As unidades hospitalares participantes do SUS (públicas ou particulares

conveniadas) enviam as informações das internações efetuadas por meio da

Autorização de Internação Hospitalar - AIH, para os gestores municipais (se em

gestão plena) ou estaduais (para os demais). Estas informações são consolidadas no

DATASUS, formando uma Base de Dados, contendo dados de grande parte das

internações hospitalares realizadas no Brasil (DATASUS, 2012).

As doenças do aparelho respiratório consideradas pelo sistema são: faringite e

amigdalite agudas, laringite e traqueíte agudas, outras infecções agudas das vias

aéreas superiores, influenza (gripe), pneumonia, bronquite e bronquiolite agudas,

sinusite crônica, outras doenças do nariz e dos seios paranasais, doenças crônicas das

amídalas e das adenóides, outras doenças do trato respiratório superior, bronquite

enfisema e outras doenças pulmonares obstrutivas crônicas, asma, bronquiectasia,

pneumoconiose e outras doenças do aparelho respiratório (DATASUS, 2012).

37

3. MATERIAL E MÉTODOS

3.1 LOCALIZAÇÃO E DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

A área de estudo está localizada em Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso,

situada na região Centro-Oeste do Brasil, na coordenada de referência 15°36’49’’S e

56°04’06’’O, sendo também o centro geodésico da América do Sul, com uma

altitude média de 160 m. Cuiabá possui uma extensão territorial de 3.362,755 km2, e

uma população estimada de 556.299 habitantes (IBGE, 2012). Ela está inserida entre

a área de ocorrência dos cerrados brasileiros, da floresta tropical úmida e da planície

do pantanal (MORENO, 2005). Situada na Depressão Cuiabana, apresenta ao sul

limite com a Planície do Pantanal, sendo circundada pela Província Serrana, Chapada

dos Guimarães e Planalto dos Alcantilados.

Por se localizar na porção centro-sul do estado de Mato Grosso a atuação

predominante durante a estação seca, que compreende os meses de junho a outubro, é

do sistema de circulação estável do Anticiclone do Atlântico Sul e também pelo

sistema de correntes perturbadas de Sul e Sudoeste do Anticiclone Polar, responsável

pelo fenômeno de friagem na região. A intensidade da seca neste período provoca

vários danos na cobertura vegetal, e devido à localização da cidade próxima à linha

do Equador, possui apenas alguns dias frios no inverno, sendo o restante da estação

quente e seca (MARQUES, 2006). Já a estação chuvosa, que compreende os meses

de novembro a abril, responsável por cerca de 90% da precipitação anual, atuam o

sistema de correntes perturbadas de Norte e Noroeste (linhas de instabilidades das

Frentes Intertropicais) causando chuvas e temperaturas elevadas (MAITELLI, 1994).

Possui clima tropical semi-úmido, tipo Aw pela classificação climática de Koppen.

Cuiabá apresenta um sítio urbano assentado sobre uma topografia suave, com a

ocorrência de extensos chapadões à sua borda, caracterizando-a como uma depressão

relativa, o que contribui para que haja na cidade uma fraca ventilação (inferior a 2

m/s), a qual dificulta a dispersão dos poluentes, o que pode causar uma maior

concentração dos mesmos sobre a cidade (MAITELLI, 1994). Além disto, durante a

estação seca há uma maior periodicidade das situações de estabilidade atmosférica,

céu limpo e baixa velocidade do vento, o que dificulta ainda mais a dispersão dos

poluentes.

38

Na Figura 4 fica evidente o contraste entre o período chuvoso, Figura 4(a),

quando ocorre a remoção de partículas e gases pela precipitação, com o período seco

Figura 4(b), quando há o acúmulo de partículas no ar na cidade de Cuiabá.

Figura 4 - Vista de Cuiabá durante o período chuvoso (a), e quando no período de seca (b). Foto: Paulo Modesto Filho, tiradas no ano de 2005.

Para este estudo foram selecionados dois pontos dentro da área urbana da cidade

para coleta de amostras. Um na Estação Meteorológica Mestre Bombled do Campus

da Universidade Federal de Mato Grosso, localizada na Av. Fernando Corrêa da

Costa, no

2367, no bairro Boa Esperança (15°36’40’’S e 56°01’33’’O) - região leste

de Cuiabá. E o outro na 13a Brigada de Infantaria Motorizada, localizada na Av.

Historiador Rubens de Mendonça, 5001, no Centro Político Administrativo - CPA

(15°55’59’’S e 56°06’25’’O) - região norte de Cuiabá (Figura 5). Foram escolhidos

estes pontos por se tratarem de locais seguros, em nível do solo (altura do indivíduo),

com disponibilidade de rede elétrica para a instalação do equipamento, e que não

apresentavam interferentes como árvores e edificações.

(a) (b)

39

Figura 5 - Mapa da localização da área urbana de Cuiabá e dos locais de amostragem.

3.2 AMOSTRAGEM DO MATERIAL PARTICULADO

As coletas de material particulado total foram realizadas utilizando-se um

amostrador de grande volume, da marca Energética, modelo AGV PTS (Figura 6),

gentilmente cedido pela empresa Sestra - Segurança no trabalho Ltda, que consta de

40

bomba de sucção a vazão constante, a qual foi mantida dentro dos limites exigidos

pela norma vigente no Brasil, NBR 9547/1997, entre 1,1 m3/min e 1,7 m

3/min.

Figura 6 - Amostrador de grande volume.

Para as análises foram coletadas quatro amostras, sendo duas no mês de julho e

duas no mês de setembro, ficando cada ponto com uma amostra de cada mês. O

tempo de coleta para cada amostra foi de 24 horas, seguindo o padrão da Resolução

CONAMA n° 03/1990.

Nas coletas foram utilizados filtros de fibra de vidro, com eficiência de coleta de

99% para 0,3 µm. Primeiramente os filtros foram desumidificados a 80oC por no

mínimo 4 horas e depois pesados em uma balança analítica eletrônica de precisão 0,1

mg, da marca Denver Instrument, modelo SI-234 no Laboratório de Análise Físico-

química de Água e Resíduos (LAFQAR) do Departamento de Engenharia Sanitária e

Ambiental (ESA) da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT). Os filtros

foram então colocados em dessecadores e posteriormente, levados ao local de

41

amostragem em envelopes plásticos. Após a amostragem, foi repetido o

procedimento de desumidificação dos filtros para então serem pesados novamente.

Na Figura 7 é apresentado, para efeito visual comparativo, um filtro limpo e um

após o processo de amostragem.

Figura 7 - Filtro de fibra de vidro limpo (a), e filtro após amostragem de 24h realizada na UFMT (b).

A concentração do material particulado foi determinada pela razão entre a massa

de material particulado retido, e a vazão totalizada, em que a vazão totalizada é o

produto da vazão média da amostragem pelo tempo de operação do equipamento

(CELLI et al., 2003), o resultado é expresso em µg/m3.

3.3 ANÁLISE QUÍMICA DO MATERIAL PARTICULADO

A caracterização química, assim como a concentração elementar foi realizada

pela técnica de Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia - EDXRF

(Energy Dispersive X-Ray Fluorescence) no Laboratório Multiusuário de Técnicas

Analíticas (LAMUTA) do Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET/UFMT).

Onde foi utilizado o equipamento da marca Shimadzu, modelo EDX-700HS (Figura

8), equipado com tubo de Rh e detector de Si(Li) resfriado por nitrogênio líquido,

por meio de análises quantitativas pela rotina Qualitativa-Quantitativa por

(a) (b)

42

parâmetros fundamentais (Quali-Quant FP) do software do equipamento, e por curva

de calibração.

Figura 8 - Equipamento de Fluorescência de raios X por dispersão de energia.

Em todas as aquisições foram utilizados dois canais analíticos, ambos

disponibilizados pelo software da Shimadzu, um para a aquisição do espectro de

elementos de menor número atômico (Na-Sc), com tensão de 15 kV, e outro para a

aquisição do espectro de elementos de maior número atômico (Ti-U), com tensão de

50 kV. Para cada espectro foi utilizado um tempo de contagem de 100 segundos.

Todos os espectros foram adquiridos em ar a fim de se preservar a amostra, uma

vez que em vácuo a mesma apresentou perda significativa por desprendimento.

Sendo assim a precisão das medidas para os elementos mais leves, cujas radiações

características são fortemente absorvidas pela matéria, inclusive pelo próprio ar,

pode ficar comprometida.

A precisão das quantificações obtidas pela rotina Quali-Quanti FP (padrões

internos de amostras diversas, com concentrações conhecidas, medidas com

equipamento similar, cujos dados ficam gravados na memória do computador) foi

43

verificada por meio da análise de amostras conhecidas (padrões externos) de

composição próxima à das amostras estudadas.

3.3.1 Preparo dos Padrões Externos e Curvas de Calibração

Foram utilizadas duas vias de obtenção dos padrões externos, uma por meio da

síntese de misturas de pós nanoestruturados pelo método de gel-combustão partindo

dos nitratos dos metais desejados (resultando em misturas de óxidos metálicos); e

outra utilizando óxidos metálicos isolados para o preparo das misturas dos metais. A

primeira via apresentou melhores resultados, o que levou ao descarte da segunda

metodologia.

Para a síntese foram preparadas seis soluções de concentrações diferentes,

regidas pela Equação 1, cada uma contendo todos os reagentes (Tabela 7).

a Fe(NO3)3*9H2O + b Ca(NO3)2*4H2O + c Al(NO3)3*9H2O + d Cu(NO3)2*3H2O +

e Ba(NO3)2 + f Zn(NO3)2*6H2O + g C2H5NO2 h Fe2O3 + i CaO + j Al2O3 + k CuO

+ l BaO + m ZnO + n CO2+ o H2O + p N2 (Equação 1)

Os reagentes usados na elaboração das soluções precursoras estão descritos na

Tabela 7.

Tabela 7- Reagentes utilizados nas sínteses de gel-combustão

Nome Fórmula química Marca

Nitrato de Alumínio nonahidratado Al(NO3)3*9H2O Synth

Nitrato de Bário Ba(NO3)2 Vetec

Nitrato de Cálcio tetrahidratado Ca(NO3)2*4H2O Synth

Nitrato de Cobre II trihidratado Cu(NO3)2*3H2O Vetec

Nitrato de Ferro III nonahidratado Fe(NO3)3*9H2O Vetec

Nitrato de Zinco hexahidratado Zn(NO3)2*6H2O Sigma-Aldrich

Glicina C2H5NO2 Vetec

44

Para a solubilização das soluções precursoras foi adicionada água destilada até

um volume de aproximadamente 300 mL. E depois de homogeneizadas foram

levadas à chapa aquecedora a uma temperatura de cerca de 210 °C, onde ocorreu a

redução de volume seguido da etapa de gelificação-espumificação e posterior

combustão (Figura 9).

Figura 9 - Etapas da síntese de gel-combustão: (a) solução precursora na chapa aquecedora, (b) gelificação-espumificação, (c) combustão e (d) material sintetizado.

Após as sínteses, os materiais obtidos foram levados a mufla (forno de alta

temperatura) para calcinação, a uma temperatura de 600 °C durante duas horas.

Posteriormente os materiais foram macerados em um almofariz de quartzo para a

homogeneização dos pós (padrões).

Em seguida foram feitas soluções com cada um dos seis pós sintetizados para o

preparo dos filtros para elaboração das curvas de calibração (Figura 10).

(a) (b)

(c) (d)

45

Figura 10 - Filtros preparados com os pós sintetizados para elaboração das curvas de calibração.

O filtro utilizado foi o mesmo usado na amostragem, e tentou-se depositar a

mesma massa por área das obtidas nas amostras, para assegurar a maior similaridade

entre as amostras e os padrões. Foram preparados quatro filtros (quadruplicata) para

cada padrão, e então foram feitas as análises de EDXRF para confecção das curvas

de calibração. Todo o preparo dos padrões foi realizado no Laboratório de Análise

Físico-química de Água e Resíduos (LAFQAR) do Departamento de Engenharia

Sanitária e Ambiental (ESA) da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT).

Os padrões foram medidos utilizando-se as mesmas condições de análise das

amostras. As intensidades integradas dos picos e as curvas de calibração para os

elementos Al, Ba, Ca, Cu, Fe e Zn foram montadas com o auxílio do programa

Origin®.

Este procedimento foi necessário para averiguar se as quantificações realizadas

para os demais elementos, que não dispunham de padrões para a elaboração de curva

de calibração, fossem confiáveis através do método Quali-Quanti FP para as

amostras analisadas.

46

3.4 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA DAS PARTÍCULAS

A caracterização morfológica das partículas (tamanho, forma e estrutura física)

foi obtida pela técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura. As análises foram

realizadas em um equipamento da marca Shimadzu, modelo SSX-550 - Superscan

Scanning Electron Microscope, acoplado a um sistema de análise de raios X modelo

SEDX (Figura 11), no Laboratório de Caracterização de Novos Materiais -

LACANM, do Departamento de Química da Universidade Federal de Mato Grosso.

Figura 11 - Microscópio eletrônico de varredura acoplado ao SEDX.

Para estudar individualmente as partículas coletadas foram retirados dos filtros o

equivalente a uma área de 1 cm2

e depositada uma camada de carbono de

aproximadamente 0,25 nm para aumentar a condutividade da amostra, para análises

diretamente no microscópio. O recobrimento com carbono foi feito em um

equipamento da marca Shimadzu, modelo Compact Coater CC-50 (Figura 12), por 5

minutos em cada amostra.

47

Figura 12 - Equipamento Compact Coater CC-50.

3.5 DADOS METEOROLÓGICOS

Os dados meteorológicos (temperatura do ar, pressão atmosférica e precipitação

pluviométrica) utilizados para os cálculos das concentrações de material particulado

na cidade de Cuiabá/MT foram obtidos por meio do Banco de Dados Meteorológicos

(Estações Automáticas) do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) no decorrer

do ano de 2012.

3.6 DADOS DE FOCOS DE QUEIMADA

Os dados de focos de queimada de Cuiabá, Mato Grosso e do Brasil foram

obtidos pelo Sistema de Monitoramento de Queimadas e Incêndios, gerido pelo

Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE), cujos dados são provenientes por

sensoriamento remoto. Para a análise e construção dos gráficos foram utilizados

dados do período de 2000 a 2012 e, visando não subestimar a ocorrência de

queimadas, estes foram adquiridos por meio da somatória dos focos de calor de todos

os satélites, podendo assim haver redundâncias, todavia estes dados indicarão de

forma mais completa a distribuição espacial dos mesmos quando comparado a dados

de apenas um satélite.

48

3.7 HOSPITALIZAÇÕES POR DOENÇAS DO APARELHO

RESPIRATÓRIO

Os dados das taxas de hospitalizações por doenças do aparelho respiratório da

cidade de Cuiabá foram obtidos por meio do Banco de Dados do Sistema de

Informações Hospitalares do Sistema Único de Saúde (SIH/SUS), que é gerido pelo

Ministério da Saúde e processado pelo Departamento de Informática do SUS

(DATASUS) da Secretaria Executiva do Ministério da Saúde. Para a análise e

construção dos gráficos foram utilizados dados do período de 2000 a 2012.

49

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 ANÁLISE TEMPORAL E ESPACIAL DOS FOCOS DE QUEIMADA NO

ESTADO DE MATO GROSSO

Analisando os registros de focos de queimada a partir do ano de 2000 pode-se

notar que Mato Grosso vem apresentando forte influência no cenário nacional,

ficando sempre nos primeiros lugares entre os estados brasileiros com os maiores

registros de focos.

Em 2002 o estado apresentou um grande crescimento no número de focos de

queimada, tendo alcançado seu pico em 2004, registrando 391.583 focos, 83,3% a

mais que o segundo colocado, o estado do Pará, o que agrava ainda mais sua situação

pelo fato de possuir um território 27,6% menor que o Pará.

Já em 2005 e 2006 apresentou uma diminuição moderada. Em 2007 ultrapassou

os 250 mil focos, até que em 2008 e 2009 os focos tiveram uma grande queda, o que

o levou ao terceiro lugar no ranking nacional em 2009, porém teve um grande

aumento em 2010, quando atingiu seu segundo maior pico com 279.807 focos de

queimada. Em 2011 apresentou uma queda de 68,01% em relação ao ano anterior.

Entretanto, em 2012 teve um novo aumento, atingindo 172.831 focos. Esta evolução

no decorrer dos anos acompanhou a tendência do cenário nacional (Figura 13), o que

demonstra que a situação do estado mato-grossense é fortemente representativa no

Brasil.

Figura 13 - Comparação da evolução dos focos de queimada do Brasil e Mato Grosso no período de

2000 a 2012.

Fonte: Adaptado do INPE, 2012.

0,0

200.000,0

400.000,0

600.000,0

800.000,0

1.000.000,0

1.200.000,0

1.400.000,0

Foco

s de

quei

mad

a

Ano

Mato Grosso

Brasil

50

Analisando a dinâmica espacial dos focos de queimada nos últimos anos em

Mato Grosso (Figura 14), observa-se que a região que apresenta os maiores números

é a porção norte. No entanto as emissões de fumaça são sentidas quase que a

totalidade do estado.

(continua)

51

Tamanho médio das quadrículas de

focos: 25 km x 25 km.

Figura 14 - Distribuição espacial de focos de queimadas detectados em Mato Grosso no período de 2000 a 2012.

1Focos acumulados de maio a dezembro. 2Focos acumulados de janeiro a agosto.

Fonte: INPE, 2012.

Explicar a dinâmica dos focos de queimada abrange uma relação de muitas

variáveis condicionantes, como: os desmatamentos, as queimadas, o extrativismo

madeireiro, a atividade pecuária, o cultivo de grãos, o asfaltamento de estradas e a

implantação de assentamentos rurais em áreas isoladas. Porém, segundo dados da

EMBRAPA (2005) no ano de 2000 houve um avanço da fronteira agrícola sobre as

áreas mais densamente florestadas (região norte do estado), devido ao esgotamento

de áreas anteriormente utilizadas, resultando em um nível alto de focos de queimada

a partir de então nesta região, possivelmente pelo fato de estar associado à ocupação

e abertura de novas áreas, o que leva alguns anos para consolidar-se.

4.2 FOCOS DE QUEIMADA E INTERNAÇÕES HOSPITALARES POR

DOENÇAS DO APARELHO RESPIRATÓRIO NA CIDADE DE CUIABÁ

Visando relacionar o número de focos de queimada e o número de internações

hospitalares por doenças respiratórias na cidade de Cuiabá, foram obtidos dados

anuais no período de 2000 a 2012 (Figura 15).

(continuação)

52

Figura 15 - (a) Internações hospitalares por doenças do aparelho respiratório em Cuiabá1, (b) Focos

de queimadas em Cuiabá2. Fonte: Adaptado de 1Ministério da Saúde - Sistema de Informações Hospitalares do SUS/ 2INPE,

2012.

Seguindo a linha de resultados obtidos por outros estudos já citados

anteriormente, o número de internações não apresentou uma proporcionalidade com

o número de focos de queimadas. Contradizendo assim a hipótese inicial de que seria

encontrada prevalência do número de internações nos anos de maiores incidências de

queimadas. Ainda de acordo com as referências, a maior frequência de internações

ocorreu no período chuvoso, porém com a ocorrência dos casos mais graves durante

o período seco. Uma possível explicação para isto é que no período chuvoso os altos

(a)

(b)

53

valores de umidade do ar podem propiciar um maior número de casos, porém sem

gravidade, e de acordo com Botelho et al. (2003) com a maioria das infecções nas

vias aéreas superiores. Ao contrário do período seco que pode facilitar o

agravamento dos casos devido à má qualidade do ar respirado, aumentando assim os

atendimentos hospitalares devido às infecções das vias aéreas inferiores. Diversos

foram os autores que relataram a associação da infecção respiratória aguda com a

qualidade do ar (SCHWARTZ, 1993; SALDIVA et al., 1994; MARTINS et al.,

2002; BOTELHO et al., 2003; SOUZA et al., 2004; MOURA et al., 2008;

BARCELLOS et al., 2009; GOUVEIA et al., 2006; BUENO et al., 2010; CARMO

et al., 2010), apesar das dificuldades dos estudos epidemiológicos confirmarem a

relação causal entre determinado poluente e o agravo respiratório.

Vale ressaltar que este trabalho não tem a pretensão de construir um modelo que

possa estimar precisamente o número de internação por doenças do aparelho

respiratório com o número de queimadas, mas apenas demonstrar a associação entre

eles na cidade de Cuiabá, mesmo porque na própria obtenção dos dados podem-se

observar algumas limitações de análises, como dados sobre o tabagismo, a presença

de doença respiratória na família, história de patologia pregressa, estado de nutrição

do paciente, exposição individual, entre outros. Além disso, há a qualidade dos dados

registrados, quanto ao diagnóstico dado após o exame clínico, pois é sabida a

precariedade do sistema de saúde pública, o que propicia um aumento na margem de

erro devido ao tipo de serviço que o médico enfrenta já que a demanda é grande e

cansativa, levando a um tempo menor dedicado a cada consulta, o que facilita a

geração de erros de interpretação dos sinais e sintomas apresentados pelo paciente.

Entretanto, apesar das limitações relatadas, o presente estudo assume

importância relevante na medida em que indica a associação entre internações e

queimadas, chamando a atenção para a necessidade da realização de novos estudos

com métodos aprimorados para a avaliação dos efeitos ambientais na saúde, para

uma melhor compreensão deste processo e das características epidemiológicas da

doença frente às peculiaridades climáticas da região.

54

4.3 CONCENTRAÇÃO DO MATERIAL PARTICULADO TOTAL

Foram realizadas quatro amostragens, sendo duas no mês de julho e duas no mês

de setembro. As concentrações de material particulado, em µg/m3, obtidas no mês de

julho foram 72,99 e 141,86, e em setembro foram 235,95 e 306,09, na 13ª Brigada de

Infantaria Motorizada e na UFMT, respectivamente para os dois meses.

Nota-se um aumento de 115,8% e de 223,3% na concentração do material

particulado na UFMT e na 13ª Brigada, respectivamente. Essas variações

provavelmente estão ligadas às condições meteorológicas do período. Uma das

condições de maior influência é a precipitação pluviométrica, e como observada na

Figura 16, no período precedente às amostragens referentes a julho houve um

histórico de chuvas, apresentando 1005,4 mm de precipitação acumulada, resultando

assim em concentrações mais baixas em relação às amostras de setembro, que não

apresentou incidência de chuva até o dia das amostragens, propiciando o acúmulo de

partículas na atmosfera.

Figura 16 - Precipitação acumulada mensal em Cuiabá - MT, de janeiro a 26 de setembro de 2012.

Fonte: Adaptado de Instituto Nacional de Meteorologia - INMET, 2012.

Observa-se também que os valores obtidos na UFMT são superiores aos da 13ª

Brigada, um fator que pode explicar estes resultados é o fluxo de carros, que na

UFMT é notadamente maior, o que contribui diretamente para esse aumento por

55

meio da emissão veicular devido à combustão e, indiretamente por meio da

ressuspensão de partículas do solo, porém como a variação na concentração do

material particulado foi maior na 13ª Brigada, pode-se concluir que o fator de maior

influência na cidade de Cuiabá é a queima de biomassa e não a emissão veicular,

visto que no período da segunda amostragem houve intensa queimada acompanhada

de baixa incidência de chuva, e que a circulação de carros não variou muito em

ambos os locais.

Resultados de avaliações similares realizadas em outras cidades do Brasil são

apresentados na Tabela 8, por meio da média geométrica por sítio de amostragem

que apresentou as maiores concentrações de PTS, a título de comparação.

Tabela 8 - Concentrações médias máximas de PTS em algumas cidades brasileiras

Local Conc. máx

(μg/m³)

Período de

amostragem Referência

São Carlos/SP 142 1997 - 2000 Celli (2003)

Ouro Preto/MG 285 2000 - 2002 Magalhães (2010)

São Paulo/SP 150 2002 CETESB (2003)

Cubatão/SP 486 2002 CETESB (2003)

Volta Redonda/RJ 295 2007 FEEMA (2007)

Rio de Janeiro/RJ 150 2007 Paulino et al. (2007)

A maior concentração obtida em Cuiabá (306,09 μg/m³) ficou abaixo apenas do

resultado apresentado na cidade de Cubatão/SP (centro industrial responsável pelas

maiores emissões de poluentes atmosféricos do Brasil), já a segunda maior (235,95

μg/m³) apresenta um resultado melhor quando comparado às cidades de Ouro

Preto/MG e Volta Redonda/RJ.

As concentrações obtidas em Cuiabá em setembro ultrapassaram o limite

estabelecido pelo CONAMA para o padrão secundário (150 μg/m³), sendo que a

maior superou também o limite do padrão primário (240 μg/m³).

Desta forma, fica evidente a má qualidade do ar na cidade no período de seca,

resultando em efeitos adversos à vida em seu conjunto, comprometendo o conforto

ambiental e bem estar da população, bem como sua saúde, propiciando o

agravamento dos casos de doenças do sistema respiratório.

56

4.4 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR DO MATERIAL PARTICULADO

Para a determinação elementar do material particulado foram produzidas curvas

de calibração dos elementos químicos Al, Ba, Ca, Cu, Fe e Zn, porém apenas os

elementos Al, Cu e Fe apresentaram curvas satisfatórias, o que pode ser explicado

pelo fato de o filtro utilizado conter impurezas de fabricação, que não comprometem

a quantificação de material particulado, porém prejudicam algumas análises

quantitativas por não ser o mais adequado para este fim. E como as concentrações

dos elementos Ba, Ca e Zn obtidas nos filtros limpos (branco) eram próximas as

apresentadas pelos padrões (faixa estipulada de acordo com uma análise prévia das

amostras), alguns sinais de intensidades podem ter sido mascarados, comprometendo

as análises. Assim, a determinação da concentração por meio de curva de calibração

foi utilizada apenas para os elementos Al, Cu e Fe.

Pela rotina Quali-Quant FP do software do equipamento foram detectados e

quantificados 10 elementos químicos, as concentrações obtidas para cada amostra

estão apresentadas na Tabela 9.

Tabela 9 - Concentrações elementares do material particulado obtidas pela rotina

Quali-Quanti FP

Concentração (µg/cm²)

Elemento Amostra 1 (UFMT)

Amostra 2 (13ª Brigada)

Amostra 3 (UFMT)

Amostra 4 (13ª Brigada)

Al 25,60 12,00 27,90 37,60

S 3,21 2,91 4,10 3,84

Cl 1,05 0,64 0,70 0,36

K 12,20 9,69 11,10 14,00

Ca 6,80 - 13,10 -

Fe 64,60 26,80 70,70 80,30

Cu 1,72 0,50 1,50 1,42

Zn 23,30 18,50 24,60 23,70

Sr 1,38 1,40 1,83 1,57

Ba 10,60 14,20 8,80 9,30

57

Na Tabela 10 são apresentadas as concentrações obtidas pelos dois métodos,

Quali-Quanti FP e curva de calibração (referência), para os elementos AL, Cu e Fe.

Tabela 10 - Comparação das concentrações obtidas para os elemementos Al,

Cu e Fe pelos métodos Quali-Quanti FP e curva de calibração

Concentração (µg/cm²)

Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra4

Elemento Q-Q FP Curva Q-Q FP Curva Q-Q FP Curva Q-Q FP Curva

Al 25,60 74,09 12,00 36,96 27,90 116,48 37,60 119,68

Fe 64,60 69,69 26,80 22,42 70,70 66,62 80,30 81,56

Cu 1,72 2,02 0,50 0,66 1,50 1,34 1,42 1,73

Comparando os resultados obtidos pelos dois métodos, tem-se que o erro médio

para a determinação pelo método Quali-Quanti FP em relação ao calculado por curva

de calibração para esses elementos é de -69,40%, 4,19% e -11,51% para o Al, Fe e

Cu respectivamente.

Um erro maior para o elemento Al já era esperado pelo fato do limite de

detecção para elementos de número atômico menores de 13 (Al) serem afetados por

um baixo rendimento de fluorescência e outras limitações, como a absorção dos raios

X característicos pelo ar contido entre a amostra e o detector e pela própria amostra,

o que explica o erro negativo. Em relação aos elementos de maior número atômico,

Fe (26) e Cu (29), embora o Cu possua número atômico superior ao do Fe, o erro

apresentado para ele, em módulo, foi maior, isso pode ter ocorrido por ele estar em

pequena quantidade, o que facilita o aumento do erro. Todavia, ainda apresentando

um erro de apenas uma ordem de grandeza, como no caso do Fe, o que demonstra

que para elementos maiores o método Quali-Quanti FP é satisfatório na determinação

da concentração elementar do material particulado.

Elementos como o Al, Si, Ti, Fe e Ca são típicos da ressuspensão do solo. Já

elementos como o Zn, Ni, Cr, Mn e S são provenientes por emissões industriais.

Partículas procedentes de emissão veicular apresentam maior abundância de

partículas de fuligem (Black Carbon - BC), Co, Cu, Pb e V. E os maiores

responsáveis por emissões de queima agrícola são o BC, K e Cl (CASTANHO 1999;

58

MATSUMOTO, 2001; MIRANDA et al., 2002; LARA et al., 2005; POZZA, 2005;

MELO JUNIOR, 2010). Nas amostras de Cuiabá, nota-se que os elementos com

maior concentração são o Al e Fe (abundantes no solo da região), além do Ca em

menor quantidade, e do Si que embora não quantificado devido ao seu alto teor no

filtro limpo, esteve presente quase que na totalidade das amostras, elementos estes

associados principalmente a ressuspensão de solo, como é o caso de partículas

oriundas de queimadas, onde sempre são identificadas partículas de solo, devido à

convecção gerada pelo processo de queima (KAUFFMAN et al., 1994; ROSASCO

et al., 2011). Há também a presença, em menor proporção, de elementos típicos das

emissões industriais e veiculares como o Zn, S e Cu. E os provenientes da queima de

biomassa K e Cl, além do BC que não foi quantificado, mas aparece nas análises

morfológicas.

Dentre os elementos identificados, dois apresentam relevância toxicológica à

saúde humana, o Al e o Cu (ATSDR, 2011), podendo causar de efeitos agudos a

crônicos dependendo da concentração e tempo de exposição. Vale ressaltar que, de

todos os elementos quantificados, o Al apresentou a maior concentração em todas as

amostras, e que o tempo de exposição da população cuiabana é alto, chegando a

atingir semanas de poluição atmosférica em níveis críticos, o que agrava a situação

na cidade. Além disso, há ainda a presença de BC, que possui natureza adsortiva,

podendo compreender compostos carcinogênicos e diversas espécies tóxicas,

representando desta forma, grande perigo à saúde pública.

59

4.5 CARACTERIZAÇÃO MORFOLÓGICA E QUÍMICA DO MATERIAL

PARTICULADO

A escolha das partículas presentes em cada filtro foi feita de forma aleatória,

sendo selecionadas as que formavam algum tipo de conglomerado com aspectos e

composições químicas características.

A análise dos filtros revelou uma grande variedade de partículas, tanto de origem

do solo, quanto de outras origens, como o BC. E por meio das semelhanças

morfológicas, foram classificadas em quatro grupos: aglomerados, chapas, cilíndricas

e esféricas.

A título de comparação foi realizada a varredura de um filtro de fibra de vidro

limpo, como referência (Figura 17), e outra de um filtro contendo resíduo

atmosférico (Figura 18).

Figura 17 - Imagem de um filtro limpo. Figura 18 - Imagem de um filtro contendo

resíduo atmosférico (coletado na UFMT no dia

11/07/2012).

Nas Figuras 19 e 20 são apresentados os espectros de raios X realizados no filtro

limpo e no contendo resíduo atmosférico.

60

0 2 4 6 8

0

10

20

30

40

50

60

70

Mg

Na

CaK

C

Al

0

Si

Ta

xa

de

co

nta

ge

m (

cp

s)

Energia (keV)

Figura 19 - Espectro de raios X do filtro limpo.

0 2 4 6 8

0

10

20

30

40

F

ClS

C

0

NaMg

Al

FeK

Ca

Si

Ta

xa

de

co

nta

ge

m (

cp

s)

Energia (keV)

Figura 20 - Espectro de raios X do filtro contendo resíduo atmosférico.

Nota-se que o maior constituinte do filtro limpo é o Si, por se tratar de material

de fibra de vidro, o que compromete as análises quantitativas para esse elemento por

mascarar os sinais das amostras, sendo difícil a distinção do que é filtro e o que é

amostra, motivo pelo qual não foi realizada a sua quantificação, embora a presença

dele nas amostras coletadas tenha sido confirmada.

61

4.5.1 Aglomerados

Em geral, esse tipo de partícula apresentou uma morfologia de superfície rugosa

com grande área específica e formas irregulares, apresentando-se de forma

majoritária nas amostras de Cuiabá. Nas Figuras 21, 22, 23, 24, 25 e 26 são

apresentadas algumas delas.

Figura 21 - Coletado na 13ª Brigada (amostra 4)


Figura 23 - Coletado na UFMT (amostra 3)



Figura 26 - Conjunto de aglomerados coletado

na UFMT (amostra 1)

62

Na Figura 27 é apresentado o espectro de raios X obtido na análise da partícula

da Figura 26.

0 2 4 6 8

0

10

20

30

40

50

60

70

C

Na FeK

0

Al

SiT

axa

de

co

nta

ge

m (

cp

s)

Energia (keV)

Figura 27 - Espectro de raios X da partícula mostrada na Figura 26.

Nessas partículas foram detectados principalmente os elementos Al, Si, Fe e K.

Rosasco (2011) e Micic et al. (2003) apresentaram partículas de morfologia e

composição química semelhantes como sendo de origem crostal, como poeira, solos

e partículas minerais ressuspensas do solo ou transportadas pelos ventos de regiões

remotas, como é o caso de partículas oriundas de queimadas devido à convecção

gerada pelo processo de queima, fato este evidenciado pela presença de K. Em geral,

partículas com essa composição não apresentam grandes riscos a saúde e ao

ambiente.

Porém, além dos elementos mencionados, também foram encontrados nessas

partículas, em menor quantidade, C, Na, Ca, Zn, Cu, Mg, S e Cl, indicadores, na sua

maioria, de emissões industriais e veiculares. E, de acordo com o Atlas desenvolvido

por Micic et al. (2003) partículas com morfologia como as apresentadas nas Figuras

21 e 25, que mostram uma estrutura conglomerada de pequenas esferas que formam

agrupamentos em cadeias, com tamanho na faixa de 10-50 nm por esfera, refere-se às

partículas de BC típicas de motores de combustão interna. Partículas estas que

63

podem compreender compostos policíclicos aromáticos carcinogênicos e diversos

tipos de metais, dependendo do tipo de combustível, tornando-se de grande perigo

para a saúde, pois podem penetrar no trato respiratório alocando-se nos alvéolos

pulmonares (ROSASCO, 2011).

Fora a presença do potássio e do cloro que são associados a queima de biomassa,

outro fator coerente para a presença de partículas dessa origem, é a ocorrência de

partículas maiores, que são características de processos de combustão com pressão e

temperaturas menos elevadas, típicas de queimadas.

4.5.2 Esféricas

Também foram encontradas partículas com morfologia esférica (Figuras 28, 29,

30, 31 e 32), porém com uma frequência menor em relação às outras.

Figura 28 - Coletada na UFMT (amostra 3)

Figura 29 - Conjunto de esfera coletado na 13a Brigada (amostra 4)



64

Figura 32 - Coletada na 13a Brigada (amostra 4)

Na Figura 33 é demonstrado o espectro de raios X da esfera apresentada na

Figura 28.

0 2 4 6 8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Si

0

Ta

xa

de

co

nta

ge

m (

cp

s)

Energia (keV)

C

Figura 33 - Espectro de raios X realizado na partícula apresentada na Figura 28.

As análises com EDS realizadas nas partículas esféricas indicaram a presença

principalmente de C. Entretanto algumas partículas apresentaram em pequenas

contagens Si, Na, Al, Fe, Ca, S, e K. Essas partículas de morfologia esférica e ricas

65

em carbono são basicamente reconhecidas como fuligem ou Black carbon

(WEINBRUCH et al., 2002; MICIC et al., 2003; PÓSFAI et al., 2003).

Seguindo a classificação de Micic et al. (2003), elas podem ainda ser

subclassificadas de acordo com a sua origem. Partículas perfeitamente esféricas

(Figuras 28 e 29) referem-se a cinzas voláteis originárias de fontes industriais, elas

podem apresentar-se em formas bem definidas e amorfas ou com finas partículas de

fuligem absorvidas em sua superfície. De acordo com Micic et al. (2003), elas são

identificadas como misturas de partículas carbonáceas e aluminossilicatos (composto

de alumínio, silício e oxigênio) associados a algum outro metal, normalmente o Fe.

A presença de enxofre nessas partículas confirma sua origem industrial.

Já as partículas de superfície mais irregular (Figuras 30 e 31) referem-se às

partículas de BC típicas de motores de combustão interna. Nessas partículas foram

encontrados elementos como Al, Na e Si, tais partículas podem estar associadas a

algum processo físico que gerou aderência a partículas de solo.

E partículas como a demonstrada na Figura 32, são típicas de fuligem gerada por

queima de biomassa. Esse tipo de partícula é altamente porosa e, em geral, de maior

tamanho, mantendo a semelhança estrutural do material de origem (ROSASCO et

al., 2011). Nessas partículas foram detectados elementos como o Si, Al e Fe,

associados principalmente a material de solo em suspensão, que podem estar

relacionados ao movimento de convecção gerado pelo processo de queima.

O BC, em geral, é um particulado inerte na atmosfera, porém, devido à sua

porosidade e natureza adsortiva, atua como superfície ativa de algumas reações

químicas heterogêneas, podendo estar saturado com espécies tóxicas ou

carcinogênicas (ROSASCO et al., 2011). Desta forma, podendo representar perigo à

saúde pública.

66

4.5.3 Chapa

Foram classificadas como chapas as partículas com superfície lisa, compacta e

aspecto translúcido, como pode ser observado nas Figuras 34, 35, 36, 37, 38 e 39.


Figura 35 - Encontrada na UFMT (amostra 1)

Figura 36 - Encontrada na 13ª Brigada (amostra 4)

Figura 37 – Coletada na 13a Brigada (amostra 4)


Figura 39 - Conjunto de chapas encontrado na

13ª Brigada (amostra 2)

67

Na Figura 40 é apresentado o espectro de raios X realizado na partícula da

Figura 36.

0 2 4 6 8

0

5

10

15

20

25

30

35

F

C

0

Al

K

Fe

Ta

xa

de

co

nta

ge

m (

cp

s)

Energia (keV)

Si


Nas partículas classificadas como chapa os principais elementos encontrados

foram Al, Si, K, C e Fe. No entanto também foram encontrados Na, Mg, S, e Ca,

além de elementos traços como Zn e Cu.

Desta forma, esse grupo mostrou uma combinação de partículas, tanto de origem

crostal, quanto de fontes industriais e veiculares, e como apresentou uma maior

frequência de K em relação aos outros grupos, sugere forte influência de queimadas,

fator reforçado pela presença de C e Cl. No estudo realizado por Rosasco et at.

(2011), partículas semelhantes em composição e morfologia também foram relatadas

e só apareceram no período em que a ocorrência de queimadas eram mais evidentes.

4.5.4 Cilíndricas

Foram identificadas ainda partículas com morfologia cilíndrica de formato

longilíneo (Figuras 41, 42, 43, 44, 45 e 46).

68







Na Figura 47 é apresentado o espectro de raios X característico desta morfologia,

realizado na partícula da Figura 43.

69

0 2 4 6 8

0

10

20

30

40

50

60

C

0

Al

ClFe

K

SiT

axa

de

co

nta

ge

m (

cp

s)

Energia (keV)


Nas partículas caracterizadas como cilíndrica os elementos majoritários

encontrados foram C, Al, Si, K, Fe e Cl. Embora constituídas também por Na, Mg e

Ca.

Os elementos majoritários sugerem forte influência tanto de queimadas,

apresentando C, K e Cl em altas contagens, quanto de ressuspensão do solo (Si, Al e

Fe). Este tipo de morfologia não foi relatado em outros trabalhos, o que leva a crer

que é específica da região.

De uma forma geral, as partículas mais ocorrentes na cidade de Cuiabá foram

devido à ressuspensão do solo e a queimadas, como era esperado em consequência

do período de realização do estudo. Como o material particulado apresentou uma

composição diversa, pode-se concluir que ele é bastante propício a adsorver outras

substâncias provenientes de processos adicionais, tais como o de combustão veicular

e industrial, caso comprovado por estudo realizado por Billet (2007) que mostrou que

o MP é altamente adsorvente a produtos químicos dependendo das condições

70

externas a ele, o que pode resultar em um aumento significativo aos riscos

apresentados à saúde.

Associando isso ao tipo de morfologia das partículas, poderia se pensar que

quanto maior sua área específica, maior seria o risco apresentado à saúde, que,

portanto as partículas classificadas como aglomerados seriam mais prejudiciais que

as chapas, por exemplo. Porém é errado afirmar isto sem a realização de estudos

aprofundados para cada tipo morfológico em relação a sua reatividade e afinidade

por certo tipo de “contaminante”. Desta forma, pouco se pode dizer em relação a

qual tipo morfológico apresenta maior risco a saúde. Porém, a morfologia e

composição das partículas possibilitou encontrar as possíveis fontes de emissões dos

poluentes.

71

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

Em Cuiabá os níveis de poluentes, no período de queimada, atingiram índices

críticos, apresentando concentrações acima do estabelecido pela Resolução

CONAMA no 03/1990, o que afeta diretamente a saúde e o bem-estar da população,

facilitando o agravamento dos casos de problemas respiratórios, principalmente de

infecções das vias aéreas inferiores, devido à má qualidade do ar.

Além das altas concentrações de material particulado, foram encontradas na sua

composição, substâncias de relevância toxicológica à saúde humana, que podem

causar de efeitos agudos a crônicos dependendo da concentração e tempo de

exposição, que no caso da população cuiabana é alto, chegando a atingir semanas de

poluição atmosférica em níveis críticos, o que agrava ainda mais a situação na

cidade, representando desta forma, grande perigo à saúde pública.

Esses altos índices são também resultados da forte influência das emissões

vindas do norte do estado, região responsável pelos maiores números de focos de

queimadas, além dos focos no perímetro urbano e entorno periférico da capital.

Assim, para que haja uma real diminuição das emissões no estado, além do

conhecimento em relação à situação atual da cidade, é preciso uma integração de

instrumentos de monitoramento e controle como legislação ambiental, fiscalização

efetiva, urbanização planejada, aplicação de formas sustentáveis de exploração

econômica da região, além da conscientização e sensibilização da sociedade em

relação aos problemas causados pelas queimadas à saúde da população e ao meio

ambiente.

Em relação à caracterização do material particulado encontrado na cidade, os

elementos predominantes foram Al, Si, Fe e K, todos característicos do solo (com

exceção do K que é típico da queima de biomassa) e que podem ser emitidos por

meio de queimadas e ressuspendidos por movimentações. Os outros elementos

encontrados, exceto o Ca que também é característico do solo e vinculado a liberação

de óxidos por meio das queimadas, são típicos de atividades antropogênicas, tais

como emissões veiculares e industriais.

A técnica de Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia se mostrou

eficiente na determinação da concentração elementar do material particulado,

72

possibilitando a determinação de 10 elementos químicos com número atômico

compreendido entre 13 (Al) e 56 (Ba), embora apresentando restrições para

elementos menores devido ao fato do limite de detecção para elementos de baixo

número atômico serem afetados por um rendimento inferior de fluorescência e pela

absorção dos raios X característicos pelo ar contido entre a amostra e o detector, e

pela própria amostra.

As imagens obtidas por MEV/EDS possibilitaram identificar a morfologia e a

composição química das partículas existentes no material particulado, permitindo a

classificação das mesmas em quatro grupos: aglomerados, esféricas, cilíndricas e

chapas. Além de possibilitar a identificação das prováveis fontes de emissões desses

poluentes.

Desta forma, o uso da técnica de EDXRF aliada a de MEV/EDS possibilitou a

caracterização química do material particulado suspenso na baixa atmosfera da

cidade de Cuiabá. Com isso, além da pesquisa mostrar seu pioneirismo na capital

mato-grossense, o presente trabalho possibilitou também uma abordagem sobre a

questão da poluição atmosférica na cidade, permitindo a criação de uma base de

dados tanto da sua situação atual, quanto da caracterização do seu material

particulado atmosférico.

Para trabalhos futuros fica a sugestão da continuidade do monitoramento da

qualidade do ar na cidade de Cuiabá em períodos distintos, ou seja, para o período de

queimada e não-queimada, verificando desta forma as possíveis variações da

composição e das concentrações elementares e do material particulado, assim como a

identificação das fontes poluidoras e sua magnitude.

Sugere-se também a utilização de outras técnicas de caracterização que ofereçam

informação quantitativa complementar ou maior sensibilidade que a técnica de

EDXRF para elementos de menor número atômico. Além da utilização de outros

meios coletores, visto que o filtro utilizado contem impurezas de fabricação que

comprometem algumas análises quantitativas.

73

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