Publicação

Origem e composição da matéria orgânica presente nos aerossóis atmosféricos

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Os aerossóis atmosféricos são de grande interesse nos estudos do clima e importantes indicadores de poluição natural ou induzida pelas actividades antrópicas. Estudos recentes provaram que uma parte significativa da massa dos aerossóis atmosféricos pode ser atribuída a constituintes orgânicos. As dificuldades analíticas e a complexidade dos componentes presentes têm, contudo, limitado a obtenção de resultados esclarecedores. A presente dissertação tem como principal objectivo contribuir, através de trabalhos de campo, para um melhor conhecimento da composição orgânica dos aerossóis atmosféricos, considerando simultaneamente a contribuição primária de fontes biogénicas e antropogénicas e a formação secundária de produtos por oxidação de compostos orgânicos voláteis. Numa campanha de campo ocorrida em Agosto de 1996 simultaneamente em três localidades obtiveram-se filtros com partículas atmosféricas, empregando um amostrador de elevado caudal. Dois dos postos de colheita – Anadia e Tábua – situaram-se em áreas rurais florestadas. A terceira estação de amostragem localizou-se no campus da Universidade de Aveiro. No período entre 20 Julho e 12 Agosto de 1997 decorreu a segunda experiência de campo, a qual teve lugar numa floresta de Abies boressi na Grécia central e, em simultâneo, numa localidade rural próxima de Aveiro. Na Grécia colheram-se também amostras de aerossóis com fraccionamento por tamanhos recorrendo a um impactor em cascata. As amostras obtidas foram analisadas por uma técnica termo-óptica com o objectivo de determinar o seu conteúdo em carbono negro e carbono orgânico. A matéria orgânica particulada foi extraída com solventes e fraccionada numa coluna cromatográfica com sílica gel. As cinco classes de compostos orgânicos resultantes desta técnica preparativa foram analisadas por Cromatografia Gasosa – Espectrometria de Massa. As concentrações determinadas para a matéria orgânica extraível são inferiores no local de amostragem mais remoto, Tábua, possivelmente em resultado de processos de deposição seca e dispersão atmosférica na floresta. Em Aveiro registam-se níveis mais elevados de compostos orgânicos antropogénicos, em consonância com a maior representatividade das emissões urbanas nesta localidade relativamente a Anadia e Tábua. A detecção de mais de 1000 compostos orgânicos nas partículas atmosféricas da floresta grega torna esta estação de amostragem a que tipifica um maior número de constituintes quantificáveis. Em geral, a fracção da matéria orgânica identificável dos aerossóis da Grécia apresenta também concentrações mais elevadas do que as registadas nas outras regiões. A matéria orgânica é basicamente constituída por hidrocarbonetos alifáticos, ácidos, álcoois e cetonas, predominando os homólogos > C20 originários das ceras das plantas vasculares. Alguns constituintes considerados biomarcadores das fontes vegetais, tais como fitosteróis e compostos triterpénicos, representam outro grupo orgânico detectado nos aerossóis. Os compostos de natureza microbiológica (< C20) e os hidrocarbonetos pirogénicos ou petrogénicos completam a fracção orgânica maioritária nas partículas atmosféricas. Identificaram-se ainda vários produtos resultantes da foto-oxidação de compostos orgânicos voláteis emitidos pela vegetação ou de precursores antropogénicos, representando uma pequena fracção mássica da matéria orgânica cromatograficamente resolúvel (1-3%). Estes compostos secundários incluem derivados de alcanos, ácidos di- e monocarboxílicos, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos nitrogenados e diversos produtos da foto-oxidação de terpenos. Os ácidos pínico e pinónico, nopinona, pinonaldeído, pinanona, pinenol, trimetilnorpinanol, canfolaldeído, ácido canfolénico, canfanona, carenol, felandral, óxido de limoneno, sabinacetona, geranaldeído e óxido de cariofileno podem citar-se como exemplos de compostos secundários. Alguns destes produtos oxigenados foram anteriormente detectados em amostras de aerossóis obtidas em ensaios com terpenos emitidos pela vegetação e oxidantes atmosféricos, no interior de câmaras de reacção. À luz do conhecimento actual, crê-se que a identificação de muitos dos produtos mencionados tenha sido realizada pela primeira vez em aerossóis colhidos in situ. No relacionamento entre as várias fracções orgânicas e as respectivas fontes, verificou-se um domínio da componente atribuível às ceras vegetais, a qual representa 50 a 60% da matéria orgânica extraível dos aerossóis. Os constituintes petrogénicos e microbiológicos compreendem 20 a 60% e 25 a 30% da matéria orgânica, respectivamente. Os aerossóis apresentam concentrações de matéria orgânica mais elevadas para os tamanhos submicrométricos. A distribuição mássica dos compostos exibe uma moda para os diâmetros de partícula < 0,49 mm, confirmando a origem secundária dos produtos formados por mecanismos de nucleação/condensação a partir de precursores gasosos. A obtenção de outra moda nas distribuições dos compostos detectados em partículas com diâmetros entre 1 e 3 mm é provavelmente reflexo de fenómenos de condensação à superfície de aerossóis pré-existentes ou de processos mecânicos.
Autores principais:	Alves, Célia dos Anjos
Assunto:	Química da atmosfera - Teses de doutoramento Poluição ambiental Aerossóis - Poluição atmosférica Compostos orgânicos - Aspectos ambientais
Ano:	2001
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Aveiro
Idioma:	português
Origem:	RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro

Descrição
Resumo:	Os aerossóis atmosféricos são de grande interesse nos estudos do clima e importantes indicadores de poluição natural ou induzida pelas actividades antrópicas. Estudos recentes provaram que uma parte significativa da massa dos aerossóis atmosféricos pode ser atribuída a constituintes orgânicos. As dificuldades analíticas e a complexidade dos componentes presentes têm, contudo, limitado a obtenção de resultados esclarecedores. A presente dissertação tem como principal objectivo contribuir, através de trabalhos de campo, para um melhor conhecimento da composição orgânica dos aerossóis atmosféricos, considerando simultaneamente a contribuição primária de fontes biogénicas e antropogénicas e a formação secundária de produtos por oxidação de compostos orgânicos voláteis. Numa campanha de campo ocorrida em Agosto de 1996 simultaneamente em três localidades obtiveram-se filtros com partículas atmosféricas, empregando um amostrador de elevado caudal. Dois dos postos de colheita – Anadia e Tábua – situaram-se em áreas rurais florestadas. A terceira estação de amostragem localizou-se no campus da Universidade de Aveiro. No período entre 20 Julho e 12 Agosto de 1997 decorreu a segunda experiência de campo, a qual teve lugar numa floresta de Abies boressi na Grécia central e, em simultâneo, numa localidade rural próxima de Aveiro. Na Grécia colheram-se também amostras de aerossóis com fraccionamento por tamanhos recorrendo a um impactor em cascata. As amostras obtidas foram analisadas por uma técnica termo-óptica com o objectivo de determinar o seu conteúdo em carbono negro e carbono orgânico. A matéria orgânica particulada foi extraída com solventes e fraccionada numa coluna cromatográfica com sílica gel. As cinco classes de compostos orgânicos resultantes desta técnica preparativa foram analisadas por Cromatografia Gasosa – Espectrometria de Massa. As concentrações determinadas para a matéria orgânica extraível são inferiores no local de amostragem mais remoto, Tábua, possivelmente em resultado de processos de deposição seca e dispersão atmosférica na floresta. Em Aveiro registam-se níveis mais elevados de compostos orgânicos antropogénicos, em consonância com a maior representatividade das emissões urbanas nesta localidade relativamente a Anadia e Tábua. A detecção de mais de 1000 compostos orgânicos nas partículas atmosféricas da floresta grega torna esta estação de amostragem a que tipifica um maior número de constituintes quantificáveis. Em geral, a fracção da matéria orgânica identificável dos aerossóis da Grécia apresenta também concentrações mais elevadas do que as registadas nas outras regiões. A matéria orgânica é basicamente constituída por hidrocarbonetos alifáticos, ácidos, álcoois e cetonas, predominando os homólogos > C20 originários das ceras das plantas vasculares. Alguns constituintes considerados biomarcadores das fontes vegetais, tais como fitosteróis e compostos triterpénicos, representam outro grupo orgânico detectado nos aerossóis. Os compostos de natureza microbiológica (< C20) e os hidrocarbonetos pirogénicos ou petrogénicos completam a fracção orgânica maioritária nas partículas atmosféricas. Identificaram-se ainda vários produtos resultantes da foto-oxidação de compostos orgânicos voláteis emitidos pela vegetação ou de precursores antropogénicos, representando uma pequena fracção mássica da matéria orgânica cromatograficamente resolúvel (1-3%). Estes compostos secundários incluem derivados de alcanos, ácidos di- e monocarboxílicos, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos nitrogenados e diversos produtos da foto-oxidação de terpenos. Os ácidos pínico e pinónico, nopinona, pinonaldeído, pinanona, pinenol, trimetilnorpinanol, canfolaldeído, ácido canfolénico, canfanona, carenol, felandral, óxido de limoneno, sabinacetona, geranaldeído e óxido de cariofileno podem citar-se como exemplos de compostos secundários. Alguns destes produtos oxigenados foram anteriormente detectados em amostras de aerossóis obtidas em ensaios com terpenos emitidos pela vegetação e oxidantes atmosféricos, no interior de câmaras de reacção. À luz do conhecimento actual, crê-se que a identificação de muitos dos produtos mencionados tenha sido realizada pela primeira vez em aerossóis colhidos in situ. No relacionamento entre as várias fracções orgânicas e as respectivas fontes, verificou-se um domínio da componente atribuível às ceras vegetais, a qual representa 50 a 60% da matéria orgânica extraível dos aerossóis. Os constituintes petrogénicos e microbiológicos compreendem 20 a 60% e 25 a 30% da matéria orgânica, respectivamente. Os aerossóis apresentam concentrações de matéria orgânica mais elevadas para os tamanhos submicrométricos. A distribuição mássica dos compostos exibe uma moda para os diâmetros de partícula < 0,49 mm, confirmando a origem secundária dos produtos formados por mecanismos de nucleação/condensação a partir de precursores gasosos. A obtenção de outra moda nas distribuições dos compostos detectados em partículas com diâmetros entre 1 e 3 mm é provavelmente reflexo de fenómenos de condensação à superfície de aerossóis pré-existentes ou de processos mecânicos.