Resumo: Emissões e impacto sobre a qualidade do ar de PM e CN em Sapiranga, Rio Grande do Sul -Trabalho de Campo e Avaliação de Modelo em 2014 Elaborado por: Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler Prefeitura Municipal de Sapiranga Universidade Federal de Pelotas Centro Mario Molina Chile Instituto Meteorológico e Hidrológico da Suécia (SMHI) Agosto, 2015 Equipe de projeto e co-autores: • Cecilia Bennet e Lars Gidhagen (SMHI) • Márcio D’Avila Vargas, Flávio Wiegand e Ismael Luís Schneider (FEPAM) • Daniela Mengue Saft, Andrea Diana Oberherr, Fabiana Haubert e Cláudio Kreuning de Ávila (Prefeitura Municipal de Sapiranga) • Anderson Spohr Nedel, Marcelo Alonso e Glauber Mariano (UFPel) • Patricia Krecl (UTFPR) • Matías Tagle, Ximena Díaz e Pedro Oyola (Centro Mario Molina Chile) Contato: Lars Gidhagen ([email protected]) 2 1 Resumo Partículas atmosféricas de dimensões inaláveis, geralmente, quantificadas como a massa de partículas com um diâmetro inferior a 10 (PM10) ou 2.5 (PM2.5) micrômetros, têm sido associadas a efeitos na saúde das populações urbanas. Além do impacto na saúde, essas partículas incluem fuligem absorvidas pela luz – que de agora em diante chamaremos de carbono negro (CN), um importante poluente climático de curta duração (SLCP) que contribui para o aquecimento global. Suécia e Brasil assinaram um memorando de entendimento para cooperar nos campos da proteção do meio ambiente, mudanças climáticas e desenvolvimento sustentável. Neste contexto, o Instituto Meteorológico e Hidrológico da Suécia (SMHI) e Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler (FEPAM), deram início a uma cooperação técnica para avaliar as fontes de emissões de partículas e carbono negro nas cidades brasileiras. Este relatório documenta os resultados de um projeto-piloto com foco nas emissões de PM2.5 e CN na cidade de Sapiranga e o impacto dessas emissões nos níveis de poluição do ar. O projeto-piloto também recebeu um forte apoio e colaboração da Universidade Federal de Pelotas, Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Centro Mario Molina Chile e da Prefeitura Municipal de Sapiranga. Nós aplicamos uma abordagem integrada que combina o monitoramento dos níveis de poluição do ar, construindo um inventário de emissões relevantes, e modelando a dispersão de poluentes atmosféricos. A campanha de monitoramento foi realizada a partir de 31 julho a 29 agosto de 2014, em Sapiranga e incluiu a medição da composição química e as propriedades físicas das partículas finas em três estações fixas - uma no centro da cidade e as outras duas em áreas residenciais - e duas estações meteorológicas implantadas para registrar as condições meteorológicas. Em paralelo, elaborou-se um banco de dados de emissão. Avaliaram-se volumes de tráfego em estradas principais, através de contagens de tráfego e usando estatísticas de pedágios. Para quantificar a utilização de madeira de combustão residencial, realizou-se uma pesquisa entre todas as crianças em idade escolar da rede municipal de ensino. Um total de 7.876 responderam a um questionário sobre o uso de combustão de madeira em suas casas. As emissões de partículas das grandes fontes industriais e comerciais foram estimadas a partir de dados de atividade, providenciados por instituições locais e de fatores de emissão encontrados na literatura acadêmica. O modelo de dispersão foi realizado em três escalas: 1. Um modelo regional, que mostrou os níveis de partículas transportadas desde fontes externas a Sapiranga, principalmente as emissões urbanas da região metropolitana de Porto Alegre e das queimadas ao norte da cidade. 2. Um modelo em escala urbana, que simulou o impacto das fontes de emissão da mesma cidade de Sapiranga e das suas redondezas. 3. Um modelo de corredor urbano (Street Canyon), que foi usado para captar o impacto do tráfego no centro da cidade. 3 Resultados Os níveis de partículas finas em Sapiranga são comparáveis ou ligeiramente superiores aos encontrados em na região metropolitana de Porto Alegre. Não há valor-limite para partículas finas no Rio Grande do Sul, mas os níveis de PM2,5 médios anuais determinados em Sapiranga estão no valor-limite para a legislação São Paulo (20 ug / m3). Por isso, é extremamente importante identificar as principais fontes da poluição de partículas finas em Sapiranga. As medições e simulações mostram que o ar que chega em Sapiranga (background) é, em média ao longo de um ano, responsável por 65-70% da poluição dentro da cidade. Essas fontes externas à cidade de Sapiranga se localizam em especial nas áreas urbanizadas entre os municípios de Porto Alegre e Sapiranga, mas também há queimadas frequentes ao norte da cidade que geram significativa poluição por partículas, durante alguns momentos do ano. No centro Sapiranga (estação T), a combustão de madeira, usada em atividades comerciais/industriais, bem como, nas residências para aquecer e cozinhar, contribuem com cerca de 22% e o tráfego local, contribui para os restantes 9% do nível medido de PM2.5. Em algumas áreas residenciais, exemplificadas no bairro São Luiz, onde a estação L foi implantada, a combustão de madeira residencial (CMR) é a fonte dominante local para PM2.5 (contribuição de 25% a nível PM2.5 medida para CMR, de 32% para todas as fontes de combustão de madeira locais). A contribuição CMR é ainda mais acentuada no período de inverno; por exemplo, em agosto de 2014, subiu para 43% na estação L. A campanha de monitoramento móvel indica que as condições podem ser semelhantes em outras áreas residenciais de Sapiranga. As fortes variações espaciais e temporais no uso do CMR contribuem a gerar um amplo intervalo nas estimações de emissões de PM2.5 e CN (Tabela ES1) Tabela ES1. Uma estimativa das emissões médias anuais de PM2,5 e CN em Sapiranga para 2014 (toneladas/ ano) Fonte PM2.5 CN Relação de Observações CN/PM2.5 Olarias 20 1.4 7% Zona rural sul Produção de carvão vegetal 202 14.1 7% Zona rural norte Tráfego 12 7.8 65% Dentro da cidade Combustão de madeira residencial 4-26 0.3-1.8 7% Dentro da cidade Restaurantes 42 2.9 7% Dentro da cidade Indústrias 83 5.8 7% Dentro da cidade Total dentro da cidade 140-163 16-18 Total de Sapiranga: 363-385 32-34 4 Estimativa de contribuições de cada local estão ilustradas nas Figuras ES1.1 (PM2.5) e ES1.2 (CN). Os níveis médios anuais de CN são estimados entre 1,5 a 2,5 mg/m3, sendo o tráfego o maior contribuinte, embora CMR também contribui de forma significativa em áreas residenciais como em estação de L. Figura ES1.1 Contribuições estimadas de diferentes fontes de PM2.5 para o ano de 2014, de acordo com a análise integrada de monitor de dados e simulações de modelos. Média anual simulada para PM 2,5 foram de 18,6 g /m3 (estação T) e 19,7 ug /m3 (Estação L). Figura ES1.2 Contribuições estimadas de diferentes fontes CN para o ano de 2014, de acordo com a análise integrada de monitor de dados e simulações de modelos. Níveis anuais médios BC foram estimados para 2,3 ug / m3 a estação T e 1,8 µg/m3 a estação de L. 5 Recomendações Os principais objetivos com o projeto-piloto em Sapiranga foram estimar as emissões de partículas finas e carbono negro e determinar o impacto dessas emissões na qualidade do ar na cidade. Com base nesses resultados, há possibilidades para identificar ações e medidas que podem reduzir as emissões e os níveis de poluição. O relatório discute algumas áreas onde as ações podem contribuir para reduzir os níveis de poluição do ar em Sapiranga. 1. As ações na área da região metropolitana Porto Alegre: Como cerca de metade da poluição do ar em Sapiranga é causada por fontes vindas de Porto Alegre, Novo Hamburgo e outras áreas urbanizadas fora do município de Sapiranga, as ações que devem ser priorizadas no estado do Rio Grande do Sul, são a renovação da frota de veículos pesados a diesel, as fontes industriais menos poluentes, a indústria metalúrgica, especialmente, quanto à queima de resíduos e a queima de biomassa a céu aberto. 2. Fontes i ndustriais e comerciais em Sapiranga: Tanto a produção de carvão e tijolos (olarias), como os restaurantes, utilizam a combustão de madeira, que além de ser uma tecnologia bastante antiga, não obriga a limpeza das chaminés. A melhoria da operação, com maior eficiência energética, é a utilização de madeira seca, que poderia ter efeitos positivos sobre as emissões. E sempre que possível, deve ser incentivada uma mudança para combustíveis mais limpos. 3. Fontes residenciais: queima a céu aberto de resíduos e restos de podas e limpeza de jardim pode ser uma importante fonte de poluentes e deve ser minimizada. O uso de combustão de madeira para aquecer e cozinhar é bastante comum em muitas áreas residenciais. Ações para melhorar a operação destes usos, de maneira eficiente, a fim de reduzir a poluição de partículas na cidade, é a substituição da combustão de madeira por combustíveis mais limpos, como o gás e a eletricidade. 4. O tráfego rodoviário: O uso de veículos mais antigos, movidos a diesel, é conhecido por ser uma grande fonte de partículas e, especialmente, de carbono negro. Um veículo pesado novo emite cerca de 2% menos de partículas poluentes, em relação a um veículo antigo e a redução de emissões entre os veículos produzidos antes de ano de 1999, em comparação com os produzidos depois de 1999, é de pelo menos 50%. Se todos os veículos pesados de antes de 1999 forem substituídos por veículos a partir de 2000, a redução da emissão PM seria de 40% e se eles forem substituídos por veículos produzidos depois de 2012, a redução seria de 80%. 6 Agradecimentos Este projeto foi iniciado como uma atividade no âmbito do memorando de entendimento assinado entre os Ministérios sueco e brasileiro do Meio Ambiente, a fim de cooperar nas áreas de proteção ambiental, mudanças climáticas e desenvolvimento sustentável, A cooperação técnica tem sido alcançado com o apoio do Ministério sueco do Meio Ambiente, Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luiz Roessler (FEPAM), Universidade Federal de Pelotas, Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Centro Mario Molina Chile e Prefeitura Municipal de Sapiranga.