Análise Da Relação Entre A Frota De Veículos Automotores Com A Concentração De Ozônio Troposférico Na Rmsp

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

ANDRÉIA SILVA CAIO BIZ MALASSISE DANIEL JOSÉ DA SILVA FERNANDO HENRIQUE GOMES ZUCATELLI

PROJETO DIRIGIDO BASES COMPUTACIONAIS

SANTO ANDRÉ 2009

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

ANDRÉIA SILVA CAIO BIZ MALASSISE DANIEL JOSÉ DA SILVA FERNANDO HENRIQUE GOMES ZUCATELLI

ANÁLISE DA RELAÇÃO ENTRE A FROTA DE VEÍCULOS AUTOMOTORES COM A CONCENTRAÇÃO DE OZÔNIO TROPOSFÉRICO NA RMSP

Trabalho apresentado como avaliação parcial da disciplina de Bases Computacionais do BC&T da UFABC.

Orientador: Profº Marcelo Bender Perotoni

SANTO ANDRÉ 2009

Sumário 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

INTRODUÇÃO..................................................................................................................3 OBJETIVOS.......................................................................................................................4 JUSTIFICATIVA ...............................................................................................................4 METODOLOGIA...............................................................................................................4 DADOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS.....................................................................5 CONCLUSÃO....................................................................................................................9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................10 ANEXOS ..........................................................................................................................11 8.1. Anexo 1 ....................................................................................................................11 8.2. Anexo 2 ....................................................................................................................13

1. INTRODUÇÃO A CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental) monitoria a qualidade do ar respirado no estado do São Paulo e publica relatórios anuais, nestes relatórios são apresentados os dados obtidos em suas estações de monitoramento de todo o estado. Em geral, a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) é a maior região poluidora, fato decorrente da sua urbanização e industrialização intensa. Dentre as fontes poluidoras, os veículos automotores são sempre destacados, ora por sua grande quantidade, ora por sua importância na transformação do modo de vida humano. Na RMSP são cerca de 2000 indústrias de alto potencial poluidor e da frota registrada de aproximadamente 8,4 milhões de veículos – ~6 milhões só na capital (Anexo 1). Essa frota representa cerca de 1/5 do total nacional. Saliente-se que o Brasil é o único país no mundo que conta com uma frota veicular que utiliza etanol em larga escala como combustível. Na frota atual da RMSP, os veículos movidos a etanol hidratado representam 11,4% e os movidos a gasolina (mistura 22% de etanol e 78% de gasolina), representam 61%. O álcool etílico, considerando suas formas anidra e hidratada, corresponde a 55,1% do combustível consumido. Os veículos do tipo “flex-fuel” (bi-combustível), lançados recentemente no mercado, correspondem a 10,1%, as motocicletas representam 12,1% e os veículos movidos a diesel representam 5,4% da frota. Deve-se também destacar que a frota da RMSP é bastante antiga, sendo que 49,5% desta são anteriores a 1997. Dentre os poluentes monitorados pelas estações, encontra-se o ozônio, importante na estratosfera onde forma uma camada protetora contra efeitos danosos da radiação ultravioleta do sol, mas tem efeitos tóxicos que causam complicações no sistema respiratório quando encontrado próximo da superfície (Anexo 2). O aumento dos níveis de ozônio (O3) nas regiões metropolitanas tem sido objeto de preocupação por parte das instituições ambientais em todo o mundo há vários anos, tanto pelas concentrações encontradas quanto pela dificuldade no controle de seus precursores. Na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), o ozônio ultrapassa frequentemente o padrão de qualidade do ar de 160 µg/m3 (82 ppb), estabelecido pela Lei Estadual 8.468, de 1976, e por diversas vezes supera o

4

valor de 200 µg/m3 (102 ppb), o que determina a qualidade do ar má. O ozônio na RMSP destaca-se, atualmente, como o poluente com maior número de ultrapassagens do padrão. O ozônio não é um poluente emitido diretamente pelas fontes (veículos automotores), mas, formado na atmosfera através da reação entre os compostos orgânicos voláteis (COV’s) e óxidos de nitrogênio (NOx) em presença de luz solar. A formação do ozônio na troposfera inicia-se pela fotólise do NO2, o produto desta reação, NO, reage rapidamente com O3 para regenerar o NO2. hν NO2  → NO + O •

(1.1)

O • + O2  → O3

(1.2)

O3 + NO  → NO2 + O2

(1.3)

Dessa maneira, o O3 mantém-se num estado estacionário que depende da velocidade de fotólise do NO2 e da razão [NO2]/[NO]. Assim, se nenhum outro processo convertesse NO em NO2 a concentração de ozônio não aumentaria significativamente. Sobre os óxidos de nitrogênio, NO e NO2, são lançados na atmosfera através de processos de combustão (veicular e industrial).

2. OBJETIVOS O objetivo do trabalho está em relacionar os dados da CETESB sobre o comportamento do ozônio, com o aumento da frota na RMSP.

3. JUSTIFICATIVA Os carros não produzem ozônio como subproduto da combustão, porém produzem óxidos de nitrogênio (NOx), que fazem parte do ciclo de produção do ozônio (O3) e do gás oxigênio (O2). É perceptível o aumento da frota de carros na RMSP e em todo o mundo, assim pretende-se evidenciar o aumento das ultrapassagens de ozônio na atmosfera com o aumento da frota de carros.

4. METODOLOGIA Os dados obtidos são da CETESB, companhia que monitora as condições ambientais, são coletados em diversas estações medidoras distribuídas pela RMSP. Estas estações coletam dados diariamente sobre diversos poluentes, dentre eles o

5

ozônio. Assim a CETESB possui um histórico sobre o comportamento o ozônio na RMSP ao longo dos anos. A regra utilizada para a coleta dos dados foi selecionar o número total de dias em que houve ultrapassagem do valor padrão de ozônio, que pela Lei Estadual 8.468 de 1976, é estabelecido em 160 µg/m3 (82ppb) Foram selecionadas as amostras de 1999 até 2007, conforme relatórios de 2006 a 2008 publicados pela CETESB. Quanto à frota de veículos na RSMP, os dados disponibilizados pelo DETRAN são de 1998 a 2008, pois relacionam o período de uma década. Estas amostras são significativas porque representam uma área (RMSP) de grande densidade populacional e grande desenvolvimento econômico e tecnológico. Os carros da cidade de São Paulo circulam por toda a região metropolitana e vice-versa, justificando a escolha dos dados utilizados.

5. DADOS E ANÁLISE DOS RESULTADOS A Tabela 1 apresenta o número de dias em que o padrão de qualidade do ar para o ozônio foi ultrapassado em cada mês dos últimos nove anos, para as estações da RMSP. Em 2007, o ozônio ultrapassou o padrão em 72 dias, considerando todas as estações que medem este poluente, o que representa 20% dos dias do ano. Até o ano de 2006, verificou-se que o número de dias de ultrapassagens diminuiu gradativamente, entretanto tornou a aumentar em 2007, quebrando uma sequência de reduções iniciada em 2003 e, atingindo apenas seis dias a menos que em 2003. Da comparação entre os meses, cabe destaque para março, outubro, por terem a maior quantidade histórica de ultrapassagens dos últimos nove anos. Tabela 1 – Ultrapassagens desde 1999 a 2007 [Relatórios de 2006 a 2008 adaptados].

6

Com relação à distribuição dos episódios durante os dias da semana, pode-se observar na análise da Figura 1, que não há diferenças significativas entre os dias úteis e finais de semana, ou seja, mesmo aos sábados e domingos, quando ocorre uma redução no tráfego urbano, e consequentemente na emissão de precursores, observou-se ainda um grande número de eventos.

3

Figura 1 – Total de ultrapassagens do padrão de ozônio (160 µg/m ) por dia da semana, na RMSP de mai/96 a dez/99. (CETESB 2000)

Na Figura 2 está o gráfico com o total de ultrapassagens de ozônio de 1999 a 2007. Ultrapassagens do ozônio

Ultrapassagens do ozônio

Dias com ultrapassagem

120 100 80 60 40 20 0 1998

1999

2000

2001

2002

2003 Ano

2004

2005

2006

2007

2008

Figura 2 – Nº de dias com ultrapassagens do ozônio de 1999 a 2007.

Analisando a série de ultrapassagens nos meses de cada ano, se obtém as curvas do gráfico da Figura 3.

7

Variação das ultrapassagens nos meses dos anos 25

1999 2000

Dias com ultrapassagens

20

2001

15 2002

10

2003 2004

5

2005

0 0

1

2

3

4

5

6

-5

7

8

9

10

11

12

13

Mês

2006 2007

Figura 3 – Dias com ultrapassagem por mês por ano.

Somando as ultrapassagens de cada mês, foi gerado o gráfico da Figura 4 que é mais fácil de visualizar que o da Figura 3. Histórico mensal de 1999 a 2007

Total

Polinômio (Total)

120

Dias com ultrapassagem

100 80 60 40 20 0 Jan

Fev

Mar

Abr

Mai

Jun

Jul

Ago

Set

Out

Nov

Dez

-20 6

5

4

3

2

y = 0,0168x - 0,6255x + 8,6966x - 55,634x + 163,53x - 203,26x + 156,86 2

R = 0,9559

Figura 4 – Total de dias com ultrapassagem por mês ao longo dos anos.

Na Figura 4 é possível visualizar a linha de tendência das ultrapassagens de ozônio em cada mês dentro do ano. Com os dados da frota disponibilizados pelo Detran (Anexo 1), foi gerado o gráfico da Figura 5.

8

Frota capital em milhões 6,50

Milhões

6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 1997

1999

2001

2003

2005

2007

2009

Ano

Frota capital em milhões

Figura 5 – Gráfico a partir dos dados do Anexo 1

Analisando o gráfico, nota-se o contínuo crescimento da frota até o ano de 2005, no ano de 2006 houve uma diminuição da frota, mas acompanhado de novo aumento nos anos seguintes. Para facilitar a visualização do comportamento das curvas de ultrapassagens do ozônio e da frota, seus gráficos foram inseridos no mesmo gráfico, para isso os valores da frota foram divididos por 105, sem influenciar no seu comportamento. Frota capital em centenas de milhares

Ultrapassagens do ozônio

120 110 100 90 80 70 60 50 40 1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Ano

Figura 6 – Sobreposição dos gráfico da Figura 2 com a Figura 5.

Usando o Excel® foi obtida a correlação de -0,678 entre os dados do gráfico da Figura 2 com os da Figura 5. O que significa pouca correlação entre os dados e no sentido oposto no qual quando um valor cresce o outro decresce (Figura 7).

Média de dias c om ultrapas s ag em de oz ônio

9

10 9 8 7 6 5 4 3 49

49

51

53

55

56

58

53

56

F rota de veículos em centenas de milhares Figura 7 – Correlação da frota e ultrapassagens de ozônio.

6. CONCLUSÃO Analisando os gráficos, foi possível perceber que, enquanto os níveis de concentração de ozônio decrescem de 1999 a 2007, o número de veículos automotores aumentou, entre 1998 e 2008. Isso pode ser explicado possivelmente devido à eficiência dos catalisadores instalados nos veículos nos últimos anos. E também relacionado às leis ambientais cada vez mais restritivas, que impuseram um maior controle na qualidade dos combustíveis. Além do fato de que, no Brasil, o uso de biocombustíveis (como o etanol), menos poluentes que os combustíveis fósseis (como a gasolina), têm se disseminado cada vez mais rápido. De acordo com os dados do relatório da CETESB de 2000 e comprovado pela Figura 4, a variação da concentração de ozônio está em função de fatores climáticos, sendo aumentada quando há maior propagação de calor na atmosfera (verão) e diminuída nos meses mais frios (inverno). Portanto, a correlação entre concentrações de ozônio na atmosfera e número de veículos automotores em circulação é pouco significativa.

10

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CETESB. Estudo do Comportamento do Ozônio na Região Metropolitana de São Paulo. São Paulo: CETESB, 2000. Disponível em: Acesso em 26.03.09 CETESB. Relatório de qualidade do ar no estado de São Paulo 2007 [recurso eletrônico]. São Paulo: CETESB, 2008. Disponível em: . Acesso em 27.03.09 CETESB. Relatório de qualidade do ar no estado de São Paulo 2006 [recurso eletrônico]. São Paulo: CETESB, 2007. Disponível em: . Acesso em 12.04.09 CETESB. Relatório de qualidade do ar no estado de São Paulo 2005 [recurso eletrônico]. São Paulo: CETESB, 2006. Disponível em: . Acesso em 12.04.09 ESTEVES, Gheisa R. T.; DA SILVA, Ennio P.; BARBOSA, Sonia R.C.S. Estimativa da Redução de Emissões na Região Metropolitana de São Paulo pela Introdução de Transportes Alternativos Limpos. Disponível em : . Acesso em 26.03.09 FROTA de veículos - DETRAN-SP. Disponível em: . Acesso em 12.04.09 RANGEL, M. C.; CARVALHO, M. F. A. Impacto dos catalisadores automotivos no controle da qualidade do ar. Quím. Nova [online]. 2003, vol.26, n.2, pp. 265-277. Disponível em: , acesso em 15.04.09

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8. ANEXOS 8.1.

Anexo 1

Dados do Detran sobre a frota do estado e da capital em Janeiro de cada ano. Tabela 2 – DETRAN Legenda: Coluna 1: ciclomoto, motoneta, motociclo, triciclo e quadriciclo Coluna 2: micro ônibus, camioneta, caminhonete, utilitário Coluna 3: automóvel Coluna 4: ônibus Coluna 5: caminhão Coluna 6: reboque e semi-reboque Coluna 7: outros

Janeiro 2008 1

2

3

4

5

6

7

Total

Capital

658.973

548.965

4.512.118

40.253

158.865

64.420

5.640

5.989.234

Estado

3.061.892

1.574.530

11.785.589

116.141

626.887

302.255

116.125

17.583.419

5

6

7

Total

Janeiro 2007 1

2

3

4

Capital

569.806

507.560

4.285.620

38.151

152.808

61.604

5.500

5.621.049

Estado

2.627.283

1.454.238

11.094.236

109.026

597.769

281.636

115.710

16.279.898

Janeiro 2006 1

2

3

4

5

6

7

Total

Capital

499.686

478.452

4.108.461

36.493

148.125

59.293

5.392

5.335.902

Estado

2.277.370

1.367.943

10.553.263

103.612

575.592

264.384

115.388

15.257.552

5

6

7

Total

Janeiro 2005 1

2

3

4

Capital

503.937

502.071

4.494.626

44.672

172.513

76.919

6.456

5.801.194

Estado

2.192.412

1.407.463

10.964.740

116.310

630.226

288.763

120.101

15.720.015

5

6

7

Total

Janeiro 2004 1

2

3

4

Capital

470.195

486.934

4.392.056

41.984

169.453

75.016

6.433

5.642.071

Estado

1.993.572

1.352.595

10.563.878

111.481

612.997

274.274

120.027

15.028.824

Janeiro 2003 1

2

3

4

5

6

7

Total

Capital

437.515

475.811

4.285.355

37.762

168.695

73.910

6.420

5.485.468

Estado

1.813.929

1.310.200

10.196.189

105.588

601.548

262.054

119.963

14.409.471

5

6

7

Total

Janeiro 2002 1

2

3

4

Capital

405.969

463.466

4.158.831

36.577

167.464

71.893

6.407

5.310.607

Estado

1.648.536

1.266.392

9.782.037

101.612

589.108

248.854

119.838

13.756.377

12

Janeiro 2001 1

2

3

4

5

6

7

Total

Capital

376.805

445.284

4.021.586

36.030

165.383

69.336

6.374

5.120.700

Estado

1.500.503

1.207.934

9.326.662

98.606

573.928

236.346

119.843

13.063.822

5

6

7

Total

Janeiro 2000 1

2

3

4

Capital

348.098

411.457

3.908.816

36.241

163.421

67.468

12.638

4.948.139

Estado

1.383.499

1.119.380

8.907.260

96.828

558.848

224.920

135.046

12.425.781

Janeiro 1999 1

2

3

4

5

6

7

Total

Capital

323.208

399.660

3.855.663

37.198

162.442

66.356

7.387

4.851.914

Estado

1.297.291

1.085.737

8.572.210

96.425

547.258

214.692

122.632

11.936.245

5

6

7

Total

Janeiro 1998 1

2

3

4

Capital

299.755

382.546

3.795.534

37.836

162.218

64.604

7.352

4.749.845

Estado

1.185.111

1.018.270

8.109.924

93.242

528.131

200.116

123.560

11.258.354

13

8.2.

Anexo 2

As complicações respiratórias provocadas pelo ozônio nas camadas baixa da atmosfera dependem da sua concentração, conforme a Tabela 3. Tabela 3 – Tabela com os valores de qualidade do ar e efeitos para o ser humano com o ozônio.

Qualidade do ar Índice(μg/m³)

O3(μg/m³)

Boa 0-50 0-80

Efeitos desprezíveis

Regular 51-100 >80 - 160

Pessoas com doenças respiratórias podem apresentar sintomas como tosse seca e cansaço

Inadequada Má 101-150 151-199 200-250 251-299 >160 e ≤180 >180 e <200 ≥200 e ≤400 >400 e <800 Pessoas com doenças Aumento dos Agravamento respiratórias, como sintomas significativo Agravamento de asma, e crianças respiratórios em dos sintomas sintomas têm crianças respiratórios os sintomas respiratórios. e pessoas com e dificuldade de agravados. Agravamento de doenças respirar População em doenças pulmonares, como na população em pulmonares, como geral pode asma. Aumento geral. asma, apresentar de Risco mortes e doença sintomas como sintomas prematuras pulmonar ardor nos olhos, respiratórios na de pessoas com obstrutiva crônica nariz e população em doenças garganta, tosse geral respiratórias seca e cansaço Fonte: CETESB 2008

Péssima ≥300 ≥800

Sérios riscos de manifestações de doenças respiratórias. Aumento de mortes prematuras de pessoas com doenças respiratórias