Seasonal Evaluation of Aerosol and its Optical Properties in The East Zone of São Paulo

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v33i19.16957

Keywords:

Material particulado fino. Propriedades ópticas. São Paulo.

Abstract

In São Paulo the high concentrations of fine particulate matter (PM2.5) in the atmosphere are related to poor air quality and health problems. The present work aimed to study the MP2.5 and its optical properties in the East Zone of São Paulo City. Data were provided by CETESB air quality monitoring stations, and by a photometer belonging to the AERONET network (https://aeronet.gsfc.nasa.gov). The temporal variation of PM2.5, and the parameters Aerosol Optical Depth (AOD), Ångström exponent (AE) and Single Scattering Albedo (SSA), were analysed in the period between  2017 and 2021. The results showed that over the 5 years, the concentrations of the pollutant studied were above the CETESB daily air quality standard on 19 days, and above the World Health Organization (WHO) recommended value on 913 days.  The average concentration of PM2.5 for the period was 17.79 μg/m³. PM2.5 concentrations, as well as AE, AOD and SSA parameters, presented peaks in their values ​​during the dry season, due to unfavorable weather conditions, influenced by local sources and by aerosols from biomass burning. The results indicated the need for attention by the competent agencies to encourage new technologies and measures to minimize the emission of pollutants, especially in the East Zone of São Paulo, a densely populated region, with the presence of industries and high traffic roads.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Beatriz Macedo Ramos, Escola de Artes, Ciências e Humanidades - Universidade de São Paulo

Beatriz Macedo Ramos cursa Gestão Ambiental na Universidade de São Paulo. Aspirante à carreira acadêmica, ingressou na pesquisa em 2021, através do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica, para o qual desenvolvi o estudo “Avaliação sazonal do aerossol e suas propriedades ópticas na Zona Leste de São Paulo”. Atualmente tenho a pretensão de prosseguir como aluna pesquisadora e sigo motivada pelo desafio de poder contribuir para o avanço da ciência.

Regina Maura de Miranda, Escola de Artes, Ciências e Humanidades - Universidade de São Paulo

Possui graduação em Bacharelado em Física pela Universidade Estadual de Campinas (1994), mestrado em Geociências pela Universidade Estadual de Campinas (1997) e doutorado em Meteorologia pela Universidade de São Paulo (2001). Ainda pela USP realizou pós-doutorado na área de poluição atmosférica (2001-2003). De 2003 a 2005, trabalhou como pesquisadora na UNICAMP, em regime de pós-doutorado, também em poluição atmosférica. De junho de 2005 a abril de 2007 foi pesquisadora do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, área de radiação atmosférica. De maio de 2007 a junho de 2010 atuou como pesquisadora a nível de pós-doutoramento no IAG/USP. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Poluição Atmosférica, atuando principalmente nos seguintes temas: aerossol atmosférico, radiação atmosférica, meteorologia, caracterização físico-química e modelagem atmosférica. Atualmente é professora doutora na Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH) da Universidade de São Paulo, no curso de Gestão Ambiental e credenciada nos Programas de Pós Graduação em Sustentabilidade da EACH e também no Programa de Saúde Pública na Faculdade de Saúde Pública da USP, linha de pesquisa Saúde Ambiental.

References

ANDRADE, M. F., KUMAR, P., FREITAS, E. D. YNOUE, R. Y., MARTINS, J., MARTINS, L. D., NOGUEIRA, T., MARTINEZ, P. P., MIRANDA, R. M., ALBUQUERQUE, T., GONÇALVES, F. L. T., OYAMA, B., ZHANG, Y. 2017. Air quality in the megacity of São Paulo: Evolution over the last 30 years and future perspectives. Atmospheric Environment, 159, p. 66-82, 2017. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.03.051

BRITO, P. H. F., ARAÚJO, R. S., SILVA, G. M. M. Composição química do material particulado atmosférico: uma revisão de literatura. Revista Holos, v. 4, p. 62-74, 2018. https://doi.org/10.15628/holos.2018.4648

CASTANHO, A. D.A. Propriedades ópticas das partículas de aerossol e uma nova metodologia para a obtenção de profundidade óptica via satélite sobre São Paulo. Tese de Doutorado (Doutorado em Ciências) - Instituto de Física, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005.

CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Relatório da Qualidade do Ar no Estado de São Paulo - 2020. São Paulo: CETESB, 2021. Disponível em: <http://ar.cetesb.sp.gov.br/publicacoes-relatorios/>. Acesso em: jul. 2022.

CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Relatório da Qualidade do Ar no Estado de São Paulo - 2022. São Paulo: CETESB, 2023. Disponível em: <http://ar.cetesb.sp.gov.br/publicacoes-relatorios/>. Acesso em: set. 2023.

ECK, T. F., HOLBEN, B.N., DUBOVIK, O. et al. Columnar aerosol optical properties at AERONET sites in central eastern Asia and aerosol transport to the tropical mid-Pacific. Journal of Geophysal Research, v. 110, D06202, 2005. https://doi.org/10.1029/2004JD005274

HALLQUIST, M., WENGER, J.C., BALTENSPERGER, U., RUDICH, Y., SIMPSON, D., CLAEYS, M., DOMMEN, J., DONAHUE, N.M., GEORGE, C., GOLDSTEIN, A.H., HAMILTON, J.F., HERRMANN, H., HOFFMANN, T., IINUMA, Y., JANG, M., JENKIN, M.E., JIMENEZ, J.L., KIENDLER-SCHARR, A., MAENHAUT, W., MCFIGGANS, G., MENTEL, TH.F., MONOD, A., PRÉVÔT, A.S. H., SEINFELD, J.H., SURRATT, J.D., SZMIGIELSKI, R. AND WILDT, J. The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: Current and emerging issues. Atmospheric Chemistry and Physics, v. 9, p. 5155–5236, 2009. https://doi.org/10.5194/acp-9-5155-2009

HOLBEN, B.N., ECK, T.F., SLUTSKER, I., TANRE, D., BUIS, J.P., SETZER, A., VERMOTE, E., REAGAN, J.A., KAUFMAN, Y.J., NAKAJIMA, T., LAVENU, F., JANKOWIAK, I., SMIRNOV, A. AERONET—A federated instrument network and data archive for aerosol characterizations. Remote Sensing of Environment, v. 66, p. 1-16, 1998. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(98)00031-5

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo brasileiro de 2022. Disponível em: < https://censo2022.ibge.gov.br/ >. São Paulo: IBGE, 2022. Acesso em: set. 2023.

INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Portal Do Monitoramento De Queimadas E Incêndios, 2022. Disponível em: <http://www.dpi.inpe.br/proarco/bdqueimadas/>. Acesso em: ago. 2022.

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change. Special report: global warming of 1.5 °C. Cambridge University Press, Nova Iorque, 2018.

KAUFMAN, Y. J. et al. Smoke, clouds, and radiation-Brazil (SCAR-B) experiment. Journal of Geophysical Research, v. 103, p. 31.783-31.808, 1998. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/98JD02281/pdf

LEMES, M.C.R, REBOITA, M.S., CAPUCIN, B.C. Impactos das queimadas na Amazônia no tempo em São Paulo na tarde do dia 19 de agosto de 2019. Revista Brasileira de Geografia Física, v.13, n.3, p. 983-993, 2020. https://periodicos.ufpe.br/revistas/rbgfe

MAI, B., DENG, X., XIA, X., CHE, H., GUO, J., LIU, X.., & LING, C. Column-integrated aerosol optical properties of coarse-and fine-mode particles over the Pearl River Delta region in China. Science of the Total Environment, v. 622, p. 481-492, 2018. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.348

MARTIN, S.T., ARTAXO, P., MACHADO, L.A.T., MANZI, A.O., SOUZA, R.A.F., SCHUMACHER, C., WANG, J., ANDREAE, M.O., BARBOSA, H.M.J., FAN, J., FISCH, G., GOLDSTEIN, A.H., GUENTHER, A., JIMENEZ, J.L., PÖSCHL, U., SILVA DIAS, M.A., SMITH, J.N. AND WENDISCH, M. Introduction: observations and modeling of the Green Ocean Amazon (GoAmazon2014/5). Atmospheric Chemistry and Physics, v. 16, p. 4785–4797, 2016. https://doi.org/10.5194/acp-16-4785-2016

MATEOS, D., CACHORRO, V.E., TOLEDANO, C., et al. Columnar and surface aerosol load over the Iberian Peninsula establishing annual cycles, trends, and relationships in five geographical sectors. Science of the Total Environment, v. 518-519, p. 378-392, 2015. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.03.002

MIRANDA, R. M., ANDRADE, F. M., FORNARO, A., ASTOLFO, R., ANDRE, P. A., & SALDIVA, P. Urban air pollution: a representative survey of PM2.5 mass concentrations in six Brazilian cities. Air Quality, Atmosphere & Health, v.5, p. 63-77, 2012. https://doi.org/10.1007/s11869-010-0124-1

MIRANDA, R. M., LOPES, F., ROSÁRIO, N. É., YAMASOE, M. A., LANDULFO, E., & ANDRADE, F. M. The relationship between aerosol particles chemical composition and optical properties to identify the biomass burning contribution to fine particles concentration: a case study for São Paulo city, Brazil. Environmental Monitoring and Assessment, v.189, p. 1-15, 2017. https://doi.org/10.1007/s10661-016-5659-7

MOREIRA, G.A., ANDRADE, I.S., CACHEFFO, A., LOPES, F.J.S., YOSHIDA, A.C., GOMES, A.A., SILVA, J.J., LANDULFO, E. Influence of a biomass-burning event in PM2.5 Concentration and Air Quality: A Case Study in the Metropolitan Area of São Paulo. Sensors, v. 21, n. 2, p. 425, 2021. https://doi.org/10.3390/s21020425

OLIVEIRA, D. C. F. S. Propriedades ópticas de aerossóis na atmosfera de Natal/Brasil medidas por meio de um fotômetro solar da rede AERONET. 2019. 120f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.

OLIVEIRA, D. C. F. S., MONTILLA-ROSERO, E., LOPES, F. J. S., MORAIS, F. G., LANDULFO, E., HOELZEMANN, J. J. Aerosol properties in the atmosphere of Natal/Brazil measured by an AERONET Sun-photometer. Environmental Science and Pollution Research, v. 28, n. 8, p. 9806-9823, 2021. https://doi.org/10.1007/s11356-020-11373-z

PALÁCIOS, R.S., SALLO, F.S., MARQUES, J. B., SANTOS, A. C. A., MENEZES, J. A., BIUDES, M. S., & DE SOUZA NOGUEIRA, J. Variabilidade espaço-temporal da profundidade ótica de aerossóis em regiões de cerrado e Pantanal na região central do Brasil. Nativa, v.6, n.1, p. 56-65, 2018.

PALÁCIOS, R. S., ROTHMUND, L. D., SALLO, F. S., et al. Long-Term analysis of optical and radiative properties of aerosols in the Amazon Basin. Aerosol and Air Quality Research, Taiwan, v. 20, n. 1, p. 139-154, 2020. https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.04.0189

PÖSCHL, U., et al. Rainforest aerosols as biogenic nuclei of clouds and precipitation in the Amazon. Science, v. 329, n. 5998, p. 1513-1516, 2010. https://doi.org/10.1126/science.1191056

PRADO, N. V., & da COSTA COELHO, S. M. S. (2017). Estudo da variabilidade temporal da profundidade óptica do aerossol utilizando dados de sensoriamento remoto sobre a região de transição entre a floresta amazônica e o cerrado. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 32, p. 649-658, 2017. https://doi.org/10.1590/0102-7786324012

RODRIGUES, F. Análise da profundidade óptica do aerossol obtida a partir de distintas plataformas na região de Campo Grande/MS. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, São Paulo, 2016.

ROMERA, K. S., MUSIS, C. R., PALÁCIOS, R.S., CURADO, L. F. A., NOGUEIRA, J. S., MARQUES, J. B., & DUARTE, L. G. Variabilidade interanual das propriedades óticas de aerossóis em biomas distintos na Amazônia Legal. Revista Brasileira de Climatologia, v. 25, 2019. http://dx.doi.org/10.5380/abclima.v25i0.61621

ROSÁRIO, N. M. E do. Comparação de profundidades ópticas espectrais do aerossol obtidas para São Paulo a partir de um Multifilter Rotating Shadowband Radiometer e do fotômetro solar da AERONET. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Ciências) - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2006.

ROSSE, V.P., PEREIRA, J.N., BOARI, A., COSTA, G.V., RIBEIRO, J.P., VIEIRA-FILHO, M. São Paulo’s atmospheric pollution reduction and its social isolation effect, Brazil. Air Quality, Atmosphere & Health, p. 543-52, 2021. https://doi.org/10.1007/s11869-020-00959-8

SANTOS, F. S. D., PINTO, J. A., MACIEL, F. M., HORTA, F. S., ALBUQUERQUE, T. T. D. A., & ANDRADE, M. D. F. Avaliação da influência das condições meteorológicas na concentração de material particulado fino (MP 2,5) em Belo Horizonte, MG. Engenharia Sanitaria e Ambiental, v.24, p. 371-381, 2019.

SAYÃO, A. C. Estudo da variabilidade sazonal da profundidade óptica do aerossol em São Paulo a partir de radiômetros MFRSR. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Ciências) - Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2008.

SEINFELD, J.H., PANDIS, S.N. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change. 2ªed. John Wiley & Sons, Inc., Nova Iorque, 2006.

SILVA JÚNIOR, R.S., MARTILLI, A., SILVA, E.H.L. Efeito da urbanização sobre a dispersão de poluentes e formação de ilha de calor. Revista Brasileira de Climatologia, v. 27, 2020. https://doi.org/10.5380/abclima.v27i0.69398

TOLEDANO, C. O Climatología de los aerosoles mediante la caracterización de propiedades ópticas y masas de aire en la estación" el arenosillo" de la red aeronet. Tese de Doutorado (Doutorado em Ciências) - Departamento de Física Teórica, Atômica e Ótica, Universidade de Valladolid, Valladolid, 2005.

VALENZUELA, A., OLMO, F. J., LYAMANI, H., QUIRANTES, A., ALADOS- ARBOLEDAS, L. Aerosol properties retrieved from sky radiance at the Principal Plane for nonsphericalparticles. IV Reunión Española de Ciencia y Tecnología del Aerosol – RECTA 2010, p. C141-C147, 2010.

WANG, Q., et al. Modeling investigation of light-absorbing aerosols in the Amazon Basin during the wet season. Atmospheric Chemistry and Physics, v. 16, n. 22, p. 14775-14794, 2016. https://doi.org/10.5194/acp-16-14775-2016

WILLEKE, K., BARON, P.A. Aerosol Measurement: Principles, Techniques and Applications. John Wiley & Sons, 1993.

Downloads

Published

19/11/2023

How to Cite

Ramos, B. M., & Miranda, R. M. de. (2023). Seasonal Evaluation of Aerosol and its Optical Properties in The East Zone of São Paulo. Brazilian Journal of Climatology, 33(19), 438–464. https://doi.org/10.55761/abclima.v33i19.16957

Issue

Vol. 33 (2023)

Section

Artigos

License

A aprovação dos artigos implica a aceitação imediata e sem ônus de que a Revista Brasileira de Climatologia terá exclusividade na primeira publicação do artigo. Os autores continuarão, não obstante, a deter os direitos autorais. Os autores autorizam também que seus artigos sejam disponibilizados em todos os indexadores aos quais a revista está vinculada.

Os autores mantém seus direitos de publicação sem restrições

A Comissão Editorial não se responsabiliza pelos conceitos ou afirmações expressos nos trabalhos publicados, que são de inteira responsabilidade dos autores.

A Revista Brasileira de Climatologia oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o entendimento de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização do conhecimento e tende a produzir maior impacto dos artigos publicados. Os artigos publicados na revista são disponibilizados segundo a Licença Creative Commons CC-BY-NC 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/). Segundo essa licença é permitido acessar, distribuir e reutilizar os artigos para fins não comerciais desde que citados os autores e a fonte. Ao submeter artigos à Revista Brasileira de Climatologia, os autores concordam em tornar seus textos legalmente disponíveis segundo essa licença