Estudo da formação e dispersão de ozônio troposférico em áreas de atividade de processamento de carvão aplicando modelos numéricos

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo estudar a formação e a dispersão de ozônio, aplicando o modelo fotoquímico CIT, na Região de Candiota onde se encontra instalado o maior complexo termelétrico do Sul do país. Os campos meteorológicos necessários para a inicialização do modelo CIT foram obtidos através das simulações atmosféricas com o modelo RAMS (Regional Atmosferic Modeling System). Para a realização deste estudo foi construído um inventário de emissões de acordo com os fatores de emissão da AP- 42, EPA, considerando apenas compostos emitidos na queima do carvão. Como condições iniciais e de contorno do modelo fotoquímico foram utilizados os dados de qualidade do ar de SO2, NO2 e NO, obtidos das estações de monitoramento automático da região. As simulações fotoquímicas foram realizadas em uma grade computacional composta de 60 pontos em x e 30 pontos em y, com resolução de 5 km, centrada nas coordenadas da UTPM, em Candiota. Os períodos analisados neste trabalho compreenderam os dias 24 a 26 de janeiro de 2003 (verão) e de 10 a 12 de agosto de 2004 (inverno). As concentrações médias de ozônio simuladas no período de verão foram de 12,7, 71,6 e 23,5 ppbv, de 24 a 26/01/2003, respectivamente. Durante os dias 10 a 12/08/2004 as concentrações médias foram 15,51, 6,61 e 7,42 ppbv de O3, respectivamente. Com relação à dispersão das concentrações de ozônio, na região de Candiota, as mesmas distribuíram-se seguindo a influência dos ventos do quadrante Leste/Nordeste, deslocando as concentrações à Sudoeste da UTPM. De acordo com os resultados apresentados, os elevados níveis de concentração encontrados, principalmente, no período de verão são associados com as condições meteorológicas, como: altos valores de temperatura e concentração de vapor d água que influenciam diretamente a simulação fotoquímica, favorecendo a maior formação de ozônio. As altas concentrações simuladas encontraram-se distantes da fonte emissora, correspondendo ao tempo necessário de reação e mistura entre os precursores e, a produção de ozônio, devido a intensidade dos ventos simulados inferiores a 2,7 m s-1, favoreceu o transporte, mistura e acúmulo do ozônio, em regiões afastadas da fonte emissora.

The present work had as objective, the study of ozone formation and dispersion, applying a photochemical model CIT, on the Candiota region, where is located the South Brazil largest coal-fired power station. The necessary meteorological fields for the CIT model initialization were obtained through the atmospheric simulations with the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS). For the accomplishment of this study it was built an emissions inventory in accordance with the emission factors of AP 42, EPA, considering only composites emitted from the coal burning. As initial and contour conditions of the photochemical model, were used air quality data of SO2, NO2 and NO, gotten from automatic air quality station located inside the region. The photochemestries simulations were made in a composed computational grid of 60 points in x and 30 points in y, with 5 km resolution, centered in the UTPM coordinates, Candiota. The two analyzed periods, were from 24 to 26 January of 2003 and from 10 to 12 of August of 2003, summer and winter respectively. The average simulated ozone concentrations in the summer period were of 12,7, 71,6 and 23,5 ppbv, from 24 to 26/01/2003, respectively. During the winter, the average 3 days concentrations were 15,51, 6,61 and 7,42 ppbv of O3. About the ozone concentrations dispersion, in Candiota region, the same ones were distributed following the influence of the East/Northeast quadrant winds, moving the concentrations to the UTPM southwest. In accordance with the presented results, the elevated concentration levels found, mainly, in the period of summer, were associated to meteorological conditions, such as: high values of temperature and water vapor concentration, which has a photochemistric influence over the simulation, favoring a higher ozone formation. The highest concentration levels were found away from de emitting source, corresponding to the necessary of reaction and mixture time between the precursors and, the ozone production, due to the weak intensity of the simulated winds, what had favored the ozone transport, mix and accumulation, in areas away from the emitting source.