Otimização de um mecanismo fotoquímico para a simulação da atmosfera urbana brasileira

Abstract

Recebido em 29/6/98; aceito em 30/6/99 OPTIMIZATION OF A PHOTOCHEMICAL MECHANISM FOR BRAZILIAN URBAN AIR QUALITY SIMULATION.A photochemical reaction mechanism for the description of air quality in Brazilian urban regions is described and evaluated by comparison with chamber experiments. The mechanism was developed for use in ozone modeling and application of control strategies. The oxidation of ethanol and methyl-ter-butyl-ether is also considered. Using this chemical model, a trajectory simulation of Brazil Avenue, Rio de Janeiro, was performed. The model predicts that ozone should reach a maximum of 22.4 ppb at 14:57 h. This value is in good agreement with the experimental measurements of 22.5 ppb for 14:00 h and 22.3 ppb for 15:00 h. Keywords: photochemical model; urban air pollution; trajectory modeling. ARTIGO INTRODUÇÃOSabe-se que a formação de ozônio e outros oxidantes na troposfera é uma conseqüência das reações entre os óxidos de nitrogênio (NO x ) e as espécies orgânicas presentes na atmosfera, devido às emissões naturais e antropogênicas. Um dos maiores desafios da química atmosférica é a identificação e previsão da concentração destes poluentes secundários, principalmente ozônio, O 3 , em função das condições meteorológicas e geográficas e das emissões em um determinado local. Os poluentes primários (óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos, etc.), em ambientes urbanos, são emitidos principalmente como conseqüência das atividades humanas associadas à produção e utilização de energia. Para uma descrição apropriada dos poluentes secundários, formados por reações químicas destes poluentes primários, é necessário considerar tanto os processos químicos como os processos físicos de emissão, transporte, diluição, deposição e mistura. O custo computacional envolvido na simulação deste tipo de processo é muito alto, de modo que a pesquisa de modelos mais simples, que forneçam resultados de boa qualidade com um custo computacional relativamente reduzido, se torna um grande desafio.A descrição detalhada dos processos químicos requer a consideração de todas as espécies químicas e reações envolvidas. Estudos desenvolvidos pela U.S. EPA (Agência de Proteção Ambiental dos EUA) em vinte e nove cidades, durante o perí-odo 1984 -1988, permitiram identificar mais de 200 compostos orgânicos voláteis (COVs) na atmosfera urbana 1,2 . A descrição das propriedades reais (reatividade, concentração, etc.) de cada composto participante do modelo obriga a consideração explí-cita de cada um deles e com isto os processos químicos que envolvem tais espécies precisam ser explicados de forma detalhada. O modelo proposto, portanto, torna-se complexo e, conseqüentemente, sua solução numérica, assim como a interpretação dos resultados, torna-se difícil. Muitos dos trabalhos de simulação têm como objetivo principal predizer os efeitos das emissões sobre a qualidade do ar. Nesses casos, é possível fornecer uma resposta apropriada usando modelos condensados, incluindo geralmente de 30 a 50 espécies e uma faixa de 100 a 150 reações químicas. ...

Use and Application of Photochemical Modeling to Predict the Formation of Tropospheric Ozone

“…17 Secondary pollutants are formed in the atmosphere as a result of hydrolysis, oxidation and/or photochemical oxidation. 18 The pollutants that are often found in the atmosphere include carbon monoxide (CO), NO x , SO x , PM, VOC, O 3 and several greenhouse gases (GHGs), such as carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O), chlorofluorocarbons (CFCs) and nitric acid (HNO 3 ).…”

“…21 In addition, many variables can influence the increase or decrease in the concentration of tropospheric ozone, such as: weather, geography and emissions in a given location. 17 The basic chemistry for the ozone formation is described in equations 1 to 3. Photodissociation of NO 2 su light λ < 0 nm) is the only significant anthropogenic source of O 3 in photochemical smog:…”

“…Using these results, it is possible to obtain the ozone isopleths, which are given as a function of the curves of the same concentration of ozone in relation to the concentrations of NO X and VOC in a given environment. 17 The OZIPR model can be described as an air column that covers the studied area up to the atmospheric mixing layer, such as a box with a movable lid, which is a function of the height of the mixing layer during the day (Figure 3). The entire box is considered to be perfectly homogeneous and moves along the wind path without horizontal expansion.…”

Emissões De Álcool Não Queimado E Poluentes Legislados De Veículo Leve Com Gasolina A22, A85 E Ehr.

“…A formação de ozônio e outros oxidantes na troposfera é uma consequência das reações entre os óxidos de nitrogênio (NO x ) e as espécies orgânicas presentes na atmosfera, dentre elas os compostos orgânicos voláteis (COV) na presença de radiação ultravioleta [3].…”

“…Arbilla e Oliveira [3] estudaram uma forma de otimização de um mecanismo fotoquímico para a simulação da atmosfera urbana brasileira. Teceram considerações a respeito dos processos para formação do ozônio e outros oxidantes na troposfera e aplicaram um modelo, comparando com resultados reais, na cidade do Rio de Janeiro.…”