Desenvolvimento de amostrador passivo para óxidos de nitrogênio (NOx) na atmosfera

Abstract

Os efeitos da poluição atmosférica, sobre a saúde afetam a população de forma variável, dependendo principalmente do nível de concentração, do tipo de poluente e do tempo de exposição a esses poluentes. Conhecer sobre a poluição atmosférica é de fundamental importância para que medidas sejam tomadas em relação à prevenção e diminuição de riscos à saúde. Medidas de constituintes do ar podem ser feitas usando equipamentos automáticos, amostragens ativas, eficientes, mas de custo elevado, ou utilizando amostradores passivos, simples, de fácil operação, baixo custo, apresentando concentrações médias para períodos integrados de tempo. Amostradores passivos são dispositivos capazes de fixar gases ou vapores atmosféricos a uma taxa controlada por um processo físico, como difusão, sem envolver bombeamento artificial do ar. Entre as várias formas de nitrogênio presentes na atmosfera estão os óxidos nítrico (NO) e o dióxido (NO2), conhecidos como NOx, estes desempenham um importante papel em reações atmosféricas e podem causar danos a saúde da população e ao meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um amostrador passivo (AP) para óxidos de nitrogênio (NOx) na atmosfera, visando medi-los com baixo custo, e amplitude espacial, característica da amostragem passiva. O modelo do amostrador utilizado, construído no LAQUAM (Laboratório de Química Analítica Ambiental, do Departamento de Química Analítica do IQ/UFBA), é baseado em difusão molecular do gás através de uma camada estática de ar, sendo composto de um corpo cilíndrico de polietileno (12 mm de altura e 21 mm de diâmetro interno), com uma membrana de Teflon na entrada, protegida por tela de aço inox. Após o espaço de difusão, encontra-se um filtro de celulose Watman impregnado com uma solução de TEA (Trietanolamina) 10% + solução de PTIO (2-fenil-4,4,5,5-tetrametil imidazolina 3-oxido-1oxyl) 3%. Determinando em paralelo NO2, usando um outro AP, desenvolvido anteriormente no LAQUAM, o qual contém filtro impregnado com solução de TEA 10%, foi possível determinar também concentrações atmosféricas de NO, por subtração dos resultados dos dois APs (NOx e NO2). O NO2 fixado nos amostradores passivos foi extraído com 1,5 mL de água ultrapura em microtubo Eppendorf, seguido de centrifugação por 5 minutos (13.500 rpm) em microcentrifuga, e determinado por espectrofotometria molecular 540 nm pelo método de Griess-Saltzman. O APNOx foi testado quanto à concentração do reagente de impregnação e o tempo de exposição, sendo o período de exposição de 7 dias o que mostrou =-maior eficiência na amostragem passiva de NOx. Foram feitas exposições dos APs em diferentes bairros da cidade de Salvador, possibilitando o conhecimento da faixa de concentração dos óxidos de nitrogênio neste centro urbano (11 - 48 µg m-3 NOx). Estes resultados mostram médias em alguns locais e períodos ultrapassando o limite de 30 µg m-3 NOx, determinado pela União Europeia e Organização Mundial da Saúde. O padrão típico da distribuição dos óxidos de nitrogênio ao longo do dia na atmosfera de Salvador, resultado de medidas ativas contínuas, mostrou ser semelhante nos dois períodos (úmido e seco), resultante da combinação das emissões veiculares e da química atmosférica.

The effects of the air pollution on the health affect the population in a variable way, mainly depending on the level of concentration, type of pollutant and time of exposure to these pollutants. To know about the air pollution is of fundamental importance to take measures in relation to the prevention and reduction of health risks. Measurements of air constituents can be done using automatic equipments, efficient active samplings, but of high cost, or using passive samplers, simple, easy operation, low cost, presenting average concentrations for integrated time periods. Passive samplers are devices able to fix atmospheric gases or vapors at a controlled rate by a physical process, such as diffusion, without involving artificial pumping of the air. Among the various forms of nitrogen present in the atmosphere are nitric oxides (NO) and dioxide (NO2), known as NOx, which play an important role in atmospheric reactions and can cause damage to the health of the population and the environment.The objective of this work was to develop a passive sampler (AP) for nitrogen oxides (NOX) in the atmosphere, aiming to measure them at low cost, with spatial amplitude, characteristic of the passive sampling. The used model of the sampler, built in the LAQUAM (Laboratory of environmental Analytical Chemistry of the Analytical Chemistry Department of the IQ/UFBA), is based on molecular diffusion of the gas through a static air layer, composed of a polyethylene cylindrical body (12 mm high and 21 mm internal diameter), with a teflon membrane at the air inlet, protected by a stainless steel screen. After the diffusion path, a cellulose Watman filter impregnated with a solution containing 10% TEA (triethanolamine) + PTIO solution (2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl imidazoline 3-oxido-1-oxyl) 3%. Using in parallel another AP (for NO2), previously developed in the LAQUAM, which contains a filter impregnated with 10% TEA solution, it was possible to determine atmospheric concentrations of NO by subtraction of the results of the two APs (NOx and NO2). The NO2 fixed in the passive samplers was extracted with 1.5 mL of ultrapure water in an Eppendorf microtube, followed by centrifugation for 5 minutes (13,500 rpm) in microcentrifuge, and determined by 540 nm molecular spectrophotometry by the Griess-Saltzman method.The APNox was tested for the concentration of the impregnation reagent and for the exposure time, being 7-days the best exposure period, which showed greater efficiency for the passive NOx sampling. APs exposures were made in different districts of the Salvador city, making possible the knowledge of the concentration range of nitrogen oxides in this urban center (11 - 48 μg m-3 NOx). These results show averages at some sites and periods exceeding 30 μg m-3 NOx, limit determined by the European Union and World Health Organization. The typical pattern of the nitrogen oxides distribution throughout the day in the atmosphere of Salvador, determined with the active continuous measurements showed to be similar in both periods (humid and dry), resulting from the combination of the vehicle emissions and atmospheric chemistry