Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos no ar ambiente de um túnel rodoviário

Abstract

A presente dissertação, teve como objectivo principal, avaliar a composição em hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), nas partículas do aerossol interior de um túnel rodoviário da cidade de Lisboa. Nesse sentido, realizou-se uma campanha de amostragens no túnel do Marquês, em Outubro de 2008, abrangendo dias da semana com diferenças nos fluxos de tráfego automóvel e perfazendo um total de seis dias de colheitas. As partículas foram recolhidas sobre filtros de fibra de quartzo, recorrendo a amostradores de caudal elevado equipados com um impactor em cascata, o qual permitiu a separação do aerossol colectado em quatro fracções de tamanhos: PM0.5; PM0.5-1; PM1-2.5 e PM2.5-10. Foram instalados dois amostradores no meio do túnel, junto de vias em que a circulação automóvel se fazia em sentidos opostos, tendo sido operados durante duas horas por dia, nos períodos de maior intensidade de tráfego: 8h00 às 10h00 (sentido descendente) e 17h00 às 19h00 (sentido ascendente). Após a amostragem, a massa de partículas acumulada foi quantificada por gravimetria. Seguiu-se a extracção em Soxhlet da componente orgânica, o fraccionamento em diferentes classes de compostos, e a análise dos PAHs por cromatografia gasosa com espectrometria de massa (GC-MS). Os resultados mostraram que, em média, as partículas mais finas (PM0,5) contribuíram com 52% para a massa total do aerossol recolhido, enquanto as mais grosseiras (PM2.5-10) contribuíram com apenas 20%. As concentrações mássicas médias obtidas durante a semana foram superiores às do fim de semana e os níveis no sentido ascendente também se revelaram quase sempre superiores aos do sentido oposto, em linha, respectivamente, com a variação semanal da intensidade do tráfego automóvel e com o esforço exigido aos veículos quando circulam contra ou a favor da força da gravidade. As concentrações médias de partículas do tipo PM10 no interior do túnel mostraram ainda ser cerca de 16 vezes superiores às encontradas em períodos homólogos no exterior do túnel (estação de monitorização da qualidade do ar da Avenida da Liberdade). Os PAHs apresentaram-se maioritariamente associados à fracção mais fina do aerossol (concentração total mínima de 6 ng.m-3 em PM2,5-10 e máxima de 286 ng.m-3 em PM0,5), tendo, por conseguinte, uma origem primária: as emissões frescas resultantes da queima de combustíveis fósseis pelos veículos automóveis. Os fenantrenos metil substituídos, apresentaram as concentrações mais elevadas, em qualquer das fracções do aerossol, enquanto os compostos mais voláteis, como o naftaleno, o aceftileno e o acenafteno mostraram ser os menos abundantes. As razões diagnóstico, utilizadas para identificar as fontes existentes no túnel, indicaram a presença de fontes derivadas de veículos automóveis e o predomínio das fontes diesel em relação às fontes a gasolina. Foi calculado o índice equivalente de carcinogenicidade, o qual revelou que os utentes do túnel, podem estar expostos a um risco acrescido de cancro, pelo que é necessário que se tomem medidas para o controlo das concentrações da matéria particulada e dos PAHs ou para a minimização da exposição ao ar interior do túnel.

ABSTRACT: The main purpose of this dissertation, was to evaluate the aerosol composition in terms of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) inside a road tunnel of the city of Lisbon. In this way, a sampling campaign was performed in the Marquês de Pombal tunnel, in October of 2008, enclosing days of the week with differences in vehicular traffic flows and fulfilling a total of six days of sample collection. The particles were concentrated on quartz fibre filters, using high volume samplers equipped with a cascade impactor, which permitted the separation of aerosol particles in four size fractions: PM0.5; PM0.5-1; PM1-2.5 and PM2.5-10. Two samplers were installed in the middle of the tunnel, in a place where the automobile circulation was done in opposite directions, having been operated during two hours per day, in the periods of bigger intensity of traffic: 8h00 to 10h00 (descending direction) and 17h00 to 19h00 (ascending direction). After sampling, the accumulated particle mass was quantified by gravimetry. This step was followed by Soxhlet extraction of the organic content, the separation in different types of compounds, and the analysis of PAHs by gaseous chromatography with mass spectrometry (GC-MS). The results revealed that, on average, fine particles (PM0,5) contributed with 52% for the total mass of sampled aerosol, while the coarse particles (PM2.5-10) gave a lower contribution (20%). The average mass concentrations obtained during the week were higher than those collected on the weekend, and the levels in the ascending direction were generally higher than those recorded in the opposite direction, in line with, respectively, the weekly variation of the traffic flow and with the effort required by vehicles when they circulate against or in favor of the force of gravity. The average concentrations of PM10 inside the tunnel were about 15 times higher than those found in homologous periods in the outside (monitoring station of air quality of the Avenue of Liberdade). The PAHs, were mostly associated with the fine aerosol fraction (total minimum concentration of 6 ng.m-3 in PM2,5-10 and maximum of 286 ng.m-3 in PM0,5), having, therefore, a primary origin: fresh emissions from fossil fuel burning by automobiles. The substituted metyl phenanthrenes showed the highest concentrations, in any of the aerosol fractions, while the most volatile compounds, such as napthalene, acenaphthylene and acenapthene showed to be less abundant. The diagnostic ratios, used to identify sources in the tunnel, indicated the presence of sources derived from automobile vehicles and the predominance of the diesel sources, instead of the gasoline sources. The equivalent carcinogenicity index was calculated and revealed that tunnel users suffer an increased cancer risk. Thus it is necessary to take measures for the control of particulate matter and PAHs concentrations or to minimize the exposure to tunnel indoor air.