Caracterização da composição elementar de PM2.5 emitidas por veículos

Abstract

Esta dissertação tem como objetivo caracterizar a composição inorgânica de PM2.5 de exaustão emitidas por veículos representativos da frota portuguesa. Para alcançar este objetivo foram monitorizados oito veículos a gasolina e gasóleo recorrendo a ensaios em dinamómetro de chassis. As partículas foram recolhidas sobre filtros de fibra de quartzo através de um sistema de amostragem a volume constante. Foi adotada a metodologia ARTEMIS, para a simulação da condução em condições reais. Cada veículo testado realizou 3 ciclos de condução: estrada, para situações de tráfego fluido; urbano com partida a quente ou a frio para simulação da condução em cidades. Após a amostragem seguiram-se as análises químicas dos iões solúveis, por cromatografia iónica e dos elementos por Emissão Atómica por Plasma Induzido (ICP-AES) ou por Espectrometria de Massa por Plasma Induzido (ICP-AES). Os resultados mostraram que o sódio, o cálcio, o alumínio e o magnésio são os principais elementos das PM2.5 de exaustão. O sódio com fatores de emissão de 3907 ng.km-1 e 140810 ng.km-1, para os veículos a gasolina e a gasóleo, respetivamente, é o elemento maioritário. Os iões apresentaram na sua composição nitrato e fosfato. Os fatores de emissão obtidos indicaram que os automóveis a gasóleo emitem três a cinco vezes mais que os automóveis a gasolina. Comparando as emissões nos diferentes ciclos de condução verificou-se que as emissões em meio urbano foram superiores às de estrada, sendo três a quatro vezes maiores, nos automóveis gasolina e duas e três vezes nos automóveis a gasóleo. Esta diferença entre os ciclos deve-se essencialmente às elevadas emissões no ciclo urbano com motor a quente. A quantidade de material emitido, é ainda afetada pela idade das viaturas, visto serem os veículos de classes europeias inferiores, EURO 3, que registaram os maiores fatores de emissão.

The main purpose of this dissertation was to evaluate the inorganic composition of PM2.5, emitted by vehicles representative of the Portuguese fleet. To achieve this goal, exhaust samples from eight petrol and diesel vehicles, were collected in a chassis dynamometer facility. The particles were collected on quartz fiber filters, using a constant volume flow system. To simulate the real-word driving conditions, three ARTEMIS cycles were followed: road, to simulate a fluid traffic flow and urban with hot and cold starts, to simulate driving conditions in cities. Samples were analyzed for the water soluble ions, by ion chromatography, and for the elemental compounds, by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectometry (ICP-MS). The results revealed that sodium, calcium, aluminum and magnesium are the main elements in the PM2.5 from the exhaust emissions. Sodium, with emission factors of 3907 ng.km-1 and 140810 ng.km-1, for petrol and diesel vehicles, respectively, is the major element. The water soluble ions encompass in their composition sulfate and phosphate. The emission factors indicated that diesel vehicles emit three to five times more than petrol automobiles. By comparing the emissions for different cycles it was found that emissions under driving conditions in urban areas are higher than those found for road cycles, being three or four times higher, for petrol vehicles, and two or three times more, for diesel vehicles. This difference between cycles is mainly due to the high emissions for the urban cycle with hot startup. The amount of material emitted is affected by the vehicle age. The highest emissions factors were obtained for vehicles belonging to the oldest class (EURO 3).