Ácidos dicarboxílicos no MP2,5 em Manaus: fontes e quantificação
O material particulado fino (MP2,5) é formado por diversos compostos químicos, cuja maior fração mássica são compostos de carbono orgânico. Dentre estes, os ácidos dicarboxílicos (DCA) se destacam pois possuem a capacidade de alterar a densidade dos núcleos de condensação de nuvens e os índices de r...
| Autor principal: | Fernandes, Karenn Silveira |
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| Outros Autores: | http://lattes.cnpq.br/0349230960928052, https://orcid.org/0000-0002-8753-8609 |
| Grau: | Tese |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Amazonas
2021
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oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-85572021-11-27T05:03:38Z Ácidos dicarboxílicos no MP2,5 em Manaus: fontes e quantificação Dicarboxylic acid in PM2.5 in Manaus: sources and quantification Fernandes, Karenn Silveira Machado, Cristine de Mello Dias http://lattes.cnpq.br/0349230960928052 http://lattes.cnpq.br/6320037184956604 Bataglion, Giovana Anceski http://lattes.cnpq.br/2165700724098948 Wiedemann, Larissa Silveira Moreira http://lattes.cnpq.br/9502116548842890 Barbosa, Cybelli Gonçalves Gregório http://lattes.cnpq.br/0270161624191189 https://orcid.org/0000-0002-8753-8609 Queima de biomassa Carbono orgânico Índice pluviométrico Cromatografia gasosa acoplada Aerossol orgânico CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA Material particulado fino Ácidos dicarboxílicos Manaus Formação secundária Complexos metal-oxalato O material particulado fino (MP2,5) é formado por diversos compostos químicos, cuja maior fração mássica são compostos de carbono orgânico. Dentre estes, os ácidos dicarboxílicos (DCA) se destacam pois possuem a capacidade de alterar a densidade dos núcleos de condensação de nuvens e os índices de radiação e pluviométrico. Contudo, pouco se conhece sobre eles no MP2,5 em Manaus. Nesse sentido, analisou-se os DCA (C2-C9) presentes no MP2,5 coletado em filtros de quartzo durante a estação seca de 2017 e 2018, nos períodos diurno e noturno em Manaus, utilizando cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massas (GC-MS). Analisou-se também os metais (ICP), íons solúveis (IC), black carbon (BC)(Reflectância) e levoglucosano (LEV)(GC-MS) presentes no filtro, para estudo de fontes e formação. Os DCA estiveram em maior concentração no período noturno, sendo a noite/2017 o período com maior concentração. Em ordem decrescente, os compostos majoritários nos dois anos foram C2>C3>C4. O C2 esteve em maior concentração no período noturno. A ocorrência de regressão linear entre o C2 e demais ácidos (C3-C9) a noite, indicou a ocorrência de formação secundária noturna em fase aquosa, mostrando que a atmosfera está ativa mesmo no escuro. Diferença de valores da razão NH4+/SO42- entre os anos indicou uma provável diferença de acidez nas partículas. O MP2,5 noturno/2018 foi o que teve o maior valor da razão apontando para partículas levemente mais básicas. Esta variação pode ter ocasionado menores concentrações de DCA na noite/2018. A formação secundária dos DCA foi uma das principais fontes de DCA para a partícula. Dentre as fontes primárias, observou-se a influência da queima de combustíveis fósseis e demais fontes associadas (BC como marcador) em ambos os anos, com destaque para o MP2,5 coletado em 2017. Outra fonte primária foi a queima de biomassa (indicada pelo LEV), com destaque para o MP2,5 de 2018, devido a obtenção de regressão linear positiva entre a concentração de C9 e o número de focos de queimada na região metropolitana de Manaus (R2: 0,720), assim como valores de regressão linear entre a concentração total de DCA e LEV (R2: 0,353) apenas para esse ano. Evidências estatísticas e químicas da influência da formação de complexos Fe-oxalato e Cu-oxalato foram obtidas em ambos os anos, entretanto com maior força para o MP2,5 coletado em 2018. A maior presença desses complexos em 2018, pode ter influenciado na concentração de sulfato na partículas e consequentemente na diferença de acidez do aerossol observada entre os períodos estudados. Portanto, foi possível conhecer a composição orgânica em termos de DCA das partículas coletadas em Manaus, observar a interação desse aerossol orgânico com os metais dissolvidos na partícula e com íons solúveis, assim como a relação dos DCA e as fontes primárias de partículas em ambiente urbano relacionados à queima (combustível fóssil e biomassa). Os DCA coletados na cidade de Manaus foram amplamente influenciados pela queima de combustíveis fósseis, com alterações na composição, formação e grau de acidez quando este aerossol orgânico esteve sob uma maior influência da queima de biomassa observada em 2018. The fine particulate material (PM2.5) is formed by several chemical compounds, whose largest mass fraction is composed of organic carbon. Among these, dicarboxylic acids (DCA) stand out because they can change the density of cloud condensation nuclei and the radiation and rainfall indices. However, little is known about them in PM2.5 in Manaus. In this sense, we analyzed the DCA (C2-C9) present in PM2.5 collected on quartz filters during the dry season of 2017 and 2018, in the day and night periods in Manaus, using gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS). It was also analyzed the metals (ICP-OES), soluble ions (CI), black carbon (BC) (Reflectance), and levoglucosan (LEV) (GC-MS) present in the filter, to study sources and formation. The DCA was in greater concentration at night, with the night/2017 being the period with the greatest concentration. In descending order, the majority of compounds in the two years were C2>C3>C4. C2 was more concentrated at night. The occurrence of the linear regression between C2 and other acids (C3-C9) at night indicated the occurrence of nocturnal secondary formation in the aqueous phase, showing that the atmosphere is active even in the dark. Differences in the NH4+/SO42- ratio between the years indicated a probable difference in acidity in the particles. The PM2.5 night/2018 was the one with the highest ratio value pointing to slightly more basic particles. This variation may have caused lower concentrations of DCA at night/2018. The secondary formation of DCA was one of the main sources of DCA for the particle. Among the primary sources, there was the influence of burning fossil fuels and other associated sources (BC as a marker) in both years, with emphasis on PM2.5 collected in 2017. Another primary source was biomass burning (indicated by LEV), with emphasis on PM2.5 of 2018, due to the achievement of a positive linear regression between the concentration of C9 and the number of fire outbreaks in the metropolitan region of Manaus (R2: 0.720), as well as linear regression values between the total concentration of DCA and LEV (R2: 0.353) only for that year. Statistical and chemical evidence of the influence of the formation of Fe-oxalate and Cu-oxalate complexes were obtained in both years, however with greater strength for PM2.5 collected in 2018. The more significant presence of these complexes in 2018 may have influenced the sulfate concentration in the particles and, consequently, the difference in the acidity of the aerosol observed between the periods studied. Therefore, it was possible to know the organic composition in terms of DCA of particles collected in Manaus and observe the interaction of this organic aerosol with dissolved metals in the particle and with soluble ions, as well as the relationship of DCA and primary sources of particles in an urban environment related to burning (fossil fuel and biomass). The DCA collected in Manaus were influenced mainly by fossil burning, with changes in composition, formation, and degree of acidity when this organic aerosol was under a greater influence of biomass burning observed in 2018. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq 2021-11-26T22:42:10Z 2021-10-27 Tese FERNANDES, Karenn Silveira. Ácidos dicarboxílicos no MP2,5 em Manaus: fontes e quantificação. 2021. 120 f. Tese (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2021. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8557 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Exatas Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Química |
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O material particulado fino (MP2,5) é formado por diversos compostos químicos, cuja maior fração mássica são compostos de carbono orgânico. Dentre estes, os ácidos dicarboxílicos (DCA) se destacam pois possuem a capacidade de alterar a densidade dos núcleos de condensação de nuvens e os índices de radiação e pluviométrico. Contudo, pouco se conhece sobre eles no MP2,5 em Manaus. Nesse sentido, analisou-se os DCA (C2-C9) presentes no MP2,5 coletado em filtros de quartzo durante a estação seca de 2017 e 2018, nos períodos diurno e noturno em Manaus, utilizando cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massas (GC-MS). Analisou-se também os metais (ICP), íons solúveis (IC), black carbon (BC)(Reflectância) e levoglucosano (LEV)(GC-MS) presentes no filtro, para estudo de fontes e formação. Os DCA estiveram em maior concentração no período noturno, sendo a noite/2017 o período com maior concentração. Em ordem decrescente, os compostos majoritários nos dois anos foram C2>C3>C4. O C2 esteve em maior concentração no período noturno. A ocorrência de regressão linear entre o C2 e demais ácidos (C3-C9) a noite, indicou a ocorrência de formação secundária noturna em fase aquosa, mostrando que a atmosfera está ativa mesmo no escuro. Diferença de valores da razão NH4+/SO42- entre os anos indicou uma provável diferença de acidez nas partículas. O MP2,5 noturno/2018 foi o que teve o maior valor da razão apontando para partículas levemente mais básicas. Esta variação pode ter ocasionado menores concentrações de DCA na noite/2018. A formação secundária dos DCA foi uma das principais fontes de DCA para a partícula. Dentre as fontes primárias, observou-se a influência da queima de combustíveis fósseis e demais fontes associadas (BC como marcador) em ambos os anos, com destaque para o MP2,5 coletado em 2017. Outra fonte primária foi a queima de biomassa (indicada pelo LEV), com destaque para o MP2,5 de 2018, devido a obtenção de regressão linear positiva entre a concentração de C9 e o número de focos de queimada na região metropolitana de Manaus (R2: 0,720), assim como valores de regressão linear entre a concentração total de DCA e LEV (R2: 0,353) apenas para esse ano. Evidências estatísticas e químicas da influência da formação de complexos Fe-oxalato e Cu-oxalato foram obtidas em ambos os anos, entretanto com maior força para o MP2,5 coletado em 2018. A maior presença desses complexos em 2018, pode ter influenciado na concentração de sulfato na partículas e consequentemente na diferença de acidez do aerossol observada entre os períodos estudados. Portanto, foi possível conhecer a composição orgânica em termos de DCA das partículas coletadas em Manaus, observar a interação desse aerossol orgânico com os metais dissolvidos na partícula e com íons solúveis, assim como a relação dos DCA e as fontes primárias de partículas em ambiente urbano relacionados à queima (combustível fóssil e biomassa). Os DCA coletados na cidade de Manaus foram amplamente influenciados pela queima de combustíveis fósseis, com alterações na composição, formação e grau de acidez quando este aerossol orgânico esteve sob uma maior influência da queima de biomassa observada em 2018. |
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