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Desenvolvimento de sistema automatizado para coleta e determinação de espécies solúveis no aerossol atmosférico e estudos preliminares sobre mecanismo de reações químicas e fotoquímicas em fase gasosa utilizando câmara de simulação ambiental fotoirradiada

Processo: 09/10708-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2009
Vigência (Término): 30 de setembro de 2010
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
Pesquisador responsável:Ivano Gebhardt Rolf Gutz
Beneficiário:Lucia Helena Gomes Coelho
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Química atmosférica   Automação   Eletroforese capilar

Resumo

A região metropolitana de São Paulo (RMSP) apresenta sérios problemas de poluição atmosférica, com singularidades decorrentes do uso expressivo de etanol comburente na sua imensa frota veicular e da alta insolação, com elevada formação de ozônio no verão e má dispersão de poluentes no inverno [1]. As atividades antropogênicas, ao lado das fontes naturais, têm forte interação com a atmosfera, alterando a composição da fase gasosa e do material particulado (MP) que, por sua vez, influencia na formação de nuvens. A composição química do MP presente no ar depende das taxas de emissão e deposição (fortemente influenciada pelo tamanho das partículas) e dos processos físico-químicos que ocorrem na própria atmosfera, como nucleação e crescimento de partículas, interações gás/partícula, formação/evaporação de nuvens. A análise das espécies presentes no MP é feita, via de regra, de forma não contínua, compreendendo as etapas de coleta (com ou sem discriminação do tamanho) em campo ou estações de monitoramento com posterior determinação analítica em laboratórios centralizados. A amostragem contínua ou intermitente de MP com determinação in situ da composição apresenta as vantagens de prover respostas imediatas ou com atraso pequeno - importante para implementação de ações emergenciais ou corretivas - bem como melhor resolução no tempo, além de minimizar perdas e contaminação no transporte, manuseio e preservação das amostras. A combinação da cromatografia de íons (IC), técnica aplicada rotineiramente à determinação das espécies iônicas na fase líquida da atmosfera, com um amostrador baseado na impactação do aerossol num filme líquido conhecido como Particle-Into-Liquid-Sampler (PILS) [2], possibilitou a coleta, injeção e determinação rápida da fração solúvel. O amostrador, disponível comercialmente, tem custo elevado e a ele deve ser somado o de dois cromatógrafos dedicados para compor o sistema, que tem considerável porte e consumo de insumos e energia. No presente projeto aproveita-se a experiência acumulada pela proponente com aplicações ambientais da eletroforese capilar com detecção condutométrica sem contato (CE-C4D) para propor o desenvolvimento de um dispositivo inspirado no PILS, de dimensões e fluxo reduzidos e com uma interface para seu acoplamento à CE-C4D por sitema em fluxo automatizado. Em sendo bem sucedida, esta proposta resultará num sistema mais rápido, portátil e de custo inicial e operacional menor para o monitoramento quase-contínuo da composição química das espécies iônicas solúveis no aerossol atmosférico. Estudos relacionados à distribuição dos poluentes entre as fases gasosa e particulada da atmosfera podem oferecer informações sinérgicas para a alimentação de modelos de caracterização da dinâmica de partículas na atmosfera, bem como auxiliar na compreensão dos efeitos das fontes emissoras na composição do MP através da avaliação da distribuição gás/partícula entre as espécies. Paralelamente ao desenvolvimento de um amostrador online para a coleta e determinação da composição iônica majoritária do MP na RMSP, a proponente pretende continuar estudos iniciados no doutoramento relacionados ao monitoramento de poluentes-traço na atmosfera. Uma grande inovação, e ainda pouco aplicada no Brasil, é o estudo dos fenômenos de conversão química e fotoquímica de espécies gasosas em câmaras de simulação ambiental fotoirradiadas. O presente projeto de pós-doutoramento propõe a participação da proponente na construção e caracterização de uma câmara de simulação de reações químicas e fotoquímicas em fase gasosa da atmosfera, bem como o estudo de formação de ácidos carboxílicos de baixo peso molecular (p.e. ácidos acético e fórmico) a partir dos aldeídos correspondentes. Caso haja tempo ainda durante o projeto, pretende-se avaliar a formação de ozônio e de nitrato de peroxiacetila (PAN) a partir desses precursores, quando reagem com oxidantes atmosféricos como, por exemplo, radicais HO.