Emissões de material particulado e medição de material particuladoPara reduzir as emissões de determinadas fontes, os valores de material particulado devem ser registrados em uma rede de malha próxima.

Metrópoles como Stuttgart, na Alemanha, ou Highveld, na África do Sul, tornaram-se famosas pela má qualidade do ar e pela poluição atmosférica. O uso diário de máscaras contra a poluição atmosférica e a ausência contínua de céu azul em algumas regiões culminou na formulação do novo termo "apocalipse aéreo" em 2013, que enfatiza os enormes problemas de saúde decorrentes dessas condições. Embora Pequim, por exemplo, tenha conseguido reduzir drasticamente seus níveis médios anuais de poluição por material particulado de até 2,5 mícrons de diâmetro (PM2,5) entre 2013 e 2022 em cerca de dois terços, os limites da Organização Mundial da Saúde ainda são mais baixos.

Embora poluentes como óxidos nitrosos de motores a diesel possam ser amplamente reduzidos durante a revolução elétrica dos transportes pessoais, o material particulado ainda é gerado por pneus e freios, bem como por outras fontes antropogênicas e naturais, como agricultura, indústria ou incêndios florestais.

Depois de apenas 15 anos, a Organização Mundial da Saúde chegou a reduzir os limites de PM em suas diretrizes de qualidade do ar de 10 para 5 µg/m³ para PM2,5 e de 20 para 15 µg/m³ para partículas de até 10 mícrons de diâmetro (PM10) em 2021. A poluição do ar agora é considerada tão perigosa para a saúde quanto o fumo ou a alimentação não saudável. Consequentemente, a UE também planeja reduzir drasticamente os limites de PM em 2030.

Paralisia aérea

Medidas gerais, como limites de velocidade ou leis contra motores de combustão e sistemas de aquecimento a óleo para atender aos limites de MP, podem ser acompanhadas ou evitadas pela redução da poluição de fontes específicas ou, por exemplo, pelo gerenciamento dinâmico do tráfego. Para reduzir as emissões de fontes específicas, os níveis de MP devem ser coletados em uma grade fina, as fontes de partículas devem ser identificadas e analisadas e os mecanismos de distribuição de MP devem ser compreendidos. O gerenciamento dinâmico do tráfego com base nos níveis de MP precisa até mesmo de medições em tempo real.

Os órgãos públicos investigam os valores de MP usando instrumentos científicos que implicam em investimentos e limites de instalação consideráveis. Essas medições são adequadas para a investigação pontual do MP em uma rede de medição grosseira. Já a algumas ruas de distância do local de medição, é possível haver grandes desvios, dependendo da topografia, dos edifícios, do vento ou das fontes de MP. Para locais que não foram selecionados por órgãos públicos, os valores de medição mais próximos podem já ser inválidos e até mesmo estar a muitos quilômetros de distância.

Solução
Como solução para isso, são necessários sensores de MP muito mais baratos, mas ainda assim suficientemente precisos, que possam ser instalados facilmente e em qualquer lugar. Esses dispositivos podem ser usados para fornecer uma grade de medição mais fina para obter informações locais sobre a poluição do ar, o que leva a um amplo conhecimento da imissão local e permite estudos de distribuição, bem como a identificação da fonte. Ao mesmo tempo, as medições precisam ser confiáveis, mesmo que a precisão científica não seja atingida em sua plenitude.

Métodos de medição de material particulado
Classicamente, o material particulado é medido pela deposição de partículas em um filtro. Geralmente, o filtro é trocado diariamente, seco e pesado em um laboratório. Os valores de medição relevantes são, consequentemente, registrados como microgramas de poeira no filtro por metro cúbico de ar filtrado. As informações sobre as substâncias químicas envolvidas não são obtidas, independentemente do impacto potencialmente diferente sobre o corpo humano. As classes de PM são derivadas da separação dos tamanhos de poeira por filtros de impacto baseados em inércia. As partículas de poeira com diâmetros de até 2,5 mícrons na classe PM 2.5 também estão incluídas na fração PM10.

Como uma abordagem diferente para obter a quantidade de material particulado no ar, o princípio de medição de dispersão de luz é empregado. Em vez de trocas e pesagens repetidas de filtros em um laboratório, a luz espalhada pelas partículas em um fluxo de ar fornece informações contínuas sobre a concentração de PM. Um fotodetector é colocado perpendicularmente ao fluxo de ar e também perpendicularmente a um feixe de luz, de modo que normalmente nenhuma luz atinge o detector. Quando uma partícula atravessa o feixe, a luz é espalhada e uma parte dela atinge o fotodetector. A intensidade do pulso recebido transmite informações sobre a seção transversal da partícula. Juntamente com o volume do fluxo de ar, a densidade numérica e a distribuição de tamanho das partículas podem ser obtidas. Ao contrário da pesagem de poeira em um filtro, com esse método os resultados podem ser transmitidos em tempo real.

A Thies CLIMA desenvolveu um sensor PM para essa aplicação com base em seu transmissor meteorológico Hygro-Thermo-Baro Compact com uma proteção contra intempéries e radiação. O sensor Particulate-Hygro-Thermo-Baro Compact mede as frações de material particulado PM2.5 e PM10 juntamente com informações meteorológicas precisas sobre temperatura (± 0,1 °C), umidade (± 1,5 % r.h.) e pressão do ar (tip. ± 0,25 hPa). As leituras precisas de temperatura e os tempos de reação rápidos são fornecidos pela ventilação ativa e supervisionada dos sensores higrômicos e térmicos.

AIR-Pokalypse: Nosso relatório destaca o instrumento meteorológico para medir a qualidade do ar (PM 10, PM 2,5).

Fontes de materiais:
From ʻair-pocalypseʻ to blue skies. Beijingʻs fight for cleaner air is a rare victory for public dissent | CNN,https://edition.cnn.com/2021/08/23/china/china-air-pollution-mic-intl-hnk/index.html , abgerufen am 21.06.2023
China: annual PM2.5 levels Beijing 2022 | Statista, https://www.statista.com/statistics/690823/china-annual-pm25-particle-levels-beijing /, abgerufen am 21.06.2023
WHO global air quality guidelines: particulate matter (‎PM2.5 and PM10)‎, ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide, ISBN 9789240034228
Revision EU ambient air quality legislation (europa.eu), https://environment.ec.europa.eu/publications/revision-eu-ambient-air-quality-legislation_en

Outras fontes e links úteis:
Glossary of particulate matter measurement technology: Find out more about particulate matter measurement technology in our glossary
https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/feinstaub
https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228