PM ou poluição por partículas são aerossóis microscópicos, partículas de poeira e gotículas de água suspensas no ar ou na atmosfera. Eles são conhecidos por causar vários danos, causando uma variedade de distúrbios cardiorrespiratórios e agravamento de doenças respiratórias, como asma, bronquite, pneumonia, etc. Respirar ar contaminado com PM2.5 pode irritar os olhos, nariz, garganta e trato respiratório . Portanto, precisamos conhecer as diferentes técnicas de medição de PM2.5, principalmente nas áreas com maior suscetibilidade à emissão de poeira.
“PM2.5 é designado como carcinógeno do Grupo 1 pela IARC e pela OMS. Portanto, considerada a forma mais perigosa de poluição do ar.”
– IARC & WHO
Introdução
O material particulado são as finas partículas microscópicas ou nanopartículas suspensas no ar. Eles podem ser voláteis, semivoláteis, não voláteis, líquidos ou sólidos. Essas partículas têm a capacidade de entrar profundamente em nossos pulmões por meio da respiração e, em seguida, entrar na corrente sanguínea. A Organização Mundial da Saúde estabeleceu alguns limites para as concentrações de PM2.5. Portanto, a qualidade do ar que excede esses limites é considerada insalubre para inalar. Da mesma forma, várias autoridades na Índia estabeleceram alguns padrões para medir e controlar o excesso de concentração de PM2.5, especialmente em usinas de energia, unidades de fabricação, atividades de construção e demolição e muitas outras atividades desse tipo. Portanto, a medição de PM2.5 torna-se essencial para o cumprimento das normas. Monitorar e medir PM2.5 é importante para manter a saúde dos trabalhadores e também do pessoal.
A EPA define o material particulado fino como partículas menores ou iguais a 2.5 μm de diâmetro que só podem ser vistas com um microscópio eletrônico.
- Canteiros de obras, incêndios, fábricas, usinas de energia, chaminés, estradas não pavimentadas e carros emitem PM2.5.
- Devido à capacidade de infiltração das partículas microscópicas, os perigos para a saúde aumentam à medida que o tamanho das partículas diminui.
- Implementação de diretrizes e padrões de qualidade do ar em todo o mundo para monitorar e controlar PM2.5.
- Esta análise está sendo conduzida pela OSHA, EPA, ASTM e NIOSH.
O que é amostragem de ar?
Amostragem de ar é qualquer método para coletar um volume representativo de ar e analisar sua contaminação química, particulada ou radioativa. Este volume representativo de ar -> para calcular a contaminação por concentração de unidade de volume. Compare esse valor com várias diretrizes e padrões. Quantificamos a poluição do ar por meio de amostragem e monitoramento do ar.
Qual é a necessidade de amostragem de ar, monitoramento e medição de PM2.5 e outros poluentes atmosféricos?
- Para identificar e analisar fontes de poluição do ar.
- Para avaliar o impacto ambiental de usinas de energia e emissões de manufatura.
- Para encontrar partículas perigosas e contaminantes transportados pelo ar no trabalho.
- Examinar as emissões de veículos e produtos.
- Por aderir a todos os padrões e regulamentos governamentais mencionados acima.
Critérios de teste de medição de PM2.5 e PM10 (poeira) da US EPA
Fluxo de trabalho de monitoramento de ar
As amostras são coletadas a vácuo em um filtro ou resina, são posteriormente processadas por limpeza de filtro, extração ou cinzas e, em seguida, avaliadas usando métodos gravimétricos, microscopia ou equipamento.
A abordagem típica para uma variedade de diferentes técnicas analíticas usando amostras de ar é mostrada aqui.
- Coleta/preparação de amostras – as amostras são coletadas no filtro por resina ou vácuo
- Análise gravimétrica-Usa filtros de peso pré-ponderados ou combinados.
- Mold-vac através da mídia. Em outras palavras, use técnicas alternativas de swab, pano, fita, placa de ágar.
- Preparação de amostra
- Gravimétrico- É a técnica mais utilizada para medir e, portanto, analisar as concentrações de MP. Além disso, utiliza dessecação (MCE), PVC, GF, Quartzo, etc.
- Partículas microscópicas-microscópicas, como aquelas com tamanhos entre uma fração de um mícron e centenas de mícrons, são cruciais para vários processos, incluindo o gerenciamento industrial da produção de aerossóis e controle de impurezas. Partículas sólidas com um diâmetro médio menor que 10 µg/m3 (também conhecidas como partículas PM10) podem ter um impacto negativo severo na saúde humana, causando problemas de saúde adicionais e criando doenças como asma.
- Análise
- Análise dos dados medidos pelas diversas técnicas manuais. Análise para futuras comparações.
- Pré e pós pesagem dos filtros antes e depois da amostragem.
- Dimensionamento e contagem de partículas
Técnicas de medição de PM2.5
Segundo a OMS, a poluição do ar mata 7 milhões de pessoas por ano. Felizmente, a maioria dos distúrbios respiratórios pode ser evitada com a melhoria da qualidade do ar. No entanto, para garantir que as limitações e os requisitos de ar limpo sejam atendidos, é necessário testar e monitorar a qualidade do ar. Todos os métodos de medição de poeira mencionados abaixo são CAAQMS tradicionalmente usados, que ainda estão sendo usados por várias indústrias e sites do governo.
1. Método gravimétrico-
A coleta e medição de PM2.5 (Material Particulado) por hidratação, seguida de análise gravimétrica e quantificação, é um dos procedimentos mais utilizados para medir a poluição do ar. Essas estações de teste podem ser encontradas em fornecedores de motores de combustão, automóveis, aeronaves, navios e caminhões, entre outros. Existem também estações de teste ambiental que filtram o ar para determinar o nível de poluição. O exame desses filtros é necessário, não importa onde a filtragem seja feita. Isso significa que o material particulado nos filtros deve ser pesado corretamente. Para isso, são necessárias as balanças mais precisas. As amostras são coletadas manualmente e depois entregues aos laboratórios para análise posterior.
- Desafios ao usar o método gravimétrico:
(i) Manuseio e pesagem precisos de um grande número de filtros.
(ii) Rotulagem correta e manuseio de amostras para evitar confusão e erros.
(iii) Para evitar a contaminação, é necessário um ambiente de sala limpa.
(iv) É crucial condicionar os filtros adequadamente.
(v) É importante processar e analisar adequadamente uma grande quantidade de dados.
(vi) Tamanhos de amostra menores decorrem de regulamentações mais rígidas, que exigem balanças mais precisas.
2. Atenuação de raios beta-
O BAM é um dispositivo de monitoramento contínuo da qualidade do ar ambiente que usa a técnica de atenuação de raios beta que funciona em tempo real. Usos deste dispositivo para medir PM2.5 e PM10 para usuários, autoridades e todos que têm interesse em dados de qualidade do ar. Essencialmente, trocando essa fita de filtro dentro do BAM a cada 2-3 meses pelo usuário.
- Como funciona?
A entrada seletiva de tamanho de partícula está localizada na parte superior do instrumento, que geralmente se projeta através do teto do gabinete de monitoramento. Como precisamos quantificar o material particulado microscópico, ele separa as grandes partículas grosseiras (menores que PM10). Então, depois de ativar uma bomba ligada ao BAM-> empurrando um grande volume de ar através da cabeça de entrada. Partículas minúsculas desenhadas gravimetricamente (menos de 10μm)-> no conjunto de fita de filtro.
O BAM coleta dados por 1 hora por vez. Tomamos uma medida de atenuação beta no final de cada hora. Quanto mais material particulado se depositar na fita durante a hora, menor será a atenuação do sinal. O sensor pode calcular a concentração de massa de PM10 ou PM2.5 ao longo de uma hora.
3. TEOM
TEOM significa Tapered element Oscillating Microbalance. Uso-É um método para medir continuamente a poluição por partículas no ar. Possui um instrumento equipado com um driver de bobina e o tamanho de uma entrada seletiva. Portanto, para amostrar o total de partículas suspensas. O ar é aspirado através de um filtro na extremidade de um tubo de vidro oscilante cônico. Portanto, a mudança na frequência está diretamente relacionada à massa de MP acumulada.
- Como funciona?
Um acionador de bobina pulsa contra um ímã no elemento cônico para iniciar um movimento oscilante. Um campo magnético oposto mantém a oscilação natural. Portanto, uma amostra de ar começa a fluir pelo sistema. As partículas se acumulam em um filtro colocado no topo da cerceta. Com o tempo, a massa particulada aumenta e pesa contra a cerceta, reduzindo a frequência de oscilação. O sensor de efeito Hall mede a mudança na frequência.
| Método gravimétrico | atenuação de raios beta | TEOM |
| É um método off-line para medir a poeira | Funciona no princípio de medição em tempo real | Este método mede continuamente PM no ar |
| Poluição PM calculada usando a técnica de amostragem e pesagem | A determinação da poluição por poeira é baseada em quão menos o sinal é atenuado. | Sampling is done on the basis of change in oscillation frequency |
| Filtro precisa ser trocado todos os dias | The tape needs replacement every 2-3 months | O filtro precisa ser trocado pelo menos a cada 30 dias. |
| Média de concentração de 24 horas – da meia-noite à meia-noite | Coleta dados a cada hora. | O TEOM calcula as médias de 1 hora, 8 horas, 12 horas e 24 horas da concentração em massa da poluição por poeira. |
Medição e monitoramento de PM (matéria particulada)
Introdução das novas tecnologias para superar as desvantagens dos métodos tradicionalmente usados para calcular PM.
Os SENSORES DE PARTÍCULAS LASER operam no conceito óptico de dispersão de luz de 90°. Reflexão da luz em direção ao sensor que incide na abertura do espelho a 90°. Enquanto houver reflexão da luz, o fotodiodo registra um pulso. Transformação do sinal elétrico assim recebido, em concentração de material particulado.
À medida que mais e mais pessoas estão se tornando conscientes da qualidade do ar. Hoje, as aplicações de monitoramento da qualidade do ar não estão vinculadas apenas ao uso industrial e fabril. Assim, eles estão mais ansiosos e interessados em conhecer a qualidade do ar em torno de suas casas e locais de trabalho.
Introdução a muitas técnicas diferentes para medir e monitorar diferentes parâmetros de qualidade do ar. Por exemplo, dispersão de luz de 90°, detecção eletroquímica, sensores NDIR, sensores de óxido metálico (MOS), etc.
Isso aumentou a demanda por monitores de qualidade do ar acessíveis e precisos. Portanto, muitas empresas, incluindo a Prana Air, aceitaram o desafio de fornecer monitores e sensores de qualidade do ar acessíveis e atender às futuras demandas dos clientes.
A tecnologia usada em épocas anteriores é precisa, mas extremamente cara e, portanto, não é acessível ao público em geral. Além disso, exigem uma grande área para implantação e os custos de manutenção estão aí. Fora isso, os dados estão disponíveis após 8 a 24 horas. Depois disso, os dados são acessíveis em sites do governo e disponibilizados para o público em geral.
Mas, a tecnologia moderna está superando todas essas desvantagens. Estes são:
Prós dos métodos new age:
- Pequeno e prático, portanto facilmente portátil
- Baixo custo e bolso amigável
- Acessibilidade e análise de dados em um painel personalizado.
- Altamente acurado
- Sem esses custos de manutenção
- Diferentes monitores e sensores com base nos requisitos do cliente.
- Monitoramento de dados em tempo real
- A análise histórica e em tempo real é mais fácil.
- Mais de um parâmetro de poluição do ar exibido em dispositivos selecionados.
- A calibração e o monitoramento levam alguns segundos.
Teste de partículas: Tradicional v/s Novos métodos
| Métodos tradicionais para medir PM | New methods to measure PM | |
| 1. | Detects all pollutants by different technology such as BAM, Improved West and Gaeke etc. | Detecta PM10, PM 2.5, incluindo outros parâmetros de poluição do ar em um único monitor. |
| 2. | Enorme e volumoso em tamanho. Portanto, portabilidade restrita. | Compacto e leve, portanto, fácil portabilidade. |
| 3. | Forneça níveis de exposição do trabalhador à poeira durante todo o turno de trabalho | Fornece os níveis de PM em tempo real. |
| 4. | Este método não é capaz de mostrar as variações do nível de poeira em tempo real ao longo de um turno de trabalho | Capaz de mostrar as variações do nível de poeira ao longo de um turno de trabalho. |
| 5. | Este método não pode mostrar as variações nos níveis de poeira ao longo desse turno. | Este método pode mostrar as variações nos níveis de poeira ao longo desse curso. |
| 6. | Extensa mão de obra é necessária. | Não é necessária tal força de trabalho. |
| 7. | Os custos de instalação e manutenção são muito elevados. | Os custos de manutenção e instalação são muito baixos. |
| 8. | A troca de filtro/fita é necessária. | Nenhuma troca de filtro é necessária. |
| 9. | Sites governamentais centralizados. | Acessibilidade personalizada ao site, aplicativo para celular e TV |
| 10. | Conectividade ligeiramente complexa. | Conectividade fácil. |
Fontes:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Particulate_pollution#:~:text=Particulate%20matter%20(PM)%20is%20generally,particles%202.5%20%CE%BCm%20and%20smaller.
- https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/poalsd.pdf
- Image sources: https://www.mdpi.com/2077-0472/12/7/1038/htm ; http://bit.ly/3Axu0LD ; http://bit.ly/3VctRp4 ; http://bit.ly/3UW0urk
