Um Modelo Multicamadas Para Dispersão De Poluentes AtmosfÉricos Com Deposição Seca

Martim Victor Hammmes, Franciele Weschenfelder, Rodrigo Matins Dorado, Davidson Martins Moreira

Resumo


Introdução: A transferência dos gases e partículas para a superfície da Terra ocorre através de dois modos: deposição seca e úmida. A deposição seca, por definição, é a remoção de gases e partículas, via transferência direta da atmosfera para a superfície. A deposição dos poluentes na superfície da Terra reduz os níveis de concentração em locais mais distantes, enquanto aumenta potencialmente os níveis de exposição em locais próximos devido ao material depositado, podendo afetar significativamente a saúde da população em geral. Matematicamente, a modelagem do transporte de poluentes atmosféricos com deposição seca foi realizada inicialmente pela equação Gaussiana modificada, a qual levava em consideração este tipo de processo de remoção. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é apresentar um modelo multicamadas, representado por uma solução analítica da equação de difusão-advecção, a qual permite simular a dispersão turbulenta vertical de poluentes que são depositados no solo. A performance da solução foi avaliada com dados do experimento de Hanford (EUA), no qual foi usado dois traçadores: um depositante (ZnS) e outro não-depositante (SF6). Material e Métodos: Soluções analíticas são de fundamental importância no entendimento de um fenômeno físico. Muitos modelos operacionais, os quais usam uma fórmula analítica para a concentração, adotam algoritmos empíricos para descrever a deposição. Porém, a simplicidade da teoria K de difusão turbulenta tem sido usada frequentemente como a base matemática para a simulação da dispersão de poluentes na atmosfera. Usando a teria K, a deposição seca é incluída especificando a deposição como uma condição de contorno na superfície. Para esta espécie de problema, a solução deve ser determinada assumindo uma condição de contorno de terceiro tipo, a qual considera a velocidade de deposição do contaminante. Este modelo é muito geral, no sentido que pode ser aplicado quando a velocidade do vento e o coeficiente de difusão são quaisquer funções contínuas dependentes da altura z acima do solo. Resultados e Discussão: O modelo foi avaliado com dados do experimento de Hanford. Este experimento foi realizado em maio-junho de 1983 na região semiárida do sudoeste de Washington (EUA) com terreno considerado plano. Os resultados mostram uma boa concordância entre os valores de concentração obtidos pelo modelo e os experimentais. Além disso, foi avaliada qualitativamente a solução e a influência da velocidade de deposição na dispersão de contaminantes, apresentando resultados similares aos existentes na literatura. Conclusões: O modelo considera uma camada limite atmosférica verticalmente não-homogênea, a qual considera deposição seca, e pode ser aplicada para descrever a dispersão turbulenta em outras áreas do conhecimento. Esta solução apresenta as vantagens das soluções analíticas, permitindo uma avaliação da sensibilidade dos parâmetros que influenciam a equação de forma explícita. Uma solução analítica também é útil para avaliar a performance de sofisticados modelos de dispersão numéricos (os quais resolvem numericamente a equação de difusão-advecção). O modelo apresentado é muito mais rápido que um modelo numérico tradicional e pode ser usado para uma rápida visualização do campo de concentração de poluentes e como uma ferramenta auxiliar em eventos críticos relacionados ao controle da qualidade do ar. Orgão de Fomento: CNPQ

Palavras-chave


Poluição do Ar, deposição seca, modelagem da poluição atmosfér, camada limite atmosférica

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