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Corpo da Dissertacao - Biblioteca Digital do IPB

1. 165 Figura 6 21 Varia o di ria m dia do fluxo e da velocidade de deposi o seca de OZONO scceceseeseeseeseeeeceeeeensenee 166 Figura 6 22 Rela o entre o n mero inicial e o n mero remanescente de dados referentes deposi o de ozono a para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1995 b para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1997 c para cada campanha experimental de campo efectuada no monte dos Baldios em 1997 e d para cada campanha experimental de campo efectuada na herdade de Pancas em 190 Ps eti ga A das cab deduced Sopa Ca sa os sag das DOGS do ov supre ERG Sa alceu ia AS oud EI aa as 171 Figura 6 23 Rela o entre o n mero inicial e o n mero remanescente de dados referentes deposi o de di xido de enxofre a para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1995 b para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1997 c para cada campanha experimental de campo realizada no monte dos Baldios em 1997 e d para cada campanha experimental de campo efectuada na herdade de Pancas em 1997 s menenie a Dad eta aaa co ERA DEU EOL Dada dd a uae detent A ERA eases 172 xviii Lista de Figuras Tabelas e Quadros Figura 6 24 Rela o entre o n mero inicial e o n mero remanescente de dados referentes transfer ncia de xido n trico e di xido de azoto a para
2. 4g Sarrazola Agosto 97 Re Experimentals 1g Baldios Junho 97 Re Experimental Rc Ajustado Rc Ajustado Rc O s cm 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos UTC 15 minutos Figura 6 41 Ajuste do modelo ao ciclo di rio de medianas de Rc referentes aos per odos de medi o efectuados em 1997 O eixo das ordenadas representa a mediana dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o 207 Capitulo 6 R derivado de Rc m dio nstom derivado de Rc m dio 2100 51 21001 nstom derivado de Rc mediana 1500 1 sith ana doa nations bras Dida SEMA VAL GA ae DETR ATID Ds a EE IEEE AEEA E 1500 ASR EA A Sa Dies RL USAS EDS PARES AUIDFAM ARS DL NAS ELEM GR Sais Aa DADA e S Ee 4900 asc eA EA ae eee enc E 1200 deter as eterna ao QO A OSEA ETAL PIE erates EEEE ETTE et POETEI e a DIRS EEEE E ma Ss EE T E ETETE E E Su 0 ca CH CM M 0 Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Sarrazola 1995 Sarrazola 1995 R derivado de Rc m dio E Rastom derivado de Re m dio m R derivado de Rc mediana mm R stom derivado de Rc mediana
3. Cuticula Exudados Secos Guta o Absor o Lixivia o de Nutrientes Figura 3 9 Ilustra o esquem tica da remo o de poluentes ao n vel da superf cie externa da folha 54 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos As incis es ou outros danos resultantes da ac o de agentes externos como tratamento mec nico ou qu mico ou simplesmente devido a efeitos sazonais senesc ncia tamb m alteram as propriedades desta barreira e consequentemente a interac o deste elemento da superf cie com os diferentes poluentes pode mudar consideravelmente Gouw et al 1999 Outro factor importante sem o envolvimento directo do metabolismo da planta a presen a de microorganismos nas superf cies foliares os epifetos Todas as plantas s o mais ou menos colonizadas por bact rias fungos e algas formando um ecossistema denominado filosfera Estas unidades t m o seu pr prio metabolismo e s o capazes de sorver e metabolizar diferentes gases Hosker e Lindberg 1982 Todavia a verdadeira influ ncia na remo o de constituintes ou poluentes gasosos ainda n o devidamente conhecida De entre os poluentes em estudo o di xido de enxofre talvez o que interage mais activamente com a superf cie cuticular O SO pode reagir directamente com os alde dos quando presentes na camada cerosa mas muito mais prov vel que a sua destrui o ocorra atrav s da dissolu o no meio aquos
4. traduzido pelas seguintes reac es 1 NO ho lt 430nm gt NO O P Jno Eq 2 1 2 OCP 0 M 50 M ky Eq 2 2 3 NO O gt NO 0 k Eq 2 3 Dado que das tr s reac es a segunda bastante mais r pida do que as outras duas o termo de produ o destrui o qu mica de cada uma das esp cies envolvidas definido por Ono ino NO k NO O 0 NO 05 Oyo Eq 4 29 90 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos onde O NO o termo de covari ncia o qual pode ser desprezado sempre que as flutua es das concentra es dos constituintes forem bastante inferiores aos seus valores m dios Fitjzarrald e Lenschow 1983 Assim aplicando o sistema de equa es 4 28 a este esquema reactivo a magnitude da influ ncia das reac es nos processos de transfer ncia de O3 NO e NO avaliada a partir da resolu o de seis equa es diferenciais n o lineares sumariadas no quadro 4 2 A resolu o num rica destas 6 equa es diferenciais envolve metodologias complexas uma vez que se trata de um problema de valores fronteira No anexo B s o apresentados alguns detalhes relacionados com a resolu o num rica deste sistema de equa es diferenciais Quadro 4 2 Sistema de equa es diferenciais que definem o processo din mico de transfer ncia de O3 NO e NO admitindo que participam apenas no ciclo de Leighton Siste
5. 164 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais estrutura de suporte uma torre de sec o rectangular sobre a qual s o fixadas muitas outras unidades de medi o capazes de causar perturba es consider veis no escoamento atmosf rico O m todo de determina o do termo de covari ncia e o tipo de anem metro s nico s o tamb m dois factores que poder o explicar de certa forma as diferen as exibidas pelo sistema do grupo do CNRS e do grupo da JRC respectivamente U UA m s U UA m s 0 0 0 2 0 4 06 08 1 0 0 0 0 2 04 06 0 8 1 0 1 0 1 0 Y 0 037 0 66 X Y 0 013 0 99 X 08 720 70 7 0 84 0 8 a Cane lt E 0 6 4 04 z a O 5 3 025 0 0 1 0 Y 0 05 0 66 X Y 0 11 0 60 X 0 8 12 0 66 0 41 o 08 2 06 tose 2 E E 9 8 gr 04 04 Q a 5 5 02 0 2 5 0 0 4 0 0 0 0 02 04 0 6 08 1 0 00 02 04 0 6 08 1 0 U UA m s U CNRS m s Figura 6 20 Compara o entre os valores de velocidade de fric o us obtidos pelos diferentes grupos Em rela o aos fluxos verticais de massa o estudo comparativo incidiu principalmente sobre a deposi o seca de ozono Analisando a figura 6 21 a qual compara o perfil di rio m dio do fluxo e da velocidade de deposi o seca de ozono estimada pelos diferentes grupos constatamos que mais uma vez o sistema MEDFLUX da UA apresenta um comportament
6. 64 Figura 4 1 Descri o esquem tica da equa o da continuidade medida que uma parcela de ar flui de uma superf cie de rugosidade Zo para uma superf cie de rugosidade Zo O balan o dos fluxos que entram e saem de tr s volumes de controlo denotados pelos subscritos 0 1 e 2 est tamb m representado Nas localiza es 0 e 2 a camada limite da atmosfera est em equil brio relativo com a superf cie e por conseguinte os fluxos que entram e saem est o em balan o Na regi o de transi o as altera es das propriedades da nova superf cie geram advec o e diverg ncia do fluxo O comprimento dos vectores que entram e saem dos volumes de controle indicam as magnitudes relativas dos fluxos e da velocidade horizontal do vento U c ccccecccccsscecsesceceessececesscecsecsseceesseeecesseeceesseceesseeeeseeeceeseeeeesseeees 71 Figura 4 2 Desenvolvimento da camada limite interna resultante da mudan a de rugosidade da superf cie 74 Figura 4 3 Descri o do transporte turbulento de esp cies quimicamente reactivas Galmarini 1997 76 Figura 4 4 Esbo o do plano e perfil da fun o footprint Horst e Weil 1994 eee 93 xvii Lista de Figuras Tabelas e Quadros Figura 5 1 Ilustra o da descri o do processo de deposi o seca em termos de resist ncias adaptado de a Wesely 1989 e b Hicks et al 1987 O diagrama apresenta ainda v rias componentes da resist
7. Figura 2 4 Balan o do ozono troposf rico e contribui o m dia relativa de cada uma das suas parcelas Acad mie des Sciences 1003 derriera ii i sd Bun A ca Pad Cine dada SEN ea EA ASO CEIA VIET a DUAS TMC Dib aa CN nena Saga 16 Figura 2 5 Mecanismo b sico de forma o fotoquimica do ozono troposf rico cceseeseeeeceseeeseeeecesecseeseeeecetceeseeeeeeaes 18 Figura 2 6 Esquema idealizado da varia o di ria a e sazonal b dos n veis de ozono troposf rico numa atmosfera remota Sinohret al 1978 essa esse sentia saiem ires dar ias Tania ELENCO SRTA dE aa RD TR ana a aas 20 Figura 3 1 Descri o do processo de deposi o seca de constituintes e poluentes gasosos na interface atmosfera biosfera de forma an loga lei de Ohm rr ercereeeaeeeneeaaenaaraeenaeeaaenaeneeeneeaaena 34 Figura 3 2 Factores controladores do processo de deposi o seca ao longo dos v rios est dios 36 Figura 3 3 a Estrutura da camada limite da atmosfera b Desenvolvimento da camada limite e varia o vertical da natureza de transporte vertical na camada superficial 0 0 0 cessseseseesecseeecneesecseeecsevscsaesecsaescsaesevseesaeeecsasseeneeaesateas 38 Figura 3 4 Ilustra o do conceito de estabilidade atmosf rica determinada pelo gradiente vertical de temperatura 39 Figura 3 5 Evolu o t pica di ria da camada limite da atmosfera CLA observada num dia sob influ ncia de um centro de alta
8. per odo coincidente com as horas em que as concentra es atmosf ricas foram mais baixas Conv m frisar ainda que a interfer ncia do HNO e de outras esp cies oxidadas de azoto na medi o dos n veis de NO conduz a sobrestimativas dos fluxos de deposi o de NO ou a subestimativas dos fluxos de emiss o Como o cido n trico uma esp cie depositante que apresenta maior deposi o do que o NO Hanson e Lindberg 1991 a interfer ncia do primeiro na medi o do segundo introduz um fluxo adicional que se confunde com deposi o de NO Duyzer et al 1983 j tinham alertado para este problema Tendo em considera o a hip tese levantada na sec o 6 6 1 onde se equacionou a possibilidade da interfer ncia do HNO ser mais acentuada no monte dos Baldios do que nos outros dois locais devemos ponderar o facto das taxas de transfer ncia apresentarem desvios mais significativos na rea de estudo alentejana semelhan a do que foi exposto para o NO apesar de haver uma certa consist ncia nos resultados obtidos n o nos devemos esquecer contudo que a teoria cl ssica do gradiente pode n o ser adequada no c lculo de fluxos de superf cie de NO Este poluente interv m em reac es qu micas r pidas na atmosfera as quais podem introduzir altera es mais ou menos significativas no perfil vertical destes constituintes havendo mesmo alguns estudiosos que sugerem que at a direc o dos fluxos pode mudar entre a a
9. 1 Preambulo 1 1 Enquadramento e Importancia Cientifica A atmosfera terrestre um meio que comporta uma variedade enorme de compostos gasosos e particulados com impacto directo ou indirecto nas condi es ambientais da superf cie do globo terrestre Durante longos per odos de tempo a composi o natural deste sistema manteve se quase inalterada Todavia com o aumento das emiss es antropog nicas resultantes do crescimento populacional e do desenvolvimento tecnol gico desencadearam se profundas altera es no seu equil brio qu mico com repercuss es nefastas na sa de p blica nos mais variados ecossistemas naturais e no clima A maior parte destes problemas ambientais provenientes do aumento das emiss es antr picas dimanam directamente da natureza dos processos que interv m no ciclo dos poluentes atmosf ricos desde a sua emiss o at sua deposi o na superf cie De facto as emiss es desmesuradas de poluentes para a atmosfera como por exemplo o di xido de enxofre xidos de azoto e compostos org nicos vol teis COV contribuem para o aumento dos n veis atmosf ricos destas subst ncias e de outras com propriedades corrosivas e t xicas como o ozono resultantes essencialmente de interac es qu micas na atmosfera Estas subst ncias podem permanecer depois por longos per odos na atmosfera e por conseguinte serem transportadas para longas dist ncias por ac o do escoamento atmosf rico O ciclo te
10. 1991 An investigation of the ADOM dry deposition module using summertime O measurements above deciduous forest Atmospheric Environment 25A 1689 1704 Padro J e Edwards G C 1991 Sensitivity of ADOM dry deposition velocities to input parameters A comparison with measurements for SO and NO over three land use types Atmosphere Ocean 29 667 685 Padro J 1993 Seasonal contrasts in modelled and observed dry deposition velocities of Os SO e NO over three surfaces Atmospheric Environment 27A 807 814 Padro J 1994 Observed characteristics of the dry deposition velocity of O3 and SO above a wet deciduous forest The Science of the Total Environment 146 147 395 400 Padro J 1996 Summary of ozone dry deposition velocity measurements and model estimates over vineyard cotton grass and deciduous forest in summer Atmospheric Environment 30 13 2363 2369 Padro J Massman W J Shaw R H Delany A e Oncley S P 1994a A comparison of some aerodynamic resistance methods using measurements over cotton and grass from the 1991 California Ozone Deposition Experiment Boundary Layer Meteorology 71 327 339 Padro J Massman W J Den Hartog G e Neumann H H 1994b Dry deposition velocity of O over a vineyard obtained from models and observations the 1991 California ozone deposition experiment Water Air and Soil Pollution 75 3 4 307 323 277 Refer ncias Bibliograficas Padro J Neumann H H e Den Hartog G
11. O coberto vegetal constitu do por uma mistura de herb ceas e mant m se bastante homog neo durante uma grande parte do ciclo de crescimento A abund ncia das diferentes esp cies vegetais depende do per odo do ano mas em termos m dios a Festuca arundinaceae 30 50 o Trifolium repens 10 65 e o Plantago lanceolata 1 13 s o as esp cies dominantes No sector Sul Noroeste predomina o Juncus effusus L Em termos globais a vegeta o inicia o seu desenvolvimento ainda no final do Ver o atingindo geralmente o seu estado m ximo de crescimento entre o Inverno e a Primavera No per odo em que o coberto vegetal atinge o pico de desenvolvimento pode exibir alturas da ordem dos 70 80 cm e apresentar um ndice de rea foliar de aproximadamente 4 5 Elsa 1997 Pio et al 2000 Com o aproximar do Ver o os par metros estruturais e fisiol gicos da vegeta o diminuem drasticamente assistindo se ao desaparecimento de algumas esp cies mas a cobertura vegetal da superf cie dificilmente exibe um estado de completa inactividade fisiol gica Este ciclo de crescimento t pico pode no entanto sofrer desvios mais ou menos acentuados em resposta s condi es meteorol gicas Por exemplo os fortes e longos per odos de chuva que ocorreram no final de 1996 e princ pios de 1997 alteraram o curso normal de desenvolvimento da vegeta o o pico de crescimento foi retardado e nos meses de Ver o os sinais de senesc ncia n o foram
12. S E 71018 Recent cere PERO tren erate erect eee RECEM SRS w 1900 EE EET ET x 900 ES EIEEE ELEELE TIAA S EEE NTETE 900 Aguas e cana sine Bye Sa te GOO A srta srssguasa rss um ERS SA 600 4 eben 300 4 i 300 4 lt 0 0 Jan Fev Ago Mar Abr Jun Jul Set Jan Fev Ago Mar Abr Jun Jul Set Ano 1997 Ano 1997 Figura 6 42 Par metros estimados de R e Rastom para os per odos de medi o de 1995 e de 1997 As barras representam os desvios padr o associados s estimativas dos respectivos par metros Analisando de perto os valores de R vemos que a evolu o temporal definida pelas estimativas deste par metro reflecte o comportamento biol gico da vegeta o ao longo do seu ciclo de crescimento anual Por exemplo em rela o aos valores obtidos a partir das medi es de 1995 vislumbramos que R apresenta os seus m nimos quando a vegeta o estava em fase de crescimento em m xima actividade evoluindo gradualmente at valores m ximos coincidentes com a fase de senesc ncia da vegeta o Os valores de R estimados a partir das medi es de 1997 denotam por um lado as diferen as do estado biol gico da vegeta o e por outro lado exp em as limita es do modelo em descrever os mecanismos de superf cie correctamente A situa o mais proeminente a que se observou na herdade de Pancas em que o ajuste foi aparentemente razo vel apesar de o modelo se ter revelado inadequado para quantificar correctamente a magni
13. Z L Z L Z L Figura 6 29 Rela es entre os par metros turbulentos de diagn stico 6 u e O7 T e a estabilidade atmosf rica obtidas ap s a aplica o de crit rios de selec o 181 Capitulo 6 6 3 Fluxos Verticais de Energia e de Di xido de Carbono A medi o de fluxos verticais de energia principalmente de fluxos de calor sens vel e de calor latente juntamente com a quantifica o experimental da transfer ncia de di xido de carbono tem sido uma pr tica bastante frequente em estudos de transfer ncia de poluentes gasosos na interface atmosfera biosfera devido import ncia que estas vari veis t m na compreens o dos processos f sico qu micos e biol gicos da superf cie De facto a magnitude dos fluxos de vapor de gua e de di xido de carbono actuam como excelentes indicadores do estado fisiol gico da vegeta o proporcionando uma avalia o mais correcta do papel das plantas como fonte e ou sorvedouro dos principais poluentes atmosf ricos e ainda fornecem informa o relevante sobre a actividade biol gica do solo A medi o paralela destas vari veis ambientais foi restrita apenas a alguns per odos experimentais mas ainda assim a informa o recolhida suficiente para podermos firmar as principais dessemelhan as entre as superf cies dos diferentes locais e deste modo possibilitarmos uma antevis o da varia o temporal e espacial dos fen menos de transfer ncia seca dos poluentes
14. certamente em fase com o prevalecente em regi es de latitude superior No que concerne aos mecanismos n o estomaticos a avalia o mais dif cil visto que Rastom est definido no modelo para ecossistemas que comportam uma diversidade de elementos estruturais muito maior do que uma simples superficie com vegeta o rasteira Todavia os valores estimados de Rastom sugerem que a magnitude dos mecanismos n o estom ticos prevalecentes em vegeta o rasteira ligeiramente superior prevista pelo modelo de Wesely depois de integrar apenas as componentes resistivas relevantes para este tipo de superf cie Na tentativa de validarmos o procedimento que acabamos de sumariar recorremos ao estudo efectuado por Elsa 1997 cujo principal objectivo visou a caracteriza o estrutural e fisiol gica do coberto vegetal do Polder Piloto de Sarrazola ao longo de um ciclo anual de crescimento As medi es da resist ncia estom tica das esp cies vegetais dominantes efectuadas com um sistema port til de fotoss ntese LICOR LI 6400 foram usadas juntamente com informa o de distribui o da biomassa para um c lculo independente da resist ncia estom tica da can pia Este diferente procedimento de c lculo da resist ncia estom tica da can pia teve por base o modelo de Baldocchi Baldocchi et al 1987 Kim e Verma 1991 descrito no cap tulo 5 Uma forma reduzida da equa o 5 16 exclus o das fun es f e f foi ajustada
15. es que anunciam a chegada do Inverno Do mesmo modo a Primavera um prolongamento das condi es de Inverno fazendo nos tamb m sentir a proximidade do Ver o pela preval ncia de dias de c u limpo e de temperaturas amenas que se registam neste per odo do ano Em termos m dios o territ rio nacional caracteriza se por um clima temperado com temperaturas m dias di rias entre os 8 C e os 18 C no Inverno e entre os 16 C e os 30 C no Ver o Em rela o a eventos de precipita o os meses mais chuvosos s o sobretudo os de Novembro e Dezembro Em termos geogr ficos as caracter sticas dominantes do clima de Portugal oscilam entre tr s influ ncias muito diversas e mesmo opostas a atl ntica que se faz sentir mais ao Norte sobretudo no N O a mediterr nica que caracteriza a parte Sul e a continental ou ib rica que se sente principalmente no interior Norte de Portugal Estas diferen as entre o Norte e o Sul bem como entre a costa e o interior s o bastante n tidas em determinadas pocas do ano A Sul do Tejo fazem se sentir as influ ncias mediterr nicas com Ver es bastante quentes e prolongados e Invernos curtos e de pouca pluviosidade A proximidade de Portugal costa atl ntica coloca o territ rio sob influ ncia da ben fica ac o dos ventos mar timos que sopram de sudoeste ou noroeste em especial junto da costa de 700 km de extens o Em termos m dios a temperatura diminui geralmente de sul para Nort
16. o mas a quantidade de informa o requerida limita a sua utilidade na aplica o de modelos de transporte 116 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 5 3 2 2 Resist ncia n o Estom tica ao N vel da Can pia Em contraste com a resist ncia estom tica a qual pode ser estimada atrav s de uma s rie de formula es as v rias resist ncias que constituem a resist ncia n o estom tica s o geralmente obtidas de forma grosseira a partir de valores tabelados em fun o do tipo de superf cie e esta o do ano Wesely 1989 Padro et al 1991 ou adoptadas de estudos experimentais Embora j se comece a perceber a influ ncia de alguns mecanismos n o estom ticos a natureza estoc stica dos factores que lhes est o subjacentes dificulta de sobremaneira o desenvolvimento de descri es matem ticas simples gen ricas e de aplica o rotineira Como vimos no cap tulo 3 existe uma grande infinidade de factores que interv m directamente nesta via de remo o A cut cula uma estrutura praticamente imperme vel para a maior parte dos gases N o obstante a influ ncia de factores externos como a presen a de filmes de gua na superf cie externa das folhas interfere consideravelmente nos padr es de transfer ncia de v rios gases principalmente com os sol veis em gua De facto este mecanismo de remo o n o estom tico tem se revelado mais importante para o SO do que para o
17. o do NOx A determina o do perfil vertical de concentra o das esp cies qu micas envolve ainda outros elementos importantes uma micro bomba de diafragma que assegura a passagem de uma corrente de ar por ambas as tubagens de modo a reduzir o tempo de estabiliza o quando a amostragem permuta de um n vel para o outro e uma coluna de carv o activado que possibilita a verifica o do zero dos analisadores todos os dias mesma hora ou sempre que se reinicia a opera o do sistema por qualquer motivo A monitora o de outras vari veis micrometeorol gicas como a temperatura a humidade relativa a radia o global o balan o de radia o o fluxo de calor do solo e a quantidade de precipita o foi tamb m assegurada atrav s da utiliza o de sensores apropriados e devidamente posicionados O sensor de humidade relativa e temperatura foi fixado no mastro principal a sensivelmente tr s metros de altura enquanto os de radia o foram colocados num mastro mais pequeno com cerca de 2 metros de altura Al m de proporcionar a medi o de um elevado n mero de vari veis o sistema disp e ainda de um conjunto de capacidades como a aquisi o de dados processamento em tempo real possibilidade de processamento a posteriori e a representa o gr fica de algumas vari veis de modo a ter se um controlo mais eficaz sobre o seu funcionamento Finalmente este sistema re ne uma s rie de requisitos que devem cara
18. 1983 Vila Guerau de Arellano e Duynkerke 1992 O procedimento FC n o denota qualquer sensibilidade s raz es NO NOx nem ao sinal do gradiente de concentra o de NO dado que esta metodologia assume que a diverg ncia do fluxo se aproxima de zero no nivel z Para complementar a an lise anterior na figura 6 56 ilustra se a varia o vertical dos fluxos e das concentra es de NO NO e Os entre as alturas 6 2 d e z estimadas pelo m todo MFC99 A nossa aten o centrou se no m s de Agosto uma vez que est vamos interessados em tentar averiguar se a emiss o de NO seria o resultado da invers o do fluxo entre a altura de medi o e a superf cie Uma das caracter sticas mais evidentes de facto a pan plia de perfis verticais de fluxos de NO e NO obtidos O gr fico D mostra uma situa o em que o NO se deposita e emite simultaneamente com a deposi o a ocorrer nos n veis mais baixos e a emiss o nas camadas superiores Nestas condi es os fluxos de emiss o de NO resultam do efeito das reac es qu micas que ocorrem acima da can pia Todavia ainda que esta situa o pudesse explicar simultaneamente os fluxos de emiss o obtidos na presente investiga o e os fluxos de deposi o predominantemente observados em estudos que se basearam em m todos da caixa o facto que este tipo de varia o apenas aconteceu ocasionalmente A tend ncia mais frequente est ilustrada nos gr ficos A e B a qual indicia a exi
19. 938 945 Aneja V P 1990 Natural sulfur emissions into atmosphere Journal Air Waste Management Association 40 4 469 476 Aneja V P Claiborn C S Li Z e Murthy A 1994 Trends seasonal variations and analysis of high elevation surface nitric acid ozone and hydrogen peroxide Atmospheric Environment 28 10 1781 1790 Aneja V P Holbrook B D e Robarge W P 1997 Nitrogen oxide flux from an agricultural soil during winter fallow in the upper coastal plain of North Carolina USA Journal Air Waste Management Association 47 800 805 Aphalo P J e Jarvis P G 1991 Do stomata respond to relative humidity Plant Cell and Environment 14 127 132 Ascher U Christiansen J e Russell R D 1981 Collocation software for boundary value odes ACM Transactions on Math Software 7 209 222 Ashmore M Bell N e Rutter J 1985 Forest damage in West Germany and the role of ozone Ambio 14 81 87 Atkinson R e Carter W P L 1984 Kinetics and mechanisms of the gas phase reactions of ozone with organic compounds under atmospheric conditions Chemical Reviews 84 437 470 Avissar R Avissar P Mahrer Y e Bravdo B A 1985 A model to simulate response of plant stomata to environmental conditions Agricultural and Forest Meteorology 34 21 29 Badr O e Probert D 1993 Oxides of nitrogen in the earth s atmosphere trends sources sinks and environmental impacts Applied Energy 46 1 67 Refer ncias Bibliog
20. Duyzer et al 1983 Delany et al 1986 e resultantes da aplica o de modelos Fitzjarrald e Lenschow 1983 Kramm 1989 Vila Guerau de Arellano e Duynkerke 1992 Gao e Wesely 1994 t m demonstrado que as reac es qu micas afectam consideravelmente os perfis verticais de NO e NOs mas apresentam uma influ ncia relativamente pequena em rela o ao Os 4 2 5 Resolu o Espacial das Medi es Micro meteorol gicas Os fluxos de superf cie estimados a partir de medi es micrometeorol gicas s o influenciados pelos elementos da superf cie presentes numa dada rea superficial a montante da localiza o do sistema de medi o Deste modo a escala espacial dos fluxos obtidos num dado ponto da camada superficial n o se limita rea situada abaixo do ponto de medi o Schmid e Oke 1990 Schuepp et al 1990 Horst e Weil 1992 Horst 1999 A determina o da rea que influencia a medi o de um escalar ou do fluxo de um escalar num determinado ponto acima da superf cie pode ser estimada pela fun o fluxo footprint ou simplesmente fun o footprint Em termos muito gen ricos a fun o footprint f relaciona a concentra o ou o fluxo turbulento vertical de um escalar medido altura z F X 2 Z com a distribui o espacial do fluxo de superficie Fo 92 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos F X amp Y z z AG i 2 0 S x x y y Z dx dy Eq 4 3
21. OR R R R AN Das tr s resist ncias da equa o anterior a resist ncia de superficie R a mais dificil de descrever matematicamente face ao n mero e natureza complexa dos mecanismos que integra Nao surpreende portanto que a identifica o e a compreens o dos mecanismos de superficie envolvidos na remo o dos poluentes atmosf ricos constitua uma das reas mais importantes do dominio de investiga o do fen meno de deposi o seca a b G Pete Zi eee Zr li fe C Cp 4 f gt f cy TEN amp i Room Rm Retom Rm R Vegeta o i E Ee i Rout Vegeta o B Re i Rac Rex R i Rolo i Vegeta o b si Solo E RR e Yogetacae i Ragua Sup gua i Rac Reolo i E EEE Solo f oy Outras sup co 0 san co 0 i Figura 5 1 Ilustra o do processo de deposi o seca em termos de resist ncias adaptado de a Wesely 1989 e b Hicks et al 1987 O diagrama apresenta ainda v rias componentes da resist ncia de superf cie cuja integra o em R se baseia tamb m na lei de Ohm 104 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Os v rios mecanismos inclu dos em R s o avaliados atrav s de uma aplica o adicional da analogia de resist ncias el ctricas isto a resist ncia global da superf cie R uma combina o complexa de v rias resist ncias que actuam quer em s rie quer em paralelo cada uma repre
22. Os v rios testes efectuados de avalia o da qualidade dos dados experimentais desde a realiza o de uma campanha experimental de intercompara o ao emprego de procedimentos matem ticos de an lise das medi es permitiram nos concluir que o sistema de monitora o funcionou razoavelmente bem para as medi es de correla o turbulenta e de perfis verticais de concentra o pese embora o facto de o esquema usado na t cnica do gradiente de concentra o com medi o a dois n veis poder conduzir a incertezas mais elevadas e dif ceis de quantificar Isto n o significa que o incremento do n mero de n veis de medi o elimine as incertezas associadas medi o do gradiente mas possibilita certamente uma interpreta o melhor e mais segura do perfil vertical de concentra o No que concerne informa o extra da sobre os processos de transfer ncia seca dos diferentes poluentes estudados estamos portanto em condi es de afirmar que os dados seleccionados foram suficientemente representativos para avaliar as quantidades as tend ncias e os principais mecanismos controladores do fen meno de transfer ncia vertical de cada um dos poluentes em quest o De entre todos os poluentes estudados o ozono aquele cuja deposi o seca parece ser a mais f cil de descrever em fun o das condi es ambientais A varia o temporal e espacial encontrada para os par metros de deposi o do ozono revelam que o tipo e a
23. Precipitation Scavenging Dry Deposition and Resuspension Eds H R Pruppacher R G Semonin e W G N Slinn pp 763 773 Elsevier New York Fowler D e Duyzer J 1989 Micrometeorological techniques for the measurement of trace gas exchange Em Exchange of trace gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere report of the Dahlem Workshop Eds M O Andreae e D S Schimel pp 189 207 Chichester John Wiley Fowler D e Leith I D 1985 Biophysical mechanisms in the uptake of air pollutants Reinhaltung der luft 45 6 253 256 Fowler D e Unsworth M H 1979 Turbulent transfer of sulphur dioxide to a wheat crop Quarterly Journal Royal Meteorology Society 105 767 783 Foy C D 1987 Acid soil tolerance of two wheat cultivars related to soil pH KCI extractable aluminum and degree of aluminum saturation Journal Plant Nutrition 10 609 623 Fritschen L J e Simpson J R 1989 Surface energy and radiation balance systems general description and improvements Journal of Applied Meteorology 28 680 689 Fuentes J D Gillespie T J e Bunce N J 1994 Effects of foliage wetness on the dry deposition of ozone onto red maple and poplar leaves Water Air and Soil Pollution 74 1 2 189 210 Galbally I E e Roy C R 1978 Loss of fixed nitrogen from soils by nitric oxide exhalation Nature 275 734 735 Galbally I E e Roy C R 1980 Destruction of ozone at the earth s surface Quarterly Journal Roya
24. Quarterly Journal of Royal Meteorological Society 98 124 134 Tiedje J M 1988 Ecology of denitrification and dissimilatory nitrate reduction to ammonium Em Biology of anaerobic microorganisms Ed J B Zehnder pp 179 244 John Wiley amp Sons New York Tingey D T e Taylor G E Jr 1982 Variation in plant response to ozone a conceptual model of physiological events Em Effects of Gaseous Pollutants in Agriculture and Horticulture Eds M D Unsworth e D P Ormrod pp 111 138 Butterworths London Tingey D T Standley C e Field R W 1976 Stress ethylene evolution a measure of ozone effects on plant Atmospheric Environment 10 969 974 Treshow M e Anderson F 1989 Plant stress from air pollution John Wiley amp Sons Great Britain Tumer N C Rich S e Waggoner P E 1973 Removal of ozone by soil Journal of Environmental Quality 2 259 264 U S EPA 1994 Development and testing of a dry deposition algoritm revised Office of Air Quality Planning and Standards Research Triangle Park NC U S Environmental Protection Agency EPA 454 R 94 015 U S EPA 1996 Air quality criteria for ozone and other photochemical oxidants Office of Health and Environmental Assessment Research Triangle Park NC EPA 600 8 84 020aF Sv U S EPA 1989 Review of the National Ambient Air Quality Standards for Ozone assessment of scientific and technical information EPA 450 2 92 001 U S Environmental Protection
25. Sulphur metabolism in plants exposed to atmospheric sulphur Em Sulphur Nutrition and Sulphur Assimilation in Higher Plants Eds H Rennenberg et al pp 11 130 SPB Academic Publishers The Hague Delany A C e Davies T D 1983 Dry deposition of NOx to grass in rural East Anglia Atmospheric Enviroment 17 1391 1394 Delany A C Fitzjarrald D R Lenschow D H Pearson R Jr Wendel G J e Woodruff B 1986 Direct measurements of nitrogen oxides and ozone fluxes over grassland Journal of Atmospheric Chemistry 4 429 444 Demore W B Molina M J Watson R T Golden D M Hampson R F Kurylo M J Howard C J e Ravish Ankara A R 1983 Chemical kinetics and photochemical data for use in stratospheric modelling Evaluation 6 J P L Publisher pp 83 62 Denmead O T 1969 Comparative micrometeorology of a wheat field and a forest of Pinus radiata Journal of Agricultural Meteorology 6 357 371 Denmead O T 1983 Micrometeorological methods for measuring gaseous losses of nitrogen in the field Em Gaseous Loss of Nitrogen from Plant Soil System pp 133 157 W Junk Amsterdam 266 Refer ncias Bibliograficas DETR 1999 An economic analysis of the national air quality strategy an Interim Report UK Department of the Environment Transport and the Regions Web site http www environment detr gov uk airq naqs ea Droppo J G Jr 1985 Concurrent measurements of ozone dry deposition using eddy corre
26. associada deposi o de um poluente no solo sm sem R Resist ncia total deposi o de um dado poluente sm sem s Declive da curva de satura o da humidade espec fica mbar K S Propriedade escalar concentra o temperatura STE Erro padr o 0 X So Termo de consumo produ o da propriedade escalar S Se N mero de Schmid u pD vD SO Di xido de enxofre ppbv ou ug m T Temperatura do ar C To Temperatura da superficie C U Velocidade longitudinal instant nea ms u Velocidade m dia longitudinal ms u Flutua o da velocidade longitudinal ms Ux Velocidade de fric o ou tangencial ms v Flutua o da velocidade lateral ms v Flutua o da velocidade lateral ms Va Velocidade de deposi o ms Virus Velocidade m xima de deposi o ms W Velocidade vertical instant nea ms w Velocidade vertical m dia ms w Flutua o da velocidade vertical ms xiv Simbologia e Nomenclatura Wp D fice de press o de vapor KPa ou mbar Z Altura de medi o m Zo Escala de rugosidade para a quantidade de movimento m Zoc Escala de rugosidade para outras propriedades escalares m Zi Altura da camada limite m Simbolos Gregos a Par metro do filtro digital recursivo passa baixa a B Raz o de Bowen E Y Constante psicom trica mbar K Tr Gradiente real de temperatura na atmosfera C Km Taa Gradiente adiab tico seco 1 C 100m 5 zy d m Sx Altura da camada interna ajustada m Erro de fecho do balan o
27. de deposi o seca respons vel pela remo o de uma quantidade correspondente a cerca de 24 das emiss es de NOx sendo a deposi o h mida uma frac o da ordem dos 41 Whelpdale et al 1997 A deposi o seca de NOx assume no entanto uma contribui o bastante inferior relativamente deposi o total de azoto j que outras esp cies de azoto reduzidas ou oxidadas tamb m s o eficientemente depositadas na superf cie por via seca Globalmente a deposi o total de NOy representa menos de 50 de todo o azoto depositado a percentagem restante deve se deposi o de NHx e dos seus produtos de reac o Holland e Lamarque 1997 Estimativas regionais de deposi o seca de poluentes gasosos obtidas recentemente para o Reino Unido sugerem que 40 da deposi o seca de azoto ocorre sob a forma de esp cies oxidadas sendo 15 referente remo o directa de NO e os restantes 25 resultantes do transporte turbulento de HNO para a superf cie Smith et a 2000 15 Capitulo 2 2 2 3 Ozono Troposf rico O3 O ozono uma mol cula constitu da por tr s tomos de oxig nio que se encontra em duas regi es bem distintas da atmosfera na estratosfera e na troposfera Na estratosfera as mol culas de ozono s o formadas naturalmente atrav s da quebra das mol culas de oxig nio por ac o da luz solar e s o respons veis pela absor o de uma importante frac o das radia es UV A lt 315 nm as quai
28. e da resist ncia de superficie Re prevalecente em Sarrazola durante alguns meses de 1995 e de 1997 Nos gr ficos referentes aos ciclos m dios di rios o eixo das abcissas corresponde ao tempo universal UTC Universal Time Coordinate e o eixo das ordenadas representa a m dia H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o Capitulo 6 05 E Re CRE ho dered si Baldios mem Setembro bounet Pancas E Total 24H Abril Julho E Diurno Ol cette O PURE RR E RO RD RR UR E RA 5 pe UR RR OD As pre Va Os cm s 0 1 0 0 3 0 4 feof dueeccessenisasentente sesseiemeneresas rece smcsiernead R R S cm R Os s cm A a orriko WY E can ae a 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 Mar Abr Jun Jul UTC 15 minutos UTC 15 minutos Ano 1997 Figura 6 36 Varia o di ria m dia dos par metros de deposi o seca de ozono prevalecente em cada uma das campanhas experimentais de campo levadas a cabo no monte dos Baldios e na herdade de Pancas Nos gr ficos referentes aos ciclos m dios di rios o eixo das abcissas corresponde ao tempo universal UTC Universal Time Coordinate e o eixo das ordenadas representa a m dia H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e
29. es ambientais distintas Os dados recolhidos em Sarrazola foram divididos em quatro grupos sazonais designados a partir de agora por S Inverno95 que compreende dados desde 1 de Novembro de 1994 a 31 de Mar o de 1995 S Ver o95 abrange o per odo que vai desde 1 de Junho a 31 de Agosto de 95 S Inverno97 corresponde ao per odo de 15 Janeiro a 28 de Fevereiro e finalmente S Ver o97 que abrange a informa o recolhida entre 30 Julho e 22 de Agosto de 97 Os dados seleccionados para o monte dos Baldios foram divididos em 2 grupos que configuram propriedades fisiol gicas distintas da superf cie As primeiras 3 campanhas foram agrupadas na categoria BAI enquanto o quarto per odo foi estudado em separado denominado na an lise que se segue por B42 Em Pancas todos os dados dispon veis foram inclu dos num nico grupo designado a partir de agora por PA Para cada um destes per odos as concentra es e os fluxos do poluente bem como outros par metros de deposi o seca tais como velocidade de deposi o velocidade m xima de deposi o e resist ncia de superf cie foram estimados para o per odo diurno e para o per odo nocturno Os fluxos de superf cie de SO foram computados a partir das medi es experimentais do gradiente vertical de concentra o deste poluente e de outras vari veis micrometeorol gicas atrav s da aplica o da teoria cl ssica do m todo aerodin mico vide cap tulo 4 O c lculo dos restantes par m
30. estacionaridade das propriedades do flu do n o se verificam Nestas circunst ncias resulta directamente da equa o 4 2 que o fluxo vertical de uma dada propriedade do flu do deixa de ser constante com a altura Na sua forma mais simples a diverg ncia do fluxo entre duas alturas z2 e z pode ser escrita por AF 08 0r dz AS at z 2 Eq 4 5 Esta express o mostra que se o fluxo de uma propriedade escalar de 20 ng m s uma mudan a na concentra o de 20 ug m h conduz a um erro de 33 na medi o de fluxos a 1 metro de altura Posto isto a grande quest o que se coloca saber que varia es temporais devemos aceitar para que o fluxo medido seja considerado um valor suficientemente v lido Para melhor compreendermos esta quest o podemos colocar o problema anterior de outra forma Suponhamos que estamos a medir fluxos de CO a 3 metros de altura usando um per odo de amostragem de 30 minutos Se o fluxo estimado for de 1 mg g m s e se aceitarmos como limite m ximo um erro relativo de 10 devido diverg ncia do fluxo a varia o temporal toler vel de 0 033 mg g s Isto significa que assumindo uma concentra o de 524 mg g de CO um erro relativo de 10 no fluxo implica uma varia o temporal da concentra o inferior ou igual a 11 num per odo de meia hora Seguindo um racioc nio id ntico ao anterior tamb m f cil entender que a advec o horizontal pode introduzir ou re
31. interesse como por exemplo as caixas de topo aberto usadas em medi es de fluxos de ozono Pleijel et al 1994 97 Capitulo 4 4 5 Aplica es das Diferentes Metodologias Vimos ao longo deste cap tulo que as metodologias de campo dispon veis para a medi o de fluxos de superf cie t m consistido basicamente na aplica o de m todos de caixa e m todos micrometeorol gicos envolvendo medi es em plataformas fixas ou em plataformas m veis Com os primeiros o fluxo determinado a partir da taxa de varia o da concentra o no interior de uma caixa colocada sobre a superf cie enquanto com os segundos o fluxo medido num dado ponto ou ao longo de um percurso da camada limite da atmosfera Constat mos tamb m que o espectro de aplica o das t cnicas de medi o de fluxos de deposi o emiss o seca determinado por um conjunto de vantagens e desvantagens que cada uma delas apresenta Os m todos de caixa s o inerentemente limitados por alterarem as condi es locais e por apresentarem uma pequena representatividade espacial geralmente lt Im sendo necess rias v rias r plicas distribu das pela rea de estudo para obter um valor representativo Al m disso problemas log sticos dificultam a implementa o prolongada destas t cnicas de forma cont nua O desenvolvimento de m todos micrometeorol gicos permitiu ultrapassar os problemas referidos anteriormente mas a implementa o correcta destas
32. lt 10 libertada sob a forma de NO ou produzida quimicamente pela reac o termomolecular entre o NO e o oxig nio molecular junto fonte emissora onde as concentra es de NO s o bastante elevadas medida que as concentra es de NO se v o diluindo a signific ncia deste processo de forma o de NO diminui drasticamente sendo portanto irrelevante nas condi es prevalecentes na troposfera PORG 1997 Finlayson Pitts e Pitts 2000 O mecanismo dominante respons vel pelos n veis de NO presentes na troposfera resulta da convers o r pida do NO em NO pela ac o de oxidantes fotoqu micos fundamentalmente o 14 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo ozono e tamb m radicais per xilo HO e RO resultantes da oxida o de compostos org nicos Este processo de transforma o de NO em NO bastante complexo e juntamente com a fotodissocia o das mol culas de NO lt 420 nm constitui um processo chave na forma o de ozono troposf rico como veremos na sec o 2 2 3 O NO pode ser posteriormente convertido em cido n trico HNO3 e ser tamb m precursor de aeross is de nitrato atrav s de reac es que ocorrem maioritariamente em fase gasosa As mais relevantes envolvem a oxida o do NO a HNO pelos radicais hidr xilo OH durante o dia e pelo O durante a noite seguindo se a forma o de aeross is de nitrato por reac o do cido n trico com sais marin
33. mas os ndices cumulativos apresentam se como os mais vantajosos em termos ambientais No continente europeu no mbito do programa EMEP o n vel cr tico estabelecido para o ozono expresso em termos de exposi o cumulativa acima de um limite de concentra o de ozono de 80 ug m Este ndice de exposi o referido por AOT40 O AOT40 corresponde ao somat rio das diferen a entre as concentra es hor rias superiores a 80 ug m e o valor 80 ug m ao longo de um determinado per odo de tempo utilizando apenas os valores hor rios medidos diariamente entre as 08 00 e as 20 00 horas A n vel europeu foi definido um AOT40 de 6000 ug m hora como objectivo a longo prazo para a protec o das plantas Este ndice deve ser calculado anualmente com base em valores hor rios determinados de Maio a Julho CCE 2000 Para a sa de humana o n vel cr tico estabelecido da responsabilidade da Organiza o Mundial de Sa de OMS e de 120 ug m dado como m dia de 8 horas O Conselho Regional para a Europa em colabora o com a OMS adoptaram o AOT60 de 120 ug m hora como um n vel cr tico cumulativo calculado ao longo de um ano No que concerne carga cr tica referente acidifica o e eutrofiza o ambos os conceitos representam a quantidade m xima de deposi o cida ou de nutrientes no caso da eutrofiza o que um ecossistema pode tolerar a longo prazo sem sofrer quaisquer danos No continente europeu no
34. meios t cnicos e financeiros 4 4 Medi es na Superf cie M todos de Caixa As metodologias designadas vulgarmente por m todos de caixa determinam os fluxos na interface atmosfera superficie a partir do registo temporal da concentra o de um constituinte gasoso num volume de ar adjacente superf cie envolvido fisicamente por um inv lucro caixa ou cuvete Mosier 1989 Livingston e Hutchinson 1995 Cerqueira 1999 Este inv lucro pode ter dimens es v rias e geralmente constru do em material inerte de modo a n o reagir com o g s em estudo Estes m todos s o geralmente operados em estado estacion rio sistema din mico ou aberto ou em estado n o estacion rio sistema est tico ou fechado Nos sistemas estacion rios faz se passar um fluxo de ar de composi o conhecida atrav s do sistema em circuito aberto Esta corrente de ar deve ser optimizada quer em termos de caudal quer em termos de concentra o de modo a que as novas condi es introduzidas pela presen a e opera o do sistema n o apresentem desvios significativos relativamente s condi es prevalecentes no ambiente natural circundante Ap s um per odo inicial de ajustamento gera se um gradiente vertical constante o qual diminui ou aumenta em altura em fun o da ocorr ncia de emiss o ou de deposi o do constituinte respectivamente Deste modo o fluxo na interface superficie ar relacionado com a diferen a de concentra o da
35. ncia de superf cie cuja integra o em R se baseia tamb m na lei de Obm eee eccceeesceeecesecseesseceaecseeeeceseceaecaeeeeceseceaecaeeesenseceaeensensees 104 Figura 5 2 Mecanismo reactivo de produ o qu mica do NO ao n vel da superf cie adaptado de RGAR 1997 107 Figura 5 3 M todo de infer ncia sugerido por Pul et al 1993 para estimar os fluxos de deposi o seca no continente Europene hene dhsorsecencacexeduscaauastde cous cido r encon do iai aree esane eE da doscaces EIEEE 119 Figura 6 1 Cronograma e identifica o dos per odos de medi o realizados no mbito desta investiga o 123 Figura 6 2 Representa o esquem tica do sistema MEDFLUX cccesccsseessesscesecssesecesecsecseeeecaecasecseeeeceaecaeeseeneeeeeteas 126 Figura 6 3 Configura o geom trica do anem metro ultra s nico Gill errar 129 Figura 6 4 Representa o esquem tica do sensor de medi o r pida de ozono GF AS OS G 2 ce eeeceeeeeceeenteeteeee 131 Figura 6 5 Ilustra o da medi o de di xido de carbono e vapor de gua usando o LI 6262 itt 134 Figura 6 6 Esquema do Higr metro Krypton KH gt 0 ccccccccccsessssseseesceseseeseeseesceaeeecssesecsecsecsesececsaesesseesecseeaeeseeseeesaaes 136 Figura 6 7 Representa o esquem tica da aquisi o de dados do sistema MEDFLUX eee 141 Figura 6 8 M dulos do software usado no sistema MEDFLUX adaptado de Vermeulen 19
36. o de 1995 e de 1997 As barras representam os desvios padr o associados s estimativas dos respectivos par metros c eee 208 XIX Lista de Figuras Tabelas e Quadros Figura 6 43 Compara o da resist ncia da can pia Rc com a resist ncia estomatica Rgtom estimada a partir de medi es de condut ncia estom tica ao n vel foliar modelo de Baldocchi e de fluxos de superf cie de ozono m delo de Wesely nk este hire ahi do ana an AE Sema ol Bite A ga Sie DA gpa 6 hadi bi a 0 Ra E a ONA as qu 210 Figura 6 44 N veis atmosf ricos e fluxos de deposi o seca de SO prevalecentes nos diferentes locais de estudo 213 Figura 6 45 Magnitude dos fluxos verticais de SO em fun o de classes de concentra o do mesmo poluente para os tr s locais de estudo A primeira categoria inclui somente observa es em que as concentra es de SO se situaram no intervalo 0 5 lt Cso lt 1 yg M ceececcccccsccssessessessessesscssssscesucssesusssssussecssesecssesasssessessesssssseseesussssuesesssesesssesesesees 214 Figura 6 46 Varia o sazonal e espacial dos par metros de deposi o seca do di xido de enxofre velocidade de deposi o velocidade m xima de deposi o e resist ncia de superf cie apresentada sob a forma de medianas para o per odo diurno e nocturno As barras verticais variam entre o percentil 25 e o 75 215 Figura 6 47 Resist ncia n o estom tica Rnsbs estimada como valor resi
37. s t xico pode actuar nas c lulas da epiderme de duas maneiras afectando as c lulas subsidi rias sem afectar as c lulas de guarda conduzindo ao alargamento da abertura estom tica devido perda de press o de turgesc ncia do meio circundante afectando a turgidez das c lulas de guarda levando ao fecho quase total dos estomas O modo como estes factores activam o mecanismo ou os mecanismos de controlo dos estomas ainda n o bem conhecido mas a maior parte dos estudos realizados neste mbito demonstram que o comportamento de abertura e fecho dos estomas segue um padr o de varia o di ria e sazonal O ciclo di rio encontra se estreitamente relacionado com as condi es meteorol gicas ao longo do dia Em condi es ptimas os estomas abrem algum tempo ap s o nascer do sol atingindo m ximos de abertura coincidentes com os m ximos de temperatura e radia o solar Ap s o p r do sol os estomas respondem mais ou menos lentamente no sentido da diminui o da sua abertura Durante a noite estes permanecem fechados Todavia em condi es ambientais o comportamento dos estomas pode sofrer desvios significativos face s condi es de stress que a planta enfrenta com alguma regularidade As respostas estom ticas s o na sua grande maioria revers veis excepto quando se encontram sujeitas a varia es ambientais extremas Schulze e Hall 1982 A periodicidade sazonal relaciona se com o ciclo de crescimento da veg
38. todos de caixa O Galbally e Roy 1980 Pleijel et al 1994 Granat e Richter 1995 SO Hill 1971 Garland 1977 Garland e Branson 1977 Milne et al 1979 Hallgren et al 1982 Granat e Johansson 1983 Granat e Richter 1995 NOx Hill 1971 Judeikis e Wren 1978 Bennet e Hill 1973 Gravenhorst e Bottger 1983 Micrometeorol gicos Gradiente de O Galbally 1971 Platt 1978 Leunning et al 1979 Duyzer et al 1983 Concentra o Colbeck e Harrison 1985 Fontan et al 1992 Sanchez et al 1997 SO Garland 1977 Shepherd 1974 Fowler 1978 Nicholson e Davies 1988 Erisman et al 1994b Erisman et al 1997 Plantaz 1998 NOx Delany e Davies 1983 Duyzer et al 1983 Enders et al 1989 Erisman et al 1997 Galmarini et al 1997 Taylor et al 1999 Correla o O Massman 1993 Delany et al 1986 Pul e Jacobs 1994 Coe et al Turbulenta 1995 Padro 1996 Cieslik e Labatut 1997 SO Neuman e den Hartog 1985 Hicks et al 1986 Fowler e Cape 1983 Matt et al 1987 Padro 1994 NOx Wesely et al 1982 Duyzer et al 1983 Delany et al 1986 Hicks et al 1986 Coe et al 1993 Walton et al 1997a Medi es Aircraft O Massman et al 1995 Affre et al 1999 100 Parametrizacao dos Processos de Deposicao Seca de Poluentes Gasosos 5 1 Introdu o A descri o matem tica do fen meno de deposi o seca de poluentes gasosos principalmente de co
39. vel 2 5 m Amostragem do Perfil Vertical de Concentra o 3d q de Hum Ozono a ret edemp ThermoElectron 43 PS Electro Carv o Analisador de HO NOx Balan o de Radia o radia o Global 2 CO2 H20 E LI 6262 i Preci z Analisador de S02 recipita o S N vel 1 0 5 1 m 0 Figura 6 2 Representa o esquem tica do sistema MEDFLUX Relativamente ao m todo do gradiente as concentra es de SO NO e NO foram medidas com dois analisadores Thermo Electron capazes de detectar n veis t picos destes poluentes em atmosferas rurais Ambos os analisadores foram ligados a um sistema de 3 electrov lvulas de teflon cujo controlo autom tico permite medir alternadamente durante intervalos programados as concentra es dos respectivos compostos a 0 5 e a 5 metros de altura O ar amostrado atrav s de 126 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental tubagens de teflon com cerca de 6 metros de comprimento e di metro de 1 4 de polegada Estas s o aquecidas por meio de uma resist ncia el ctrica fixadas com um material sint tico resistente e de tonalidade preta Esta peculiaridade evita a condensa o do vapor de gua no interior das tubagens e a consequente perda de SO por absor o deste nas got culas de gua O revestimento negro das tubagens exerce ainda um papel adicional na medida em que reduz a influ ncia das reac es fotoquimicas na destrui o produ
40. 018 mg m s em Pancas e de 0 1 ppmv m s 0 18 mg m s em Sarrazola Estes valores est o na regi o mais baixa dos valores m ximos nocturnos encontradas por Kim e Verma 1990 0 5 mg m s sendo tamb m inferiores aos valores m ximos m dios de emiss o nocturna de aproximadamente 0 22 mg m s reportados em Hensen et al 1995 A magnitude dos valores nocturnos parece advir fundamentalmente da ac o de dois factores o tipo de solo nomeadamente no que concerne ao seu conte do em mat ria org nica Blet Charaudeau et al 1990 e s condi es de humidade do substracto Sharkov 1987 Grammerer 1989 Ambos os factores desempenham um papel chave no controlo da produ o biol gica de di xido de carbono ao n vel do solo Esta rela o causal est em parte ilustrada na 185 Capitulo 6 figura 6 32 a qual mostra o aumento da emiss o de CO para a atmosfera ap s a ocorr ncia de um evento de precipita o Ainda que parte do di xido de carbono possa ser produzido quimicamente pela combina o da chuva cida com solos calc rios sendo este preferencialmente libertado para a atmosfera quando a superf cie do solo est mais quente que as got culas de precipita o Norman et al 1992 o fen meno presenciado resulta fundamentalmente do aumento da produ o biol gica deste constituinte ao n vel do solo Apesar dos valores que est o a ser avaliados terem sido recolhidos durante a p
41. 1 Campanhas Experimentais de Campo e Informa o Recolhida O estudo experimental realizado no mbito desta investiga o envolveu duas etapas distintas as quais foram determinadas em grande extens o pelos objectivos tra ados em dois projectos comunit rios que lhe estiveram subjacentes ver figura 6 1 A primeira fase do trabalho integrada no projecto comunit rio SREMP teve como principal objectivo a medi o em cont nuo de fluxos de ozono pelo m todo da correla o turbulenta e de di xido de enxofre pelo m todo do gradiente de concentra o ao longo do ciclo anual de crescimento de esp cies vegetais de baixo porte vegeta o rasteira O per odo de medi es foi efectuado entre Novembro de 1994 e Setembro 1995 num local sito na regi o de Aveiro Polder Piloto de Sarrazola A segunda fase surge no in cio de 1996 integrada no mbito do projecto comunit rio MEDFLUX o qual veio dar continuidade ao estudo realizado at ent o No essencial este novo projecto contemplou a medi o de fluxos de superf cie dos constituintes supracitados e de xidos de azoto NO e NO2 em mais do que um local representativos do clima mediterr nico durante per odos intensivos de 2 3 semanas Paralelamente estendemos o estudo medi o da transfer ncia vertical de di xido de carbono e de vapor de gua pela sua import ncia na avalia o dos fluxos de deposi o dos poluentes gasosos A recolha de informa o ne
42. 1 Rstom O cm s Figura 6 38 Rela o entre a condut ncia estomatica 1 Rgtom estimada pelo m todo de Penman Monteith e a condutancia de superficie do ozono 1 R para os per odos de Abril Julho Agosto e Setembro Os valores representados cingem se ao per odo diurno compreendido entre as 11 e as 17 horas locais 202 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono Room O3 a Room Os 0 3 4 Condut ncia cm s 0 0 OEE serrana tra andando sbt desnatado da dada d images HR Ox siii Pancas Setembro 97 Room Os 0 2 Bs Peer errr rere eaten eee de de an ra ae co su pueda Ble eer ter eerie EE ETETETT Seer errr rt Condut ncia cm s e IR Og o 1 Rstom Os Sarrazola Agosto 97 0 0 i r i i th i i i r i r 11H 12H 13H 14H 15H 16H 17H 11H 12H 13H 14H 15H 16H 17H Hora Local Hora Local Figure 6 39 Varia o diurna da condut ncia da can pia e da condut ncia estom tica estimada a partir da equa o de Penman Monteith referente deposi o do ozono durante quatro per odos distintos de medi o Analisando as figuras vemos com relativa facilidade que durante o per odo diurno as vias estom tica e n o estom tica actuam em paralelo na remo o de mol culas de ozono em propor es que dependem das condi es da superficie Da correla o observada entre a condut ncia total e a condut ncia estom tica
43. 1537 543 745 399 Baldios Mar o 0 131 0 078 639043335 0 0016 0 0046 0 0248 0 0410 0 0486 0 0715 1128 1128 120 450 107 Abril 0 192 0 105 6 972 2 855 0 0040 0 0061 0 0443 0 0570 0 0817 0 0775 863 863 137 358 128 Junho 0 267 0 088 3 047 1 730 0 0020 0 0051 0 00298 0 0150 0 0013 0 0193 1001 1001 526 662 410 Julho 0 201 0 114 5 225 2 398 0 0093 0 0108 0 00454 0 0212 0 0230 0 0412 1037 1037 250 618 203 Pancas Setembro 0 612 0 786 22 6294 15 584 0 0110 0 0274 0 0026 0 0826 0 0345 0 1376 1396 1396 285 515 222 228 144 gt Sarrazola Jan 97 t i Sarrazola Fev 97 Sarrazola Ago 97 Pancas Set 97 E dD 3 o Z g e o 35 4 30 4 E 25 4 dD 204 Q Z g c o 0 10 o 0 08 o E 0 06 2 2 9 0 02 ES 0 02 0 15 0 10 n E 005 D 0 00 S 0 05 2 0 10 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos UTC 15 minutos UTC 15 minutos UTC 15 minutos Figura 6 49a Evolu o m dia di ria dos n veis atmosf ricos e da transfer ncia vertical de NO e NO prevalecentes nos meses de Janeiro Fevereiro e Agosto de 1997 em Sarrazola e no m s de Setembro do mesmo ano na herdade de Pancas Conc NO ug m Conc NO ug m Flux
44. 1985 Estas rela es causais entre polui o do ar e os efeitos na vegeta o s o circunstanciais mas um facto que as plantas ficam menos resistentes a todo o tipo de stress ambiental e mais vulner veis a doen as e infec es provocadas por insectos quando expostas a um poluente ou mistura de poluentes Hosker e Lindberg 1982 Chevone e Linzon 1988 22 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo Quadro 2 1 Natureza e tipo de efeitos que os poluentes causam na vegeta o Hosker e Lindberg 1982 Natureza do efeito Efeitos Bioqu mico Altera o da actividade enzim tica e das estruturas das membranas celulares Fisiol gico Redu o das taxas de assimila o do CO e de transpira o i e altera o do metabolismo da planta Danos f sicos Aparecimento de pigmenta o e de les es clor ticas e necr ticas em diferentes partes das plantas Crescimento e vigor Redu o do crescimento da planta ou partes desta e diminui o da capacidade de resist ncia a outras press es ambientais Produ o e qualidade Redu o da produ o e da qualidade de partes da planta importantes do ponto de vista econ mico Acumula o Acumula o de poluentes pelos vegetais pode reduzir a utilidade destes e torn los prejudiciais para o consumidor pelo facto de contaminarem a cadeia alimentar Comunidade e ecossistema Mudan as na estrutura da comunidade vegetal com desapare
45. 20 E bia Ra R mo Eq 5 12 ty sendo q a concentra o de vapor de gua gy a concentra o de vapor de gua em condi es de satura o temperatura da folha 7 e w q o fluxo turbulento de vapor de gua estimado por uma das v rias t cnicas micrometeorol gicas discutidas no cap tulo 4 7 pode ser estimada a partir da temperatura do ar T e do fluxo de calor sens vel H pela seguinte equa o Pul 1992 Ty T AR Ry Eq 5 13 p onde R e R s o determinadas de acordo com as equa es 5 6 e 5 7 respectivamente Jensen e Hummelshoj 1995 aplicaram uma metodologia id ntica diferindo apenas na defini o da resist ncia da camada quasi laminar Modelo combinado Balan o de Energia Equa o de Penman Monteith Para compreendermos melhor os par metros envolvidos neste m todo talvez seja adequado relembrarmos a equa o do balan o de energia sec o 4 2 3 2 2 num dado sistema da superf cie terrestre excluindo superf cies de gelo e neve A Rn G H hE 2E 1 B Eq 5 14 em que B a raz o de Bowen B H E Quando se conhecem os termos mais relevantes do balan o de energia da superf cie a resist ncia estom tica pode ser calculada por readapta o da equa o de Penman Monteith a qual combina o conceito de analogia de resist ncia com o princ pio do balan o de energia Kim e Verma 1991 Rises r 50 1 j 0 2 fe ED eat 2 ages i y y A onde s o de
46. 49 1134 1141 Prather R J Miyamoto S e Bohn H L 1973 Nitric oxide sorption by calcareous soils I Capacity rate and sorption products in air dry soils Soil Science Society of America Proceedings 37 877 879 Pruit W O Morgan D L e Lourence F J 1973 Momentum and mass transfer in the surface boundary layer Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 99 370 386 Pul W A J van e Jacobs A F G 1994 The conductance of a maize crop and the underlying soil to ozone under various environmental conditions Boundary Layer Meteorology 69 83 99 Pul W A J van 1992 The flux of ozone to a maize crop and the underlying Soil during a growing season PhD Thesis Wageningen Agricultural University The Netherlands Pul W A J van Erisman J W van Jaarsveld J A e Leeuw F A A M 1993 Methodology for mapping acidifying components over Europe Em Air Pollution Research Report 47 Eds J Slanina G Angeletti e S Beilke pp 95 115 Aveiro Portugal Radojevic M e Harrison R M 1992 Atmospheric acidity sources consequences and abatement Environmental Management Series Elsevier London Ramananthan V Cicerone R J Singh H B e Kiehl J T 1985 Trace gas trends and their potential role in climate change Journal of Geophysical Research 90 D3 5547 5566 Ramge P Badeck F W Pl chl M e Kohlmaier G H 1993 Apoplastic antioxidants as decisive elimination factors within the uptake p
47. 56 00 28 77 36 79 18 75 44 16 17 33 33 31 19 53 12 34 53 17 82 31 18 16 57 38 85 15 13 26 45 15 57 13 28 64 16 04 25 52 14 15 29 44 12 84 19 06 11 48 N Inicial 18892 5004 4402 1516 Dados Entre par ntesis rectos encontra se a percentagem remanescente do n mero de medi es de fluxos de di xido de enxofre respeitante aplica o de Cso2 gt 3 ug m como crit rio n 10 4000 mma Dados Iniciais a b c d mm Remanesc SO gt 0 5 ug m Remanesc SO gt 3 ug m 3000 2000 q q o E i l l E H Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Jan Fev Ago Mar Abr Jun Jul Set N de Dados o Figura 6 23 Rela o entre o n mero inicial e o n mero remanescente de dados referentes deposi o de di xido de enxofre a para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1995 b para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1997 c para cada campanha experimental de campo realizada no monte dos Baldios em 1997 e d para a campanha experimental de campo efectuada na herdade de Pancas em 1997 172 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais Tabela 6 3 Percentagem de dados remanescentes referentes a fluxos de xido n trico e di xido de azoto ap s a aplica o sequencial de cada um dos crit rios de selec o de Dados Rema
48. 75 29 3 72 07 65 20 83 30 60 50 4 71 70 64 86 82 78 58 74 5 70 95 63 94 81 16 57 50 6 70 95 63 84 80 57 56 58 T 69 62 61 91 79 36 55 22 8 69 62 61 91 75 33 55 22 9 68 83 60 78 70 25 50 59 N Inicial Dados 18178 5069 4564 1534 Ed MEE Dados Iniciais a b c d Remanescentes 3000 4 J 2000 4 N de Dados 1000 4 Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Jan Fev Ago Mar Abr Jun Jul Set Figura 6 22 Rela o entre o n mero inicial e o n mero remanescente de dados referentes deposi o de ozono a para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1995 b para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1997 c para cada campanha experimental de campo efectuada no monte dos Baldios em 1997 e d para a campanha experimental de campo efectuada na herdade de Pancas em 1997 171 Capitulo 6 Tabela 6 2 Percentagem remanescente de dados de fluxos de di xido de enxofre ap s a aplica o sequencial de cada um dos crit rios de selec o de Dados Remanescentes Di xido de Enxofre Crit rios Selec o Sarrazola 95 Sarrazola 97 Baldios 97 Pancas 97 1 82 61 81 51 95 77 80 87 2 81 65 80 68 91 75 75 26 3 69 28 65 29 83 17 60 49 4 68 98 64 95 82 69 58 71 5 68 33 64 01 81 03 57 45 6 68 22 63 91 80 49 56 53 7 66 82 61 97 79 35 55 15 8 66 82 61 97 75 33 55 15 9 10 56 66 28 84 51 60 25 54 55 04 19 63 48 68 27 77 11
49. A unidade usada nesta opera o foi o ozonisador PR S 2 Actualmente existem sistemas de activa o que apenas requerem 15 minutos para completar a opera o Al m disso conveniente proceder limpeza do sistema pneum tico do aparelho pelo menos de 2 em 2 meses dependendo do ambiente onde instalado Di xido de Carbono e Vapor de gua em Percurso Fechado Closed Path As concentra es de di xido de carbono e de vapor de gua foram medidas com o LI 6262 LI COR Lincoln NE EUA o qual tem sido utilizado com alguma frequ ncia em estudos de transfer ncia gasosa de CO e H O na interface atmosfera superficie Hensen et al 1995 Sch tz et al 1996 Moncrieff et al 1997 132 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Este instrumento disp e de um sistema capaz de gerar e fazer incidir alternadamente radia o infravermelha em duas c lulas a c lula de refer ncia que usada para amostras de composi o conhecida em CO e HO e a c lula da amostra ou de amostragem destinada a correntes gasosas de concentra o desconhecida em rela o queles dois constituintes atmosf ricos e dois detectores que proporcionam a medi o de energia de comprimento de onda caracter stico das bandas de absor o do CO e do H20 O detector de CO usa um filtro ptico centrado no comprimento de onda 4 26 um com uma largura de banda de absor o de 0 15 um enquanto o detector
50. Agency Office of Air Quality Planning and Standards Research Triangle Park NC Ulrich B 1985 Interaction of indirect and direct effects of air pollutants in forests Em Air Pollution and Plants Ed C Troyanowski pp 149 181 VCH Verlagsgesellschaft mbH Weinhaim Germany UN ECE 2000 The 1999 Protocol to abate acidification eutrophication and ground level ozone United Nations Economic Comission for Europe Web site http www unece org env Irtap Verma S B 1990 Micrometeorological methods for measuring surface fluxes of mass and energy Remote Sensing Reviews 5 1 99 115 Vermeulen A T 1998 Development of an automatic deposition monitoring system MEDFLUX Report Netherlands Energy Research Foundation ECN 28 pp Vickers D e Mahrt L 1997 Quality control and flux sampling problems for tower and aircraft data Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 14 512 526 Viezee W Johnson W B e Singh H B 1983 Stratospheric ozone in the lower troposphere II Assessment of downward flux and ground level impact Atmospheric Environment 17 1979 1993 Vila Guerau de Arellano J e Duynkerke P G 1992 Influence of chemistry on the flux gradient relationships for the NO O3 NO system Boundary Layer Meteorology 61 375 387 Vila Guerau de Arellano J e Duynkerke P G 1995 Atmospheric surface layer similarity theory applied to chemically reactive species Journal of Geophysical Research 100 D1 1397 1
51. Altura Temperatura Perfil de temperatura ambiente meme Perfil adiab rtico de temperatura Figura 3 4 Ilustra o do conceito de estabilidade atmosf rica determinada pelo gradiente vertical de temperatura 39 Capitulo 3 Apesar da estrutura da camada limite da atmosfera que se desenvolve em condi es de neutralidade ser a mais simples e a mais f cil de avaliar uma vez que simplesmente influenciada pela instabilidade varia o e rota o do vento em altura resultantes do atrito que a superf cie exerce sobre o escoamento atmosf rico o facto que estas condi es raramente se observam na natureza e quando ocorrem s o geralmente transit rias Na verdade os estados mais frequentes na atmosfera real envolvem a estratifica o inst vel ou est vel da atmosfera associada ao ciclo di rio de aquecimento e arrefecimento da superf cie Em ambas as situa es os efeitos t rmicos est o presentes e devido varia o espacial e temporal que podem exibir aumentam consideravelmente a complexidade inerente estrutura din mica da CLA A ilustra o deste cen rio evolutivo em condi es idealizadas est esquematizada na figura 3 5 N o obstante a CLA responder de forma cont nua aos efeitos t rmicos gerados pela superf cie a estrutura da mesma ao longo de um per odo de 24 horas pode ser simplesmente representada por dois estados din micos bem distintos a camada limite de mistura convec
52. BLWTL 1999 Extratropical wind climates The Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory The university of Western Ontario Canada Web site http www blwtl uwo ca climate Bohn H L 1972 Soil absorption of air pollutants Journal of Environmental Quality 1 372 375 Bouwman A F 1990 Exchange of greenhouse gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere Em Soils and Greenhouse Effect Ed A F Bouwman pp 61 127 John Wiley amp Sons Chichester Boxel J H van 1986 Heat balance investigations in tidal areas PhD Thesis Free University Amsterdam Bremner J M e Blackmer A M 1981 Terrestrial nitrification as a source of atmospheric nitrous oxide Em Denitrification Nitrification and Atmospheric Nitrous Oxide Ed C C Delwiche pp 151 170 John Wiley amp Sons New York Brimblecombe P 1978 Dew as a sink for sulphur dioxide Tellus 30 151 157 264 Refer ncias Bibliograficas Brook J R Di Giovanni F Cakmak S e Meyers T P 1997 Estimation of Dry deposition velocity using inferential models and site specific meteorology Uncertainty due to siting of meteorological towers Atmospheric Environment 33 23 3911 3919 Brutsaert W 1982 Evaporation into the atmosphere theory history and applications D Reidel Publishing company Dordretch Holland Bull K R 1991 The critical loads levels approach to gaseous pollutants emission control Environmental Pollution 69 105 108 Businger J A e
53. Capitulo 6 A semelhan a do que sucede com o xido n trico a observa o de fluxos bidireccionais de NO sugere tamb m que a transfer ncia de NO regulada pela exist ncia de um ponto de compensa o ou seja implica a exist ncia de um equil brio entre o s mecanismo s de remo o e o s mecanismo s de produ o desta esp cie qu mica ao n vel da superf cie Todavia a varia o temporal e o padr o espacial dos fluxos verticais de NO indicam que o fen meno de transfer ncia desta esp cie azotada controlado por factores distintos e tendo em considera o o estado de conhecimento actual estes s o bem mais complexos de interpretar do que os subjacentes ao fen meno de transfer ncia das mol culas de xido n trico Pois como vimos no cap tulo 5 sec o 5 2 2 a natureza bidireccional da transfer ncia de NO tem sido evidenciada num vasto conjunto de estudos por m a quest o espec fica de produ o de NO ao nivel da superf cie e a subsequente emiss o para a atmosfera ainda n o se encontra totalmente esclarecida na literatura existente Segundo alguns investigadores Smith e Chalk 1980 Delany et al 1986 a emiss o de NO pelo sistema solo vegeta o pode resultar ora da actividade biol gica ora de processos de quimiodesnitrifica o em resultado da acidifica o dos nitritos Slemr e Seiler 1984 tamb m formularam a hip tese da produ o de NO se dever a mecanismos n o biol gicos Estes a
54. D R McMillen R T Womack J D e Hicks B B 1987 A comparison of estimated and measured SO deposition velocities Water Air and Soil Pollution 36 331 347 McDonald Buller E C Liljestrand M H e Sepehrnoori K 1999 Numerical modeling of dry deposition coupled to photochemical reactions Atmospheric Environment 33 1491 1502 McKenney D J Shuttleworth K F Vriesacker J R e Findlay W I 1982 Production and loss of nitric oxide from denitrification in anaerobic Brookston clay Applied and Environmental Microbiology 43 534 541 McLaughlin S B Blasing T J Mann L K e Duvick D N 1983 Effects of acid deposition and gaseous pollutants on forest productivity a regional scale approach Journal of Air Pollution and Control Association 33 11 1042 1049 McMillen R T 1986 A basic program for eddy correlation in non simple terrain NOAA Technical Memorandum ERL ARL 147 Silver Spring Maryland McMillen R T 1988 An eddy correlation technique with extended applicability to non simple terrain Boundary Layer Meteorology 43 231 245 Mennen M G Erisman J W van Putten E M van Hellemond J Hogenkamp J E M Zwart H J M A e Elzakker B G 1997 A system for monitoring SO dry deposition fluxes to low vegetation Report n 722108003 RIVM Metcalfe S E Derwent R G Whyatt J D e Dyke H 1998 Nitrogen deposition and strategy for the control of acidification and eutrophication across
55. Dry deposition of ozone some measurements of deposition velocity and of vertical profiles to 100 metres Atmospheric Environment 19 11 1807 1818 Colbeck I e Mackenzie A R 1994 Air pollution by photochemical oxidants Air Quality Monographs Vol 1 Elsvier Science B V Amsterdam Holland Coutinho M 1995 As circula es atmosf ricas de mesoscala na costa portuguesa aplica o da teoria transiliente da turbul ncia Tese de Doutoramento Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento Aveiro Portugal Davidson E A e Schimel J P 1995 Microbial processes of production and consumption of nitric oxide nitrous oxide and methane Em Biogenic Trace gases measuring emissions from soil and water Eds P A Matson e R C Harriss pp 327 357 Methods in Ecology Blackwell Science Ltd Davidson E A 1992 Sources of nitric oxide and nitrous oxide following wetting of dry soil Soil Science Society of American Journal 56 95 102 Davidson E A Matson P A e Vitousek P M 1993 Processes regulating soil emissions of NO and N O in a seasonably dry forest Ecology 74 130 139 Davies T D e Mitchell J R 1983 Dry deposition of sulphur dioxide onto grass in rural eastern England with some comparisons with other forms of sulfur deposition Em Precipitation Scavenging Dry deposition and Resuspension Eds H R Pruppacher R G Semonin e W G N Slinn pp 795 806 Elsevier New York DeKok L J 1990
56. Environment 28 16 2583 2594 Erisman J W Leeuw F A A M e Aalst R M 1989 Deposition of the most acidifying components in the Netherlands during the period 1980 1986 Atmospheric Environment 23 5 1051 1062 Erisman J W Pul W A J van e Wyers P 1994a Parametrization of surface resistance for the quantification of atmospheric deposition of acidifying pollutants and ozone Atmospheric Environment 28 16 2595 2607 267 Refer ncias Bibliograficas Erisman J W van Elzakker B G Mennen M G Hogenkamp J Wart E van Den Beld L R mer F G Bobbink R Heil G Raessen M Duyzer J H Verhage H Wyers G P Otjes R P e M ls J J 1994b The Elspeetsche veld experiment on surface exchange of trace gases Summary of Results Atmospheric Environment 28 487 496 Erisman J W Versluis A H Verplanke T A J W Haan D Anink D Elzakker B G van Mennen M G e Aalst R M 1993 Monitoring the dry deposition of SO2 in the Netherlands results for grassland and heather vegetation Atmospheric Environment 27A 7 1153 1161 Erisman J W Mennen M G Hogenkamp J Kenkers E Goedhart D Pul A van Draaijers G Duyzer J Wyers P 1997 Dry deposition monitoring of SO NH and NO over coniferous forest Em Transport and Chemical Transformation in Polluted Troposphre 4 Ed Slanina pp 251 255 Springer Berlim Germany Erisman J W Hogenkamp J van putten E M Uiterwijk J W Kenkers E W
57. FNO e FNO O n total de medi es encontra se entre par ntesis CUIVOS cccceesceesceteereeeeeeeeeeseeneees 228 Tabela D 1 Par metros de entrada do m dulo de deposi o seca de Wesely para a computa o da resist ncia de superf cie R em s m Os valores de entrada 9999 indicam que n o existe transfer ncia na interface atmosfera superficie atrav s da via que lhe est associada Wesely 1989 294 Lista de Quadros Quadro 2 1 Natureza e tipo de efeitos que os poluentes causam na vegeta o Hosker e Lindberg 1982 23 Quadro 3 1 Sumidouros e interac es f sicas qu micas e biol gicas dos poluentes gasosos avaliados na presente INVES SACAO x deviance r E ea teeavecs Bia qdo doendo A Sopa cshees Sora etal tede AU Di days ado eb ba Bread deeud abana cd 46 Quadro 3 2 Factores ambientais que influenciam directamente o comportamento estomatiCo ceeeeseeeeeereeteeees 51 52 Quadro 4 1 Simplifica es geralmente assumidas na determina o de fluxos superficiais de deposi o emiss o seca 72 Quadro 4 2 Sistema de equa es diferenciais que definem o processo din mico de transfer ncia de Os NO e NO admitindo que participam apenas no ciclo de Leighton erre reeeeere aeee eeaeeeeerraren a 91 Quadro 4 3 Estudos que ilustram a aplica o das v rias metodologias na medi o de fluxos de transfer ncia seca dos poluentes gasosos avaliados nesta iNVestiQ
58. G D 1979 Stomatal conductance correlates with photosynthetic capacity Nature 282 424 426 Wyngaard J C 1988 Flow distortion effects on scalar flux measurements in the surface layer implications for sensor design Boundary Layer Meteorology 42 19 26 284 Refer ncias Bibliograficas Wyngaard J C 1990 Scalar Fluxes in the Planetary Boundary Layer Theory Modelling and Measurement Boundary Layer Meteorology 50 49 75 Wyngaard J C Cote O R Izumi Y 1971 The budgets of turbulent kinetic energy and temperature variance in the atmospheric surface layer Journal of Atmospheric Science 28 190 201 Xu Y e Wesely M L 1999 Modeling of dry deposition over regional scales with use of satellite data Em Interdisciplinary Issues in Atmospheric Chemistry American Meteorological Society pp 58 61 Yamartino R J Scire J S Carmichael G R e Chang Y S 1992 The CALGRID mesoscale photochemical grid model I Model evaluation Atmospheric Environment 26A 1493 1512 Yee M S Bohn H L e Miyamoto S 1975 Sorption of sulfur dioxide by calcareous soils Soil Science Society of America Proceedings 39 268 Yunus M Singh N e Iqbal M 1996 Global Status of Air Pollution An Overview Em Plant Response to Air Pollution Eds M Yunus e M Iqbal pp 1 34 John Wiley amp Sons Ltd England Zafiriou O C e McFarland M 1981 Nitric oxide from nitrite photolysis in the central equatorial Pacific Journal of Geo
59. H SO em condi es de teor de humidade moderadas Bohn 1972 Yee et al 1975 argumentaram no entanto que apesar deste aumento ser eventualmente devido moderada solubilidade deste poluente o efeito da humidade reflecte se provavelmente na acelera o dos processos oxidativos do SO com os componentes b sicos do solo De facto em solos neutros ou ac dicos a taxa de remo o manifestamente inferior para os mesmos regimes de humidade Garland 1977 Wesely 1989 Relativamente ao ozono as incertezas associadas aos mecanismos de remo o s o maiores mas os estudos laboratoriais dispon veis demonstram que os solos s o redutores efectivos deste poluente Aldaz 1969 Turner et al 1973 a partir das suas experi ncias em solos autoclavados i e est reis constataram que os microorganismos n o participavam no processo Por m n o eliminaram a possibilidade de os microorganismos promoverem a exist ncia de locais de redu o deste poluente Estes autores conclu ram ainda que os solos secos cultivados s o mais eficientes na remo o deste poluente do que solos h midos e compactos Para finalizar a discuss o apresentada nesta sec o conveniente referir que estas evid ncias experimentais nem sempre s o facilmente extrapoladas para condi es de campo uma vez que a maior parte dos solos est o cobertos por vegeta o mais ou menos densa e portanto a interac o poluente solo bastante reduzida Al m d
60. J Koziol e F R Whatley pp 133 146 Butherworths London Marschner H Haussling M e George E 1991 Ammonium and nitrate uptake rates and rhizosphere pH in non mycorrhizal roots of Norway spruce Picea abies L Karst Trees 5 14 21 Marston G 1999 Atmospheric Chemistry Annual Reports on the Progress of Chemistry Section C Physical Chemistry 95 235 276 Martin L R e Good T W 1991 Catalyzed oxidation of sulphur dioxide in solution the iron manganese synergism Atmospheric Environment 25A 2395 2399 Massman W J 1993 Partitioning ozone fluxes to sparse grass and soil and the inferred resistances to dry deposition Atmospheric Environment 27A 2 167 174 Massman W J Macpherson J I Delany A Hartog G den Neumann H H Oncley S P Pearson R Jr Pederson J e Shaw R H 1995 Surface conductances for ozone uptake derived from aircraft eddy correlation data Atmospheric Environment 29 21 3181 3188 Massman W J Pederson J Delany A Grantz D den Hartog G Neumann H H Oncley S P Pearson R Jr e Shaw R H 1994 An evaluation of the regional acid deposition model surface module for ozone uptake at three sites in the San Joaquin Valley of California Journal of Geophysical Research 99 8281 8294 275 Refer ncias Bibliograficas Matt D R e Meyers T P 1993 On the use of the inferential technique to estimate dry deposition of SO Atmospheric Environment 27A 493 501 Matt
61. NO pela vegeta o ou por outros elementos da superf cie pode tornar se percept vel como sucedeu no monte dos Baldios Apesar de n o termos efectuado medi es de par metros relacionados com a composi o do solo os solos alentejanos s o considerados pobres para fins agr colas e por conseguinte os processos biol gicos do solo dificilmente atingem uma express o t o significativa quanto a observada em Sarrazola ou em Pancas um facto que t m sido observados fluxos de emiss o em qualquer tipo de solo ar vel mas inquestion vel que os solos f rteis tendem a produzir mais NO que os solos pouco f rteis Wesely et al 1989b A somar a este facto temos ainda a escassez de gua que se fez sentir durante o per odo global de medi es Este factor limitou fortemente a actividade dos microorganismos do solo Em conformidade com o que ficou estabelecido na descri o dos factores que regulam a produ o emiss o pelos solos vide sec o 3 4 as emiss es de NO s o baixas quando o teor de gua no solo baixo aumentando para um m ximo em solos arejados e h midos e diminuem novamente em solos que se tornam alagados A figura 6 52 onde se mostra a evolu o temporal das taxas de transfer ncia de NO antes e ap s a ocorr ncia de per odos de chuva ilustra precisamente o papel crucial que a gua exerce sobre a actividade biol gica do solo Esta rela o causal foi discutida na sec o 3 4 tendo tamb m sido demonstrada n
62. No monte dos Baldios os valores diurnos m dios da raz o de Bowen variaram entre 0 3 e 3 entre Mar o e Julho respectivamente Os valores baixos de Mar o indicam partida condi es favor veis ao desenvolvimento vegetativo N o obstante importante sublinhar que os valores m nimos de B observados durante este per odo de medi o n o s o representativos das condi es ambientais prevalecentes em toda a campanha 183 Capitulo 6 experimental As estimativas de B respeitantes a este per odo referem se apenas aos ltimos 5 dias de medi o durante os quais ocorreram situa es meteorol gicas bastante distintas das que prevaleceram ao longo dos dias iniciais entre elas eventos de pluviosidade que contribu ram certamente para a diminui o dos valores de B Os valores diurnos de B obtidos nos per odos de Abril e Junho s o j uma demonstra o da falta de gua no solo e do estado pouco vigoroso da vegeta o Em Julho a magnitude dos valores de B denunciam claramente uma situa o t pica de regi es ridas ou semi ridas Na herdade de Pancas o registo de valores de B da ordem dos 2 denota tamb m o estado de secura do solo e da vegeta o Em rela o s medi es experimentais de fluxos verticais de di xido de carbono efectuadas durante a poca estival nos tr s locais de estudo os principais resultados est o ilustrados na figura 6 31 sob a forma de perfil m dio di rio das taxas
63. Radia o O balan o de radia o foi medido com um piran metro PH SCHENK com duas pequenas superf cies quadradas 20 mm de cor preta fixadas em duas faces planas uma inferior e outra superior de um resistente absorvedor de calor constru do em alum nio Por baixo de cada uma destas superf cies escuras est o uma s rie de termopares de Cu CuNi devidamente ajustados estrutura do sensor capazes de transformar electronicamente a radia o que atinge ambas as superf cies Estas est o protegidas do vento e de outros factores ambientais por duas c pulas de lupoleno em forma de hemisf rio Este pequeno sensor de radia o possui ainda dois pequenos 138 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental tubos onde se coloca um dessicante para evitar a condensa o de vapor de gua interior da estrutura Em virtude de se tratar de um sensor com alguma idade tivemos a preocupa o acrescida de o testar e intercalibrar de modo a garantirmos leituras fi veis de Rp Radia o Global A intensidade da radia o global que atinge a superf cie terrestre foi medida com um solarimetro Casella Este aparelho um piran metro altamente sens vel 1 mV W m radia o solar total directa e difusa que incide sobre uma superficie horizontal Este sensor constitu do por um detector que cont m 18 circuitos integrados de d odos siliciosos de baixa massa t rmica ligados
64. Re Experimental Rc Ajustado 15 RR SI RE a PPP ORE RARA CCE ed a 15 E REP ERES FERA LA A ee ee en ee EE IPERE ATT TTT STETE AYN Rc O s cm 18 da o Re Experimental Margo 99 Rc Ajustado IPER Rc O s cm 18 4 124 Rc O s cm AB Heei Ro Exporimental s is iiniriisisssseunen Maio 95 18 e Re Experimental Setembro 95 Rc Ajustado 15 ASA I AEE OCC CCC tras ass TAN AAA A aii EEEE EEE 15 e EEIEIEE LELTE DA RR ARE DDD Ad added ET ETT q2 RR o Rc O s cm o 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos UTC 15 minutos Figura 6 40 Ajuste do modelo ao ciclo diario de medianas de R referentes ao periodo de medi o de longo termo levado a cabo em 1995 O eixo das ordenadas representa o par metro H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o 206 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono Rc O s cm Rc O s cm m cessssss teta as sarada e Re Experimental Rc Ajustado o Sarrazola Janeiro 97 e Rc Experimental 18 _Baldios Margo 97 Rc O s cm Rc Experimental Rc Ajustado Re Experimental 18 4 Rc Ajustado 18 4 Rc O s cm
65. Sul da Europa influenciado de sobremaneira pelas caracter sticas da superf cie e como tal a previs o dos padr es temporais e espaciais do fen meno requer o conhecimento preciso da evolu o temporal dessas caracter sticas De um modo geral vemos que os fen menos de deposi o seca de ozono di xido de enxofre e de di xido de azoto s o regulados em larga extens o pelos mesmos mecanismos reportados na literatura Wesely 1989 Erisman et al 1994a Duyzer 1995 entre outros De facto salvo uma ou outra excep o n o vislumbramos diferen as significativas que indiciem a participa o de mecanismos que n o tenham sido j identificados ou conjecturados por outros investigadores Por m ainda que os padr es encontrados tenham sido explicados com base no conhecimento adquirido com estudos realizados em regi es de latitude superior o certo que a regi o do Sul da Europa difere quer em termos clim ticos quer em termos de uso do solo conferindo portanto caracter sticas peculiares ao fen meno de transfer ncia de massa na interface atmosfera superficie Mesmo em Portugal foi not rio o contraste observado entre o comportamento do fen meno num local com caracter sticas atl nticas e num local com caracter sticas tipicamente mediterr nicas Consequentemente a descri o matem tica destes processos uma tarefa complexa sendo ainda dif cil inferir acerca da aplicabilidade dos modelos de deposi o seca existentes
66. agudas envolvem mudan as r pidas nos processos biol gicos e fisiol gicos que em determinadas circunst ncias levam ao aparecimento de danos vis veis ao n vel foliar Kruppa e Manning 1988 Estas respostas agudas s o induzidas pelas elevadas concentra es de poluentes que podem prevalecer durante algumas horas Em contraste com as respostas agudas os 21 Capitulo 2 efeitos cr nicos resultam da exposi o prolongada polui o do ar durante a qual a planta esta sujeita a menores concentra es hor rias e a epis dios de ocorr ncia vari vel de concentra es relativamente mais elevadas efeitos agudos A grande diferen a entre ambos que enquanto os efeitos agudos n o se repercutem necessariamente ao n vel da comunidade vegetal os efeitos cr nicos reflectem se ao nivel da planta e do ecossistema Kickert e Kruppa 1990 Os efeitos que se apresentam mais evidentes est o sumariados no quadro 2 1 De uma forma geral esses efeitos ocorrem quer ao n vel das superf cies cuticulares quer ao n vel dos tecidos internos da planta Os danos causados na parte exterior das folhas s o claramente vis veis manifestando se geralmente com o aparecimento de manchas esbranqui adas ou coloridas ou de les es necr ticas que eventualmente podem atingir zonas profundas Os efeitos causados ao n vel dos tecidos internos resultam essencialmente da propens o que os gases apresentam para se difundir atrav s dos estomas das
67. aos valores de condut ncia estom tica medidos para cada uma das esp cies dominantes determinando deste modo os valores dos par metros que integram a equa o Depois usando a equa o 5 18 juntamente com os dados experimentais de radia o PAR temperatura do ar estimativas do d fice de press o de vapor Wp e de LAI obtivemos estimativas da resist ncia da can pia para cada intervalo de 15 minutos Wp foi estimado a partir dos valores experimentais de humidade relativa de acordo com um procedimento descrito em Erisman et al 1994a vide Anexo E Finalmente a 209 Capitulo 6 varia o di ria m dia da resist ncia estomatica da can pia respeitante deposi o de ozono foi determinada para v rios meses O procedimento aplicado encontra se descrito com maior detalhe em Pio et al 2000 Como exemplo ilustrativo deste estudo apresentamos na figura 6 43 os resultados obtidos para o m s de Mar o de 1995 400G ES METER RR EPE es Bite sy aa Late de CRER ress OST Septet Rc ozono medida PANAR A ten e Rstom modelo de Baldocchi a Rstom modelo de Wesely 800 DO PIE TRL DRE EPE DT waka SHA AT aay E Seen Fada od RSS bind as Ca eve pao aan pagar INN EE LORTE EETA N tang pad eaten IPEE EE GOO AEA Ah NEEE E TE EE E ais nata Cote deseo attic maven date cigs cee ET ETETE ETET MOO seres OEN E en Pt ee cea a Om ed eee ati Sa es dam dete ERR wae e Resist ncia s m a ee ana na aaa da o
68. balan o do ozono troposf rico ver figura 2 4 No entanto para escalas espaciais e temporais de resolu o superior a magnitude destes termos do balan o podem sofrer desvios significativos O ozono pode ser depositado numa variedade enorme de superf cies como solos a descoberto superf cies aqu ticas estruturas constru das pelo Homem mas s o as superf cies vegetais que constituem os principais receptores deste poluente Dada a complexidade dos factores que determinam a abund ncia do ozono na troposfera nem sempre f cil explicar a varia o espacial e temporal dos n veis encontrados nas camadas mais baixas deste reservat rio mesmo quando o papel dos compostos org nicos na produ o deste poluente insignificante Todavia de um modo geral os registos de concentra o de ozono sugerem que para uma dada latitude a distribui o espacial deste poluente determinada em larga extens o pela abund ncia e distribui o dos seus precursores estando portanto associada de certa forma ao n vel de polui o do local Na verdade enquanto em ambientes polu dos os compostos org nicos vol teis actuam em competi o com o CO e o CH na reac o com os xidos de azoto em atmosferas menos polu das ou remotas a produ o de ozono resulta predominantemente da interac o qu mica entre os xidos de azoto o mon xido de carbono e o metano N o obstante 19 Capitulo 2 apesar da produ o qu mica de ozon
69. certo o porqu de conduzirem este processo de oxida o Killham 1986 Segundo Papen et al 1989 este processo leva produ o de NO e N50 por m a signific ncia desta fonte n o foi ainda demonstrada experimentalmente Davison e Schimel 1995 63 Capitulo 3 Redu o anaer bia de nitrito a amoni o Os microorganismos nitrificantes em condi es de anaerobiose podem ainda produzir NO numa propor o equivalente quantidade de nitrito presente em solu o Este mecanismo que envolve a redu o do NO a NH4 foi sugerido por Ritchie e Nicholas 1972 e mais tarde por Anderson e Levine 1986 A import ncia deste mecanismo em termos de produ o de NO desconhecida 3 4 2 Produ o Qu mica de NOx O NOx tamb m pode ser produzido no solo por processos puramente qu micos Os principais mecanismos envolvem a transforma o do nitrito resultante do processo de nitrifica o como est ilustrado na figura 3 13 Basicamente esta transforma o envolve quatro diferentes processos a volatiliza o a decomposi o e a fot lise do nitrito bem como a reac o deste constituinte com a mat ria org nica do solo HONO g Volatilizagao HONO aq CH ONO e a C Org nico HO NO Decomposi o Fot lise NO g gt NO ag NO g Figura 3 13 Esquematiza o da produ o qu mica de NO e HONO pelos solos Colbeck e Mackenzie 1994 Volatiliza o do nitrito do
70. da humidade causada pela precipita o Outras fontes de humidade da superf cie como a guta o e a destila o do solo as quais s o particularmente relevantes noite e durante as horas da madrugada est o tamb m maioritariamente associadas a condi es de elevada humidade atmosf rica A resist ncia n o estom tica Rnstobs para o per odo diurno foi calculada a partir da equa o 5 9 ap s computar Rstom com a equa o 5 19 usando os valores de R estimados a partir do procedimento de ajuste aplicado aos ciclos di rios de resist ncia de superf cie respeitantes deposi o de ozono A nica excep o verificou se em rela o estimativa de Rstom para a herdade de Pancas Para este local o valor de R determinado pelo procedimento supracitado foi considerado irreal stico e como tal usamos um valor mais adequado ao estado fisiol gico prevalecente durante esse per odo de medi o Para o per odo nocturno os problemas inerentes estimativa de Rnstobs n o se colocam uma vez que Rustobs Re ni EE e S Inverno OSes aosan n oai Per odo Nocturno o S Ver o 95 seis ps 20 o Baldios Julho eee a P oriodo Nocturno 0 Pancas Setembro Rc SO s cm Rc SO s cm DO E S Inverno 95 a 2 E e x E Per odo Diurno DO sas o S Ver o 95 go Rystoas SO s cm Rysross SO s om x s ed age edu fo a o oee n 005 tora do io 0 20 40 60 80 1
71. de transfer ncia de ozono exercendo o seu efeito de uma forma imprevis vel ao longo do tempo segundo porque outras vari veis ambientais como o conte do de gua no solo passam a exercer uma influ ncia nuclear no comportamento estom tico e por conseguinte a formula o de Wesely baseada apenas na temperatura e na radia o global indiscutivelmente inadequada para descrever a varia o di ria do mecanismo de fecho e abertura dos estomas Apesar das limita es do modelo enfatizadas anteriormente os ajustes conduziram a estimativas bastante coerentes dos par metros R e Rastom Como se pode ver pela an lise da figura 6 42 Esta figura mostra as estimativas de R e Rastom obtidas pelo ajuste do modelo aos ciclos m dios di rios e aos ciclos di rios de medianas Antes de avan armos importa sublinhar que esta metodologia parte do pressuposto de que Rastom N o varia ao longo do per odo di rio sendo a sua magnitude determinada em larga extens o pelos valores nocturnos de R Desta forma os valores nocturnos de R exercem uma influ ncia inversa nos valores estimados do par metro R a sobrestimativa de Rastom conduz a valores de R inferiores enquanto a subestimativa de Rastom resulta na introdu o de um pequeno desvio positivo no valor de Rj 205 Capitulo 6 Rc O s cm Rc O s cm Rc O s cm Rc O s cm __ Junho 95 18 o 9 Re Experimental 0 0000 Fevereiro 95 18 4
72. de 1995 deveria ser tamb m um pouco mais acentuada uma vez que a vegeta o evoluiu de um estado de crescimento activo para um estado acentuado de senesc ncia entre o per odo de Inverno Primavera e o Ver o No monte dos Baldios a actividade biol gica da vegeta o tamb m se restringiu praticamente ao per odo abrangido pelo grupo BAI mas durante esse per odo de tempo a vegeta o nunca atingiu um estado vi oso suscept vel de promover trocas gasosas acentuadas atrav s dos estomas Outro aspecto ilustrativo da contribui o significativa dos mecanismos n o estom ticos relativamente aos estom ticos est patente no diminuto contraste espacial Na verdade este deveria ser muito mais acentuado na medida em que a diferen a do estado fisiol gico da vegeta o entre Sarrazola e os outros dois locais foi mais do que evidente A remo o de SO no monte dos Baldios e na herdade de Pancas ocorreu em larga escala em resposta interac o f sico qu mica deste poluente gasoso com as partes externas das folhas ou outros elementos da superf cie A contribui o dos mecanismos n o estom ticos relativamente tomada de SO pelos estomas foi tamb m avaliada quantitativamente Para tal estimamos a resist ncia estom tica com a formula o de Wesely eq 5 19 para um per odo em que a vegeta o se encontrava num estado biologicamente activo usando o valor de 120 para o par metro R A atribui o deste valor a R baseou se
73. de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre 6 5 Deposi o Seca de Di xido de Enxofre A deposi o seca de di xido de enxofre mais complicada de avaliar do que a deposi o seca de ozono por raz es v rias Uma das mais relevantes prende se com a natureza relativamente mais complexa dos mecanismos controladores do fen meno de transfer ncia vertical de SO em virtude das diferentes propriedades f sico qu micas do poluente Uma outra n o menos importante do que a anterior deve se ao facto de n o dispormos de metodologias experimentais capazes de medir com rigor os fluxos verticais de SO em todo o espectro poss vel de condi es ambientais pondo em causa a representatividade dos resultados De facto como vimos na sec o 6 2 de todos os valores m dios de 15 minutos registados ao longo de v rias centenas de dias somente uma percentagem da ordem dos 30 foi recolhida em condi es potencialmente favor veis para a estimativa de fluxos e destes apenas cerca de metade possibilitam uma an lise supostamente mais correcta dos mecanismos envolvidos no processo de deposi o seca de SO Assim no sentido de ultrapassarmos as limita es impostas pela dimens o reduzida da base de dados relativamente sua extens o temporal os dados experimentais seleccionados para cada local foram agrupados por categorias correspondentes a per odos sazonais ou per odos caracterizados por condi
74. de H O utiliza um filtro id ntico mas com uma largura de banda de 0 05 um centrada nos 2 59 um Ambos os detectores s o arrefecidos termostaticamente a 5 C de modo a manterem a sensibilidade e apresentarem um n vel de ru do bastante baixo A diferen a da absor o medida por cada detector entre a c lula de refer ncia e a c lula da amostra convertida num sinal anal gico proporcional s concentra es de CO e HO A rela o de proporcionalidade envolve fun es polinomiais de grau 5 para o CO e grau 3 para o HO devendo se ainda ter em aten o o efeito da press o e da temperatura da an lise O software incorporado no aparelho faz uso dessas rela es e possibilita ainda a correc o das frac es molares do CO para o efeito de dilui o e do alargamento de banda resultante da presen a de vapor de gua no ar amostrado Quando todos estes efeitos s o tomados em considera o nos c lculos n o necess rio proceder Correc o de Webb O tempo de resposta deste aparelho ou seja o tempo que o analisador necessita para responder a 95 de uma altera o na concentra o do g s de 0 1 s A aquisi o dos valores processados pelo LI 6262 pode ser efectuada directamente atrav s da porta RS 232C ou pelas sa das designadas por DAC1 e DAC2 posicionadas na parte de tr s do aparelho Os conversores digitais anal gicos DAC convertem linearmente o valor de concentra o de CO e H O num sina
75. de Portugal Enquanto em Sarrazola as medianas de V atingiram valores da ordem dos 0 8 cms nos outros dois locais as medianas desse mesmo par metro de deposi o n o foram al m dos 0 6 cm s 16 Fer Diro 4 4 Nocturno fers 12 o 40 Saas at E E 0 8 x fo 9 06 pomba 4 E E q E pio gt 04 A eee EES bea a j errr Eae 4 4 0 0 i i 25 Diurno i A tra Tica da quad ia ade gas 3 E 4 Nocturno Ps T pu Ci etree tether teens ses nnieeeusiosriebtateaadsrsaceguumezess sgaaedines reer pbitingede 4 A bi cemeeeeneenenanead a k 4 k rd FE ET E Ed a RR E E 4 E E E D gt 0 0 4o f O Diurno MENEN 3 5 a Nocturno EEEE EEE EEE Dicas ES 3 0 ERA 25 i i TENSE Se E gnii 0 5 k pere E ie 4 4 4 Rc SO s cm gt N a o gt are J ale agi ERR Ee i iy S Invervo 95 S Ver o 95 S Inverno 97 S Ver o 97 BA1 Mar Jun BA2 Jul PA Sarrazola Baldios Pancas Figura 6 46 Varia o sazonal e espacial dos par metros de deposi o seca do di xido de enxofre velocidade de deposi o velocidade m xima de deposi o e resist ncia de superf cie apresentada sob a forma de medianas para o per odo diurno e nocturno As barras verticais variam entre o percentil 25 e o 75 215 Capitulo 6 Em contras
76. de atraso s 100 4 H O 98 4 o E 964 x Oo E 944 g 5 924 1 8 2 904 88 4 86 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 Tempo de atraso s Figura 6 9 Determina o do tempo de atraso do sinal de ozono CO e H5O relativamente componente vertical da velocidade do vento 145 Capitulo 6 6 1 2 5 Calibra o Off line dos Instrumentos de Medi o A calibra o dos mais variados instrumentos de medi o de compostos atmosf ricos uma quest o chave para assegurar a qualidade dos resultados de qualquer programa experimental um facto inquestion vel que o rigor anal tico das medi es determinado pelas caracter sticas t cnicas do equipamento mas se os instrumentos n o operarem dentro dos par metros especificados pelo fabricante a precis o e o rigor dos registos ser o seriamente afectados Na sec o 6 1 2 2 ficou claro que alguns dos instrumentos do sistema MEDFLUX como o LI 6262 o higr metro KH20 o sensor r pido de ozono requerem cuidados especiais em termos de calibra o durante o per odo em que est o a operar Em rela o aos outros instrumentos pouco ou nada foi dito mas a precis o e o rigor das leituras dos analisadores de di xido de enxofre xidos de azoto e ozono tamb m foram v rias vezes avaliados recorrendo para o efeito a calibra es off line levadas a cabo no laborat rio Os analisadores 43S e 42C apresentam um programa regular de manuten o calibra o o qual foi escrupulosamente respeitad
77. de energia na superficie Wm K Difusividade t rmica do ar ms Calor latente de vaporiza o J Kg u Viscosidade din mica Kg m s v Viscosidade cinem tica do ar ms Pa Massa vol mica do ar gm Py Massa vol mica do vapor de gua ug m Oi Desvio padr o da vari vel i T Tens o tangencial na camada superficial Nm Te Escala de tempo das reac es qu micas S Ti Escala de tempo da turbul ncia S Dc Gradiente adimensional para o constituinte C 7 Dy Gradiente adimensional para o calor sens vel E Pm Gradiente adimensional para a quantidade de movimento Y Potencial h drico da folha KPa ou mbar Pe Fun o integrada de correc o de estabilidade para o constituinte C F Yu Fun o integrada de correc o de estabilidade para o calor YM Fun o integrada de correc o de estabilidade para a quantidade de movimento X Raz o de mistura ppmv ou ppbv Abreviaturas BIATEX Biosphere Atmosphere Exchange of Pollutants and trace substances CIA Camada Interna Ajustada XV Simbologia e Nomenclatura COV CV CL CLA CLC CLE CLI CLP ECN EMEP MEDFLUX SREMP UN ECE UV UTC Compostos Org nicos Volateis excluindo o metano COVNM Coeficiente de varia o Camada limite Camada limite da atmosfera Camada limite convectiva Camada limite est vel Camada limite interna Camada limite planet ria Netherlands Energy Research Foundation Co operative program for monitoring and evaluation of long range trans
78. de estudos experimentais de campo ou laborat rio Nos ltimos tempos os esfor os desenvolvidos ao n vel da quantifica o experimental dos fluxos de deposi o seca t m aumentado a nossa compreens o e contribu do substancialmente para o desenvolvimento e a valida o dos modelos Contudo apesar dos avan os a nossa capacidade para descrever matematicamente este fen meno de transfer ncia de massa na interface atmosfera superf cie continua ainda muito limitada face natureza complexa dos factores ou Capitulo 5 mecanismos controladores envolvidos A descri o matem tica do processo global de deposi o seca deve envolver uma an lise equilibrada dos mecanismos que se consideram mais relevantes para cada um dos poluentes nos mais variados receptores sob pena de qualquer descri o indevida de um aspecto particularmente importante poder introduzir erros significativos A an lise mecan stica deste fen meno baseia se actualmente numa t cnica conceptual an loga ao fluxo de electr es num circuito el ctrico na qual se usam v rias resist ncias para avaliar a influ ncia isolada dos potenciais mecanismos envolvidos quer no transporte do poluente da atmosfera para a superf cie quer na remo o deste ao n vel da superf cie De um modo geral esta aproxima o introduzida em 1953 por Chamberlain e Chadwick citado em Cieslik e Labatut 1997 permite relacionar os fluxos de deposi o com as concentra es atmo
79. de origem t rmica Assim verificamos que as altera es dos processos din micos e termodin micos que a camada limite da atmosfera sofre em fun o das condi es meteorol gicas e de superf cie s o de import ncia fundamental para a compreens o dos processos que regem a transfer ncia de massa e de calor Basicamente os factores meteorol gicos que mais afectam as taxas de transfer ncia de massa s o a velocidade e a direc o do vento a temperatura a cobertura de nuvens a radia o solar as condi es de humidade como chuva nevoeiro orvalho e ainda os sistemas de altas e baixas press es Como todos estes factores est o relacionados entre si a contribui o individual de cada um no transporte de poluentes de dif cil determina o 3 2 2 A Descri o F sica do Transporte Turbulento na CLA Na atmosfera existe um espectro alargado de escalas de movimento os de grande escala baixa frequ ncia com dura es da ordem das horas dias e anos e os de pequena escala alta frequ ncia com dura o consideravelmente inferior a 1 hora Lumley e Panofsky 1964 Stull 1988 Esta variabilidade de escalas de movimentos atmosf ricos facilmente visualizada atrav s da an lise do espectro de energia da velocidade do vento junto superf cie como se constata pela an lise da figura 3 6 O espectro de energia ou de pot ncia da velocidade do escoamento atmosf rico uma tradu o gr fica da distribui o de energ
80. de selec o bastante mais complexa quer em termos qualitativos quer em termos quantitativos O aumento de dificuldade da an lise em rela o ao ozono adv m fundamentalmente do conjunto adicional de crit rios adoptados da elevada sensibilidade das formula es emp ricas usadas no c lculo dos fluxos e sobretudo do facto da aplica o dessas mesmas formula es n o ser v lida nas condi es exclu das Procedendo a uma avalia o qualitativa podemos ter uma no o sobre os desvios expect veis do procedimento de selec o nos resultados finais da vari vel fluxo Os primeiros oito crit rios apresentam certamente um efeito id ntico ao ilustrado anteriormente para o ozono Tamb m evidente que a exclus o de fluxos relativos a per odos com baixas concentra es conduz selec o preferencial de per odos com fluxos mais elevados ver fig 6 22 quer durante o per odo nocturno quer durante o per odo diurno Em rela o aos restantes crit rios o efeito menos percept vel mas tendem a apresentar uma influ ncia contr ria isto eliminam per odos normalmente caracterizados por fluxos verticais mais elevados A avalia o quantitativa dos potenciais desvios introduzidos uma tarefa dif cil sen o mesmo imposs vel Pois ainda que a compara o entre a m dia dos fluxos antes e depois da selec o possa dar tamb m uma indica o da ordem de grandeza do eventual desvio causado pela selec o o fac
81. de vari ncia proporcionam medidas indirectas de fluxos verticais mas requerem instrumentos de resposta r pida do tipo dos usados no m todo da correla o turbulenta N o obstante a determina o dos fluxos pelos m todos da vari ncia envolve processos matem ticos bastante mais simples do que os inerentes ao m todo da correla o turbulenta A principal desvantagem reside no facto de n o permitirem determinar o sinal do fluxo A descri o que se segue baseia se em grande extens o no trabalho apresentado em Wesely 1988 A t cnica da vari ncia usualmente apresentada sob v rias formas A mais comum a que envolve a raz o de desvios padr o onde o fluxo de um constituinte C determinado por F oy F s Eq 4 24 S Na express o anterior o e F s o respectivamente o desvio padr o e o fluxo vertical da quantidade escalar C enquanto o e F correspondem aos mesmos par metros mas s o referentes vari vel escalar S Esta t cnica assume que as flutua es das duas quantidades envolvidas exibem um comportamento similar Esta metodologia pode ser particularmente til em situa es em que as rela es de similaridade de Monin Obukhov s o dif ceis de aplicar como o caso de terrenos florestados No entanto a necessidade de requerer estimativas paralelas do fluxo de um escalar S pode limitar partida a sua aplica o rotineira Al m disso como esta t cnica
82. depois transferida para unidades IOMEGA de 100 Mbytes para an lises posteriores 142 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Aquisi o de dados pelo Anem metro GILL LOGSOLENT Comunica o com os monitores TEI Programa Servidor E S Anal gico Digital de SO2 e NOx ADMEAS TEIMON Mem ria Conduta ompartilhada Nomeada Controlo do m todo Medi o de fluxos por do gradiente Correla o Turbulenta GRADIENT EDDY Representa o Gr fica SHOWDB Figura 6 8 M dulos do software usado no sistema MEDFLUX adaptado de Vermeulen 1998 6 1 2 4 Processamento dos dados em Tempo Real O processamento on line permite determinar para per odos m dios estabelecidos em 15 minutos par metros estat sticos como m dias e desvios padr o de todas as vari veis amostradas e calculadas pelo sistema MEDFLUX Os fluxos verticais dos constituintes atmosf ricos medidos pela t cnica da correla o turbulenta s o estimados de acordo com o algoritmo implementado por McMillen McMillen 1986 Moore et al 1986 Baldocchi et al 1988 McMillen 1988 G sten e Heinrich 1996 As peculiaridades deste algoritmo s o a separa o das flutua es do termo m dio usando um filtro digital passa alta com uma constante de tempo de 200 segundos a rota o tridimensional de coordenadas e finalme
83. desde a teoria K a fechos de 2 ordem tendo verificado que as diferen as apenas se 248 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy tornavam significativas a partir dos 100 metros de altura Num estudo id ntico de modela o McDonald Buller et al 1999 reportaram resultados similares para os primeiros 10 metros acima da superf cie Por esta raz o o m todo modificado do gradiente foi abandonado e por conseguinte utiliz mos apenas a metodologia baseada na teoria K reactiva que ser a partir de agora designada MFC99 Alguns detalhes relacionados com a resolu o num rica do sistema de equa es diferenciais apresentam se no Anexo B e Teoria K reactiva Fecho de 2 Ordem MMG Simula o 1 Altura m wo Simulag o 1 0 0 000 0 002 0 004 0 006 0 006 0 004 0 002 0 000 ppb ms ppb m s Fluxo de NO Fluxo de NO Figura 6 54 Compara o entre a teoria K reactiva e o m todo modificado do gradiente Os resultados obtidos pelas metodologias FC e MFC99 s o comparados na figura 6 55 com os fluxos estimados pela teoria cl ssica do gradiente real ando se tamb m a sensibilidade de ambas as metodologias aos desvios das raz es experimentais de NO NOx em rela o as que resultariam do equil brio fotoestacion rio NO NOx eg NO NO eq 1 k203 J voz Numa primeira an lise verificamos que as correc es impostas pelo
84. destes instrumentos em termos de tempo de resposta Os transdutores s o completamente resistentes gua e apresentam caracter sticas capazes de promover a escorr ncia das got culas da chuva de forma eficiente A configura o geom trica n o ortogonal da unidade de medi o n o introduz perturba es significativas no escoamento qualquer que seja a sua direc o Os nicos elementos perturbadores do escoamento s o a presen a de 3 hastes verticais de pequena espessura formando ngulos de 128 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental 120 entre si No mercado este instrumento est dispon vel numa outra configura o assim trica na qual os transdutores apresentam a mesma orienta o mas com as hastes laterais arranjadas de forma a proporcionarem um escoamento livre sem qualquer perturba o numa janela de 200 240 mm 230 mm 750 mm 200 260 mm Figura 6 3 Configura o geom trica do anem metro ultra s nico Gill O principio de opera o deste instrumento assenta em conceitos puramente fisicos estando o c lculo dos diferentes par metros dependente das dimens es e do arranjo geom trico dos transdutores Cada transdutor actua simultaneamente como emissor e receptor ou seja envia e recebe do seu respectivo par pulsos de ultra sons de elevada frequ ncia Estes pulsos s o enviados sequencialmente atrav s da linha de perc
85. diferentes poluentes e um amplo espectro de condi es ambientais umas mais ideais do que outras t m incrementado consideravelmente o nosso conhecimento neste dom nio mas o facto que ainda n o temos respostas inequ vocas para os v rios problemas que v o surgindo Mais o que se constata 98 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos que independentemente dos progressos que t m ocorrido nas mais variadas vertentes desta rea de conhecimento os problemas que outrora se colocavam continuam a existir dado que qualquer tentativa que visa solucionar um problema introduz eventualmente um outro problema Um exemplo paradigm tico ilustrativo deste facto o que concerne medi o de fluxos de NOx mais concretamente de NO na medida em que a implementa o de medi es escala da can pia de fluxos de deposi o emiss o destas esp cies reactivas de azoto quer pelo m todo da correla o turbulenta quer pelo m todo do gradiente de concentra o tem gerado alguma controv rsia ao n vel da qualidade dos resultados obtidos os quais na maior parte dos casos contrariam os padr es caracter sticos de transfer ncia obtidos pelos m todos tradicionalmente usados metodologias de caixa Muitos autores apontam para a inabilidade dos m todos micrometeorol gicos na determina o de fluxos de deposi o seca destas esp cies devido influ ncia das reac es qu micas nas medi es
86. din micas estabilidade velocidade de fric o e intensidade de turbul ncia e fotoqu micas da atmosfera com os n veis atmosf ricos e propriedades f sico qu micas do poluente solubilidade reactividade e difusividade molecular e ainda com as caracter sticas da superf cie rugosidade tipo de superf cie O esquema que se segue fig 3 2 mostra de forma sucinta os factores mais relevantes que interv m directa ou indirectamente no processo de deposi o seca desde o transporte dos poluentes na atmosfera at destrui o dos mesmos na superf cie Sehmel 1980 Fowler e Leith 1985 Musselman e Massman 1999 Devido ao n mero e variabilidade dos factores que influenciam a transfer ncia vertical por via seca a quantifica o e a compreens o deste processo de transporte vertical ainda limitado para v rios constituintes poluentes atmosf ricos e n o igualmente compreendido para todos os tipos de superf cie Adicionalmente constata se que alguns factores de remo o s o comuns aos diferentes gases mas existem outros que est o intimamente relacionados com a especificidade de cada constituinte ou poluente atmosf rico A identifica o e a quantifica o dos mecanismos mais importantes para cada g s e para cada tipo de superf cie ainda um desafio que se nos coloca A compreens o de todo o espectro de interac es qu micas e de transfer ncias gasosas na interface atmosfera biosfera passa pela realiza o de
87. dos Dados Experimentais 6 2 Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais A avalia o da qualidade dos dados experimentais um aspecto que deve ser sempre tomado em considera o independentemente da rea cient fica em que nos encontramos Nesta rea em concreto o estabelecimento de regras b sicas a ter em conta antes durante e ap s os per odos experimentais tem merecido uma especial aten o nos ltimos anos De facto s o in meros os factores que influenciam as medi es de campo capazes de causar desvios consider veis nos valores dos par metros medidos em rela o ao valores verdadeiros A aplica o de metodologias de selec o deste modo necess ria para a elimina o ou redu o de incertezas que porventura possam estar associadas informa o recolhida em circunst ncias ambientais condi es f sicas e meteorol gicas da rea de estudo ou t cnicas falhas instrumentais manuseamento e processamento da informa o recolhida etc suscept veis de colocar em risco a fiabilidade dos resultados finais S o v rios os investigadores que t m procurado dar nfase ao estudo e aplica o de metodologias que visam a avalia o da fiabilidade dos dados experimentais Foken e Wichura 1996 apresentam um esquema global de avalia o da qualidade de medi es directas de par metros turbulentos Em linhas gerais esse esquema encerra um conjunto de aspectos que v o desde a selec o adequ
88. e a varia o temporal dos valores de concentra o e de fluxos de deposi o seca de ozono encontram se ilustradas na figuras 6 33 para os locais do monte dos Baldios e herdade de Pancas e na figura 6 34 para o local de Sarrazola 140 cia Mar o e Junho ried a Setembro sis Pancas emeeeseraeecenentesceseerve vo E Total 241 es Abril s Julho Conc O ug m Fluxo O ug m s 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 Mar Abr Jun Jul Set UTC 15 minutos UTC 15 minutos Ano 1997 Figura 6 33 Varia o temporal da concentra o e dos fluxos de deposi o seca de ozono prevalecente no monte dos Baldios e na herdade de Pancas durante as v rias campanhas experimentais realizadas em 1997 Nos gr ficos referentes aos ciclos m dios di rios o eixo das abcissas corresponde ao tempo universal UTC Universal Time Coordinate e o eixo das ordenadas representa a m dia H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o 188 Conc O ug m Fluxo O ug m s 140 120 100 mm Total 24h dh Diurno mm Nocturno l qu 0 00 6 00 12 00 18 00 UTC 15 minutos 24 00 Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago S
89. e saem de tr s volumes de controlo denotados pelos subscritos 0 1 e 2 est tamb m representado Nas localiza es O e 2 a camada limite da atmosfera est em equil brio relativo com a superf cie e por conseguinte os fluxos que entram e saem est o em balan o Na regi o de transi o as altera es das propriedades da nova superf cie geram advec o e diverg ncia do fluxo O comprimento dos vectores que entram e saem dos volumes de controle indicam as magnitudes relativas dos fluxos e da velocidade horizontal do vento u adaptado de Baldocchi et al 1988 Devido complexidade da express o anterior usual proceder a simplifica es que resultam directamente da aceita o de alguns pressupostos amplamente aplicados e discutidos na literatura Businger 1986 Foken e Wichura 1996 Esses pressupostos assentam na assun o de algumas condi es ambientais sumariadas no quadro que se segue 71 Capitulo 4 Quadro 4 1 Simplifica es geralmente assumidas na determina o de fluxos de deposi o emiss o seca 1 Estacionaridade do processo os oe 0 t 2 Homogeneidade horizontal da superficie os o os 0 dx 3 Fontes Sumidouros locais ausentes So 0 4 Velocidade vertical m dia do vento nula dw E 0 e w 0 dz 5 Fluxo de densidade do ar desprez vel p Sl 6 Reac es qu micas ausentes Qs 0 Deste modo considerando apenas a componente vertical do fluxo de qualquer propriedade escala
90. es de maiores dimens es menor frequ ncia s o da mesma ordem de grandeza da espessura da CLA ou seja entre 1000 a 2000 metros de di metro transportando com eles um maior conte do energ tico Os turbilh es mais pequenos s o da ordem dos mil metros e cont m menos energia devido aos efeitos dissipativos da viscosidade molecular Este mecanismo de transporte promove a transfer ncia de qualquer outra propriedade do escoamento ou do flu do calor sens vel calor latente momento etc A quantidade de massa ou energia transferida depende portanto da intensidade do transporte turbulento na CLA a qual varia em fun o das caracter sticas f sicas da superf cie e das condi es locais de estabilidade da atmosfera As equa es matem ticas que descrevem a din mica desta camada ser o apresentadas no cap tulo seguinte 44 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Como vimos na sec o anterior a mistura da atmosfera resulta quer do atrito que os elementos da superf cie causam no escoamento atmosf rico turbul ncia mec nica quer da convec o t rmica associada principalmente diferen a de temperatura que se estabelece entre o ar e a superf cie turbul ncia t rmica A turbul ncia t rmica normalmente mais efectiva que a turbul ncia mec nica principalmente na Primavera e no Ver o devido ao maior aquecimento da superf cie terrestre induzido pela radia o solar Assim numa atmosfera neutra o movimento dos
91. es turbulentas de amplitude similar Vickers e Mahrt 1997 159 Capitulo 6 Deste modo devemos ter sempre presente que se por um lado os procedimentos de avalia o de qualidade dos dados s o uma condi o absolutamente necess ria para a obten o de resultados fi veis por outro a aplica o de correc es ou de crit rios de selec o de dados experimentais pode ser per si um procedimento gerador de resultados enviesados com desvios sistem ticos Por conseguinte face influ ncia que os procedimentos de selec o exercem sobre os resultados finais imp e se a cria o de um conjunto de crit rios uniformes em fun o do objectivo de estudo facilmente implementados numa base rotineira Os crit rios de qualidade dos dados para prop sitos de investiga o fundamental devem ser mais apertados do que os requeridos na avalia o de dados experimentais de campo que se destinam a prop sitos similares aos subjacentes a esta investiga o Somente quando houver uma uniformiza o de metodologias de selec o de dados ser poss vel estabelecer compara es de informa o proveniente de v rios sistemas e de diferentes grupos de investiga o Enquanto isto n o acontece a escolha e ou o desenvolvimento de procedimentos adequados capazes de incrementar a qualidade final da base de dados tem ficado um pouco ao crit rio de cada investigador No que concerne ao estudo que aqui se apresenta o primeiro passo pa
92. esp cie qu mica na corrente de ar entrada e sa da C C com o caudal de arraste Q e com a rea de superf cie envolvida pela caixa A F i C Eq 4 32 96 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos As opera es din micas est o geralmente associados a medi es de fluxos superficiais de compostos altamente reactivos ou de esp cies gasosas que s o apenas detectadas atrav s de aparelhos cuja opera o depende de uma alimenta o cont nua de ar Ao contr rio do modo din mico a opera o est tica n o implica entrada nem sa da de ar e por conseguinte o gradiente de concentra o diminui progressivamente em resposta ao aumento ou diminui o dos n veis do constituinte gasoso no interior da caixa A determina o do fluxo de superf cie do constituinte com um sistema a operar no modo est tico encerra maiores dificuldades que no modo de opera o din mico Neste caso a varia o temporal da concentra o do constituinte no interior da caixa registada determinando se a posteriori o fluxo de superf cie do constituinte atrav s do c lculo do fluxo para o momento t 0 ou em casos especiais para um momento t t Os tempos de amostragem associados a este modo de opera o s o bastante mais curtos que os subjacentes aos sistemas din micos permitindo tamb m a quantifica o de taxas de transfer ncia consideravelmente inferiores Por outro lado os sistem
93. espec fico transformando o em ar seco e isento em SO O3 NO e NO Por oferecer maiores garantias na calibra o do analisador do NOx usamos garrafas pressurizadas de azoto molecular as quais apresentam uma composi o adequada para acertar o zero dos aparelhos 146 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Medidor de Caudal Sa da para Se EE Filtro de Part culas Medidor de Caudal Ar de dilui o Carv o activado T Silica gel Peneiro molecular ES Ar de dilui o Sa da para Medidor de Caudal Atmosfera Figura 6 10 Esquema ilustrativo do processo de calibra o dos analisadores de SO e NOx Relativamente obten o de concentra es span utilizamos para o SO o processo de permea o o qual gera uma concentra o rigorosa deste constituinte com base no equil brio de const fase liquido vapor SO aq SO g Para o NO recorremos a uma mistura de calibra o de 800 ppb de NO em azoto e no que concerne produ o de concentra es conhecidas de NO usamos dois processos distintos uma unidade de permea o e um processo assente na reac o qu mica entre uma quantidade rigorosa de NO e um excesso de ozono 147 Capitulo 6 6 1 3 Caracteriza o dos Locais de Estudo Atendendo ao objectivo deste trabalho intere
94. estudados Come amos a an lise dos fluxos de energia com a ilustra o gr fica da forma como a energia radiante foi redistribuida nos v rios per odos experimentais A figura 6 30 mostra a varia o m dia di ria de alguns termos do balan o de energia nomeadamente do balan o de radia o R fluxo de calor sens vel H e fluxo de calor latente AE e ainda a evolu o diurna dos valores da raz o de Bowen 5 H AE Da an lise da figura 6 30 constatamos que os v rios termos do balan o de energia seguem rigorosamente o padr o di rio descrito pela curva da radia o solar com valores m ximos e m nimos a ocorrerem por volta do meio dia UTC e durante a noite respectivamente Outra evid ncia que se extrai que a distribui o da energia dispon vel em calor sens vel e calor latente n o ocorreu de forma igual nem ao longo do tempo nem de local para local Esta redistribui o desigual da energia radiante facilmente visualizada pelos valores de B uma consequ ncia directa das diferen as do estado da superf cie no que concerne ao estado h drico do solo e ao estado biol gico da vegeta o Normalmente em superf cies com coberto vegetal valores baixos de B denotam situa es de grande actividade biol gica da vegeta o ou ent o resultam da presen a de elevadas quantidades de gua l quida na superf cie valores elevados de denunciam a situa o contr ria Assim analisando os valores de B podemos t
95. excitada que ao regressar ao seu estado fundamental emite fot es com um determinado comprimento de onda A energia quimiluminescente emitida detectada com um pequeno fotomultiplicador sens vel cor azul 400 500 nm e convertida num sinal amperagem proporcional concentra o do ozono O sinal em amperes depois transformado em voltagem atrav s de uma unidade que converte linearmente o sinal de entrada que pode variar entre 4 a 20 mA num sinal de sa da compreendido entre 0 e 2 V O tempo de resposta deste sensor de cerca de 50 ms e o limite de detec o inferior a 50 ppt G sten et al 1992 Sistema de Entrada de Ar Sensor Sistema de Sa da de Ar Fotomultiplicador Ventoinha Fonte de alta Voltagem Figura 6 4 Representa o esquem tica do sensor de medi o r pida de ozono GFAS OS G 2 131 Capitulo 6 Testes efectuados por G sten et al 1992 mostram que compostos oxidantes como NOx H20 e PAN n o interferem com esta t cnica de an lise Ao inv s o vapor de gua e o di xido de enxofre interferem com a medi o de valores m dios de ozono mas de acordo com estudos realizados pelos mesmos autores as flutua es de frequ ncias elevadas gt 0 5 Hz registadas por este aparelho n o s o afectadas pelas flutua es dessas esp cies interferentes A principal limita o deste tipo de instrumento prende se com o facto de medir apenas a concentra o relativa de ozono e d
96. facto mas a const ncia dos valores ao longo do ciclo di rio pode ser um ind cio do sinal de NOx do analisador corresponder a uma leitura de NOy A detec o deste efeito no monte dos Baldios perfeitamente compreens vel dado que neste local as esp cies interferentes atingem provavelmente propor es mais elevadas Seinfeld e Pandis 1998 ressaltam esta quest o O padr o sazonal observado em Sarrazola pode ser explicado com base nas emiss es mais elevadas de NO e da menor dispers o atmosf rica verificada nos meses de Inverno Por m o aumento da intensidade luminosa e o aumento dos radicais hidr xilo OH durante os meses de Ver o constituem outros factores que podem per si determinar o padr o sazonal dos n veis de NO Ali s este talvez o nico mecanismo que justifica o padr o sazonal observado no monte dos Baldios 6 6 1 2 Fluxos Verticais de xido N trico NO Os registos temporais dos fluxos de NO sumariados na tabela 6 5 e nas figuras 6 49 a e b demonstram que tal como sucedeu com os outros poluentes estudados a transfer ncia vertical desta esp cie qu mica gasosa variou fortemente de local para local evoluiu diariamente segundo um padr o mais ou menos regular e exibiu uma n tida tend ncia sazonal N o obstante verificamos que a rela o entre concentra es e fluxos difere substancialmente das obtidas para o ozono e para o di xido de enxofre Come ando por avaliar o padr o de transfer nci
97. heterog nea os erros podem ser significativos Quando colocados em solos secos os problemas de medi o tornam se ainda mais cr ticos Kaimal e Finnigan 1994 Quantidade de precipita o A quantidade de precipita o foi registada com um sistema ARG100 tipping bucket que regista o n mero de movimentos que o bra o de uma pequena balan a efectua em resultado de uma determinada quantidade fixa de gua precipitada A precipita o recolhida atrav s de um funil e direccionada a um dos dois recipientes situados na parte terminal do bra o da balan a Quando um destes recipientes est cheio o bra o inclina se esvaziando esse recipiente e posiciona o outro debaixo do funil Este processo de esvaziamento repete se ao longo de um evento de precipita o correspondendo cada despejo a uma quantidade fixa de precipita o de 0 2 mm O registo da precipita o assegurado pelo contacto estabelecido por uma palheta met lica sempre que o bra o da balan a se desloca 6 1 2 3 Controlo e Aquisi o de Dados Hardware A unidade central de todo o sistema de controlo e aquisi o de dados ver figura 6 7 um computador IBM compat vel O computador est alojado numa caixa industrial Advantech MIPC 50 de tamanho m dio a qual integra um cran LCD a preto e branco de resolu o VGA Este 140 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental computador est equipado com um teclado
98. importantes O que importa realmente que o conjunto de dados seleccionados seja suficiente para avaliar as principais tend ncias dos par metros de transfer ncia seca de SO nos v rios locais de estudo 6 2 2 3 Incertezas Introduzidas pela Selec o de Dados Vimos anteriormente que a selec o de dados possibilita a avalia o do fen meno de transfer ncia seca a partir de uma base de dados o mais isenta poss vel de erros mas ao conduzir rejei o preferencial de medi es obtidas em determinadas condi es ambientais podem ser introduzidos desvios mais ou menos significativos nos valores m dios dos par metros relevantes para o estudo deste fen meno Por exemplo a exclus o de dados de deposi o de ozono maioritariamente associados a condi es atmosf ricas de fraco transporte vertical corresponde a eliminar preferencialmente os fluxos de baixa magnitude que ocorrem sobretudo durante o per odo nocturno Este efeito est ilustrado graficamente na figura 6 25 onde se mostram os padr es caracter sticos relativos varia o di ria dos fluxos de ozono estimados a partir da base de dados respeitante aos meses de Fevereiro e Agosto de 1995 antes e depois da selec o dos respectivos dados experimentais Da an lise da figura podemos tamb m inferir que se o estudo de 174 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais deposi o seca de ozono se cing
99. influenciada por processos de difus o molecular e por outros factores de natureza f sica qu mica e biol gica Chamberlain 1986 As duas primeiras etapas est o relacionadas com a estrutura vertical da baixa atmosfera estando quase na totalidade relacionadas com os processos meteorol gicos N o est o na totalidade porque a superf cie tamb m tem uma influ ncia directa na difusividade turbulenta do ar em toda a profundidade da camada limite A terceira etapa determinada igualmente pelas propriedades f sicas e qu micas da subst ncia pelas propriedades da superf cie e tamb m por factores meteorol gicos v rios Posto isto constatamos que em termos gerais este processo governado pela concentra o do constituinte pelo transporte turbulento na camada limite pelas propriedades f sico qu micas das esp cies depositantes e pela capacidade da superf cie absorver ou adsorver esses mesmos constituintes Erisman 1992 Kramm et al 1995 A presen a de subst ncia na atmosfera talvez o factor mais cr tico na determina o das quantidades depositadas podendo tamb m interferir com a efici ncia do processo O transporte turbulento um factor limitante em alguns casos como por exemplo na deposi o de gases que reagem activamente com a superf cie e noutros a interac o com a superf cie ter um papel muito mais limitador Gases que n o interajam quimicamente com a 34 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos
100. lenta do que a velocidade a que s o transportadas da atmosfera para superf cie noite a turbul ncia da atmosfera suprimida o transporte do poluente atrav s da camada superficial processa se de forma muito mais lenta e portanto R tem geralmente uma menor influ ncia em Va Assim verifica se que as propriedades aerodinamicas da baixa atmosfera exercem uma importante influ ncia na varia o dia noite presente em Va e que a tend ncia sazonal e espacial resulta essencialmente da varia o das propriedades f sico qu micas e biol gicas da superf cie De facto aos maiores valores de V observados em Sarrazola est o associados os menores valores de Rc enquanto aos menores valores de Va obtidos no monte dos Baldios e na herdade de Pancas correspondem valores de Rc consideravelmente mais elevados A magnitude e a rela o entre ambos os par metros Va e R encontrada neste trabalho corroborada por grande parte dos estudos publicados na literatura para ecossistemas com vegeta o rasteira Fowler 1978 Sehmel 1980 Voldner et al 1986 Erisman et al 1993 Plantaz 1998 O intervalo dos valores m dios de Va observados em superf cies com coberturas similares varia entre valores t o baixos quanto 0 1 cm s e valores que podem ir at aos 2 5 cm s estando os valores nocturnos geralmente situados na zona mais baixa da gama referida s o normalmente inferiores a 1 0 cm s Da mesma forma os valores m dios de R var
101. m s junto ao topo da camada laminar at valores da ordem dos 10 m s nos n veis mais elevados Particularmente em superf cies terrestres a estrutura vertical da CLA apresenta varia es significativas no espa o e no tempo As varia es temporais mais proeminentes s o as que est o associadas ao ciclo di rio de aquecimento e arrefecimento radiativo com influ ncia directa nas condi es de estabilidade da atmosfera A estabilidade atmosf rica pode ser definida pela rela o entre o perfil vertical do gradiente de temperatura registado em determinado momento dT dz e o perfil que prevaleceria em condi es de aus ncia de aquecimento externo i e gradiente adiab tico de temperatura T 1 C 100 m Segundo esta perspectiva a atmosfera tipicamente caracterizada por tr s regimes de estabilidade os quais est o ilustrados na figura 3 4 e condi es de neutralidade em que o gradiente de temperatura decresce com a altura mesma taxa do gradiente adiabatico dT dz T 4 e condi es de instabilidade em que a temperatura diminui com a altura de forma mais r pida que o gradiente adiab tico dT dz gt T 4 ee condi es de estratifica o est vel em que o gradiente de temperatura menos negativo dT dz lt T podendo em alguns casos particulares aumentar com a altura formando as denominadas zonas de invers o Neutral Inst vel Est vel Est vel Invers o
102. mbito da EMEP as cargas cr ticas da acidifica o dos ecossistemas s o determinadas de acordo com o manual sobre metodologias e crit rios para o mapeamento de cargas e n veis cr ticos e reas geogr ficas onde estas s o excedidas Este sem margem de d vida o protocolo mais ambicioso e aquele que proporciona o maior desafio quer em termos pol ticos quer em termos t cnicos na medida em que a sua exequibilidade efici ncia e efic cia requerem a concretiza o de uma s rie de tarefas 31 Capitulo 2 e defini o de cargas e n veis cr ticos apropriados pelo menos para os ecossistemas mais sens veis e cartografia da distribui o geogr fica desses valores cr ticos com uma resolu o adequada ao n vel do ecossistema e cartografia da distribui o geogr fica das actuais exposi es de ozono ou doses dos componentes cidos e identifica o das reas onde os valores actuais de exposi o ou deposi o excedem os valores cr ticos de modo a cartografar as exced ncias Al m do exposto a maximiza o da qualidade do ar das regi es onde prevalecem efeitos adversos est dependente do desenvolvimento de modelos sofisticados que integrem uma descri o detalhada de todos os processos envolvidos no ciclo de vida dos poluentes prim rios 32 3 A Deposicao Seca de Poluentes Gasosos 3 1 Introdu o A atmosfera pode numa primeira aproxima o ser comparada a um reactor qu m
103. medir fluxos verticais de esp cies qu micas para as quais n o existem sensores de resposta suficientemente r pida As principais fontes de incerteza associadas a estes m todos prendem se com a precis o do perfil vertical da propriedade escalar e com a estimativa do coeficiente de difus o turbulenta A determina o deste coeficiente tem se baseado em dois procedimentos distintos descritos j a seguir o m todo aerodin mico assente na teoria de similaridade de Monin Obukhov e o m todo do balan o de energia ou da raz o de Bowen 4 2 3 2 1 M todo Aerodin mico Neste m todo K estimado a partir da teoria de similaridade de Monin Obukhov Panofsky e Dutton 1984 assumindo que as quantidades escalares calor e massa s o transportadas de forma id ntica pela turbul ncia atmosf rica Garland 1977 Erisman 1992 ou seja o coeficiente de difus o turbulenta de esp cies qu micas conservativas igual ao coeficiente de difus o de calor Ky K Assim sendo o fluxo de qualquer propriedade escalar pode ser estimado a partir da seguinte express o F kuz Os kuz OS ope ay L L Eq 4 18 84 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos onde u a velocidade de fric o k 0 4 a constante de Von Karman determinada experimentalmente e D a fun o adimensional de correc o do efeito da estabilidade atmosf rica sobre o perfil vertical de temperatura d
104. mediterr nica e outras que denotam a preponder ncia dos fen menos de brisa de 153 Capitulo 6 origem atl ntica De um modo geral os dias de medi o foram quentes e secos com per odos de radia o solar intensa 1000 Wm temperaturas m dias m ximas de 30 C e humidades relativas m nimas da ordem dos 45 Durante o per odo nocturno e ao longo das horas da manh as massas de ar foram maioritariamente transportadas de Leste quadrante Norte Sudeste com velocidades relativamente baixas A partir do meio dia at ao ocaso o vento sofreu sistematicamente mudan as de direc o passando a soprar do quadrante Sudoeste Norte com intensidades bastante mais elevadas Em termos de mistura da camada superficial o estado da atmosfera apresenta se mais pr ximo do observado no monte dos Baldios No que concerne aos regimes de precipita o a discrep ncia espacial est tamb m em conson ncia com as tend ncias ditadas pelos dados hist ricos pluviom tricos Em Sarrazola a ocorr ncia de eventos de precipita o estende se por longos per odos exibindo geralmente valores elevados no Outono e no Inverno e valores bastante baixos entre Junho e Agosto Todavia mesmo em per odos sem registo de pluviosidade a presen a de neblinas e nevoeiro uma situa o frequente na atmosfera deste local Os registos pluviom tricos recolhidos no monte dos Baldios e na Herdade de Pancas durante o per odo de medi es confirmam o alarg
105. micrometeorol gicas Relativamente ao ozono e ao di xido de enxofre a fiabilidade das t cnicas micrometeorol gicas n o uma quest o t o problem tica e em boa verdade a contribui o destas t cnicas tem sido not ria para a compreens o dos padr es temporais e espaciais de deposi o seca destes poluentes Podemos verificar a crescente nfase dada aplica o de diferentes metodologias na medi o de fluxos de deposi o emiss o seca de ozono di xido de enxofre e xidos de azoto atrav s da an lise do quadro 4 3 Ainda que os estudos apresentados representem uma pequena amostra do vasto universo de experi ncias realizadas at ao momento espelha em parte a import ncia de cada metodologia na medi o de fluxos de superf cie destes poluentes No entanto em qualquer dos casos a melhor estrat gia de medi o de fluxos na interface atmosfera superf cie passa pela utiliza o de mais do que um m todo para cada esp cie qu mica de modo a proporcionar avalia es independentes e permitir uma an lise dos erros inerentes a cada uma das metodologias Actualmente tem se registado uma implementa o crescente desta estrat gia cujos resultados s o bastante encorajadores 99 Capitulo 4 Quadro 4 3 Estudos que ilustram a aplica o das v rias metodologias na medi o de fluxos de transfer ncia seca dos poluentes gasosos avaliados nesta investiga o Metodologias Poluentes Refer ncias M
106. mol culas de NO formadas na subcan pia atinja menores propor es do que a destrui o das mesmas em n veis acima da can pia as concentra es tendem a diminuir em altura pelo menos nos primeiros metros acima da superf cie Consequentemente gera se um fluxo ascensional desta esp cie cuja 244 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy intensidade depende da diferen a entre as concentra es atmosf ricas e as do ponto de compensa o bem como da magnitude do transporte turbulento Este mecanismo foi descrito e ilustrado na sec o 5 2 2 e tem sido ponderado por v rios autores para explicar os fluxos de emiss o obtidos em diferentes tipos de can pias Delany et al 1986 Hicks e Matt 1988 Stocker et al 1993 e 1995 Walton et al 1997a entre outros A efici ncia deste mecanismo reaccional n o de f cil avalia o mas bvio que est dependente de todos os factores que interv m directa ou indirectamente na cin tica da reac o e com a abund ncia das esp cies reagentes Normalmente como os n veis de ozono ao n vel da can pia s o muito superiores aos n veis de NO este ltimo constitui o factor limitante na produ o de NO Outros factores como a altura e a densidade da can pia exercem tamb m um papel crucial ainda que controverso Com efeito os resultados obtidos em alguns estudos Coe 1993 Walton et al 1997a sugerem que as can pias muito abert
107. nacional 253 que liga Montemor o Novo a Alc cer do Sal e a 80 Km a Sudoeste de Lisboa 38 33 58 N 8 18 22 W Toda a rea envolvente apresenta uma densidade populacional baixa e as ind strias s o praticamente inexistentes A agricultura a principal actividade A herdade de Pancas situa se na Reserva Natural do Estu rio do Tejo a 15 20 Km a Nordeste de Lisboa 38 51 7 N 8 55 18 W Num raio de 10 20 Km principalmente no sector Oeste Norte existem outras zonas urbanas e industriais Alhandra Alverca Vila Franca de Xira etc que influenciam de sobremaneira os n veis locais de polui o atmosf rica Figura 6 11 Localiza o dos locais de estudo mapa retirado do programa Microsoft ENCARTA 97 6 1 3 2 Caracter sticas Clim ticas Portugal situa se entre as latitudes de 37 e 42 Norte e as longitudes de 6 e 9 Oeste Sito entre aquelas latitudes o continente Portugu s est todo inclu do na zona temperada do hemisf rio Norte na vizinhan a de uma regi o bastante peculiar em termos de circula o atmosf rica Mais concretamente encontra se na transi o da zona dos anticiclones subtropicais particularmente o dos A ores para a zona das depress es subpolares zona de transi o esta que caracterizada por ventos predominantes de Oeste A separa o das duas zonas definida pela superf cie frontal polar do hemisf rio norte a qual sofre uma migra o peri dica durante o
108. nas condi es do Sul da Europa principalmente para o SO e o NOx A deposi o seca de esp cies predominantemente removidas pelos estomas como o ozono pode ser estimada com um rigor razo vel usando os modelos existentes por m os par metros do modelo devem ser reformulados de modo a descrever adequadamente o crescimento e o estado fisiol gico da vegeta o Modelos de deposi o seca cujos par metros s o definidos em fun o da esta o e do uso do solo Wesely 1989 devem ser cuidadosamente aplicados uma vez que o crescimento de esp cies vegetais de ciclo anual fortemente dependente de outros factores como fertilidade do solo humidade do solo esp cies vegetais etc Nas regi es tipicamente mediterr nicas onde a remo o de ozono ocorre em grande parte por ac o de mecanismos n o estom ticos a modela o da deposi o seca deste poluente certamente mais dif cil principalmente no que concerne descri o das varia es de curto termo Para o SO ainda que os factores identificados coincidam com os assinalados em estudos realizados em pa ses de latitude superior a descri o matem tica desenvolvida por Erisman 259 Capitulo 7 Erisman et al 1994a n o parece muito adequada para a descri o das varia es de curto termo do fen meno Para escalas temporais de menor resolu o os valores modelados de V4 aproximaram se bastante dos valores experimentais As discrep ncias entre os valore
109. ncia directa da sua estrutura A estrutura da can pia agrupa todos o par metros que est o relacionados com a organiza o da parte a rea das plantas como o tamanho a forma a quantidade e a orienta o de todos os seus elementos Portanto facilmente se depreende que este factor determina o microambiente que caracteriza a comunidade vegetal atrav s da influ ncia que exerce na densidade do fluxo radiativo na temperatura e humidade do ar na temperatura do solo e humidade do solo na intercep o de precipita o etc bem como nas trocas de poluentes entre os dois sistemas Nobel 1991 Na maioria dos habitats a heterogeneidade horizontal da can pia e a sua estrutura vertical n o permitem que a luz solar seja distribu da de forma equitativa por todos os elementos vegetativos Al m disso as plantas est o sujeitas a per odos alternados de sombra e sol consoante as condi es atmosf ricas prevalecentes Assim a resposta dos estomas presentes nas folhas da subcan pia as quais est o geralmente expostas a longos per odos de luminosidade reduzida e por vezes a curtos per odos de elevada intensidade de radia o traduz se tipicamente por uma abertura r pida ao aumento da intensidade luminosa seguido de um fecho relativamente lento ou ent o podem nem sequer exibir qualquer resposta Knapp e Smith 1990 Apesar da caracteriza o da estrutura de qualquer comunidade vegetal ser complexa especialmente daquelas que c
110. nos resultados da an lise efectuada para o ozono na sec o anterior O valor de R usado est de acordo com o valor apresentado em Wesely 1989 para o tipo de superf cie designada por rangeland mas um factor de 2 mais elevado do que o estabelecido pelo mesmo autor para a classe agricultura com vegeta o vi osa vide anexo D Este procedimento conduziu a estimativas m nimas de resist ncias globais estom ticas deposi o de SO de cerca de 2 50 s em donde se infere inequivocamente que os mecanismos n o estom ticos s o efectivamente mais 217 Capitulo 6 eficientes do que a destrui o das mol culas de SO ap s a sua difus o atrav s das aberturas dos estomas mesmo quando estes mecanismos coexistem e actuam em simult neo A estimativa obtida para a resist ncia estom tica associada transfer ncia de SO parece suficientemente plaus vel quando comparada com os valores de Rstom reportados para a transfer ncia do vapor de gua numa larga gama de herb ceas anuais em condi es ptimas de crescimento dentro da gama 0 3 3 0 s cm Erisman et al 19944 Dado que independentemente do local a magnitude de R principalmente determinada pelos mecanismos n o estom ticos os valores mais baixos de R observados em Sarrazola podem ser justificados pela maior propens o que as superf cies h midas t m para remover o SO atmosf rico De facto tendo em considera o que nesta regi o o
111. o Nitrifica o oxida o aer bia do amoni o a nitrito e nitrato A nitrifica o envolve a oxida o biol gica do azoto absorvido pelos microorganismos do solo O mecanismo mais comum envolve a oxida o do amoni o a nitrato tendo o nitrito como intermedi rio Bremner e Blackmer 1981 Haynes 1986 A nitrifica o ao n vel do solo dominada por microorganismos nitrificadores quimio autotr ficos Estes microorganismos requerem apenas substratos inorg nicos e sintetizam o seu material org nico celular a partir do CO Al m disso s o estritamente aerdbios requerendo portanto oxig nio como aceitador de electr es Os principais produtos resultantes do processo de nitrifica o s o o NO e N20 Como se ilustra na figura 3 12 o NO pode ser produzido por v rias vias bioqu micas n o se sabendo ainda ao certo qual delas a mais importante A produ o de NO pela oxida o da hidroxilamina NH OH no entanto um mecanismo bastante controverso dado que ainda n o foi identificada nenhuma bact ria capaz de transformar o NO em NO 62 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos RE a NH gt NH 0H gt HNO NO gt NO NO NHOH N O Figura 3 12 Representa o esquem tica do processo de nitrifica o Apesar de ainda persistirem algumas incertezas tem sido apontado por v rios autores que a oxida o do amoni o a nitrito levada a cabo por um tipo de bact rias Nitrosomon
112. o aos nocturnos os desvios n o s o consider veis Em Pancas a situa o em tudo id ntica descrita anteriormente ressaltando se os baixos valores nocturnos muito pr ximos de zero e um perfil di rio definido por uma curva em forma triangular ou seja menos arredondada do que as observadas em Sarrazola e bem menos plana do que as observadas no monte dos Baldios Da os valores m ximos exibidos pela curva de aproximadamente 0 3 ug m s observados por volta das 14 00 serem superiores ao valor m dio diurno um factor de quase tr s 6 4 1 2 Velocidade de Deposi o Seca e Resist ncias Deposi o A avalia o dos mecanismos envolvidos na deposi o seca de ozono imp e que os fluxos sejam relacionados com as resist ncias que lhes est o associadas Esta an lise foi efectuada e est ilustrada nas figuras 6 35 e 6 36 Na primeira mostra se a varia o temporal da velocidade de deposi o Va da resist ncia atmosf rica R R e da resist ncia de superf cie Rc respeitante ao local de Sarrazola na segunda apresentada a mesma informa o relativamente aos locais do monte de Baldios e da herdade de Pancas Tal como descrito relativamente s figuras 6 33 e 6 34 os eixos das abcissas correspondem ao tempo universal UTC e os eixos das ordenadas representam a m dia definida pelo par metro H15 dos valores medidos em cada intervalo de 15 minutos ao longo de cada per odo mensal de 1995 e de cada campanha exp
113. o controlo sobre o armazenamento e o processamento matem tico relacionado com as vari veis turbulentas ver sec o seguinte Este programa come a por ler um ficheiro de entrada denominado setup no qual se especificam uma s rie de par metros necess rios para a execu o das tarefas supracitadas Outra peculiaridade deste programa prende se com o facto de facultar a compress o dos dados instant neos e o seu armazenamento em ficheiros bin rios de extens o raw A rotina de compress o de dados permite uma redu o superior a 75 do tamanho original Estes ficheiros s o abertos para escrever e imediatamente fechados ap s cada escrita Assim evita se a perda de dados que poderia decorrer de qualquer falha do sistema Os dados m dios calculados s o guardados num ficheiro denominado Eddycorr csv Outros valores estat sticos relacionados com a rota o 3D dos eixos coordenados s o guardados em ficheiros com extens o dat O Teimon o programa que estabelece a comunica o entre o computador e o analisador 42C via liga o RS232 Ao iniciar o programa l um ficheiro de comandos um por linha que devem ser enviados para o analisador Os primeiros tr s s o para obter as concentra es de NO e NO os que se seguem depois de uma linha em branco s o para obter um relat rio sobre o estado de funcionamento do analisador Os primeiros comandos s o executados num intervalo de tempo definido pelo utilizador O segundo conjunto de co
114. o de radia o fluxos de calor latente AE e calor sens vel H b AE Toulouse Vs AE Aveiro c AE Krypton Aveiro Vs AE LI 6262 Aveiro Seguidamente comparam se os valores de velocidade de fric o obtidos pelos v rios sistemas de medi o Este par metro turbulento um dos mais cr ticos em estudos de transfer ncia de massa ou de energia sendo tamb m um dos mais sens veis s imperfei es do sistema de medi o Analisando as diferentes correla es lineares apresentadas na figura 6 20 verificamos que de um modo geral os diferentes sistemas responderam razoavelmente bem s varia es de intensidade de u por m apenas os valores estimados pelos sistemas de medi o dos grupos da UA da UPM apresentam uma excelente correla o Os valores ux medidos pelos sistemas dos outros dois grupos reflectem a tend ncia temporal da turbul ncia de origem mec nica da camada superficial do local mas exibem uma dispers o bastante mais acentuada As explica es para as discrep ncias encontradas podem ser v rias contudo a mais veros mil prende se com a geometria das torres de medi o Como era de esperar a configura o dos sistemas dos grupos de Aveiro e de Madrid minimiza a distor o do escoamento independentemente da direc o do vento possibilitando desta forma uma medi o mais correcta de vari veis turbulentas Na verdade enquanto os sistemas destes dois grupos consistem num simples mastro nos outros sistemas a
115. o do amoni o a nitrito e posteriormente a nitrato e a desnitrifica o do nitrato a N Colbeck e Mackenzie 1994 Al m destes processos podem ainda ocorrer embora em menor extens o a desnitrifica o qu mica e a redu o anaer bia do nitrito a amoni o A figura 3 10 ilustra de um modo geral as principais etapas deste processo do ciclo biol gico do azoto ao n vel do solo Segundo este esquema verificamos que a capacidade m xima de produ o de xidos de azoto no solo determinada principalmente pela taxa de nitrifica o e desnitrifica o e pela percentagem de intermedi rios envolvidos por mole de produto formado 60 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos NO N 0 A NH gt NITRIFICA O NO NO N 0 A DESNITRIFICA O gt N Desnitrifica o Qu mica Figura 3 10 Esquematiza o do processo de produ o de NOx pelos processos de nitrifica o e desnitrifica o Desnitrifica o redu o anaer bia de nitrato e nitrito a azoto molecular A desnitrifica o um processo de respira o anaer bio aus ncia de oxig nio de algumas bact rias espec ficas que utilizam nitratos e nitritos para o seu crescimento transformando os em esp cies gasosas azotadas segundo a sequ ncia apresentada na figura 3 11 Firestone e Davidson 1989 A desnitrifica o pode resultar na produ o de NO N20 e No mas como o NO e o N50 s o xidos que podem sofrer uma
116. o em medir rigorosamente os gradientes de concentra o De facto nesta rea de estudo os n veis atmosf ricos de NO foram relativamente baixos e como vimos na figura 6 51 os fluxos situaram se maioritariamente no intervalo 0 01 0 01 ug m s Finalmente como j foi aflorado em v rios pontos desta disserta o os fluxos de esp cies reactivas como o NO podem variar substancialmente com a altura devido ao efeito das reac es qu micas r pidas a que estas esp cies est o sujeitas Isto implica que os fluxos calculados com base em formula o assente na hip tese da camada de fluxo constante teoria cl ssica do gradiente podem n o corresponder aos fluxos de superf cie Segundo alguns estudos realizados neste dom nio os fluxos de emiss o de NO diminuem com a altura n o sendo de esperar desvios superiores a 10 20 relativamente aos obtidos pela teoria cl ssica Duyzer 1995 Galmarini et al 1997b Esta quest o ser objecto de estudo na sec o 6 6 2 6 6 1 3 Fluxos Verticais de Di xido de Azoto NO Numa primeira an lise dos fluxos verticais de NO apresentados na tabela 6 5 e nas figuras 6 49 a e b constatamos que um dos aspectos mais proeminentes a varia o sazonal caracterizada por dois padr es di rios completamente distintos um que demonstra a propens o da superf cie para remover este poluente ao longo de todo o dia e um o outro que mostra a capacidade da mesma em poder emitir esta esp ci
117. o qual prop s um modelo multiplicativo para a determina o da resist ncia estom tica ao n vel foliar r 20 Este modelo relaciona r com uma s rie de vari veis como radia o fotossinteticamente activa PAR temperatura T d fice de press o de vapor Wp potencial h drico da folha P e concentra o de CO na atmosfera b Yo H20 T Vst H20 al AW AO ACY CO Eq 5 16 onde r a resist ncia estom tica minima de uma determinada esp cie vegetal associada a condi es ptimas e b uma constante emp rica que depende tamb m de cada esp cie vegetal Os factores de correc o fi fo f3 e fa variam entre 0 e 1 0 e foram introduzidos para ter em conta os efeitos de cada uma das vari veis supracitadas sobre a condut ncia estom tica g 29 ato A extens o da resist ncia estom tica ao n vel foliar para a globalidade da can pia pode simplesmente fazer uso do ndice de rea foliar LAI 115 Capitulo 5 n Yr Stom H20 Rson m20 LAI Eq 5 17 ou resultar de um procedimento muito mais complexo no qual se entra em considera o com o efeito da distribui o desigual da luminosidade atrav s da can pia na resist ncia estom tica das folhas Baldocchi et al 1987 Verma 1990 n 1 R tom oe 2 e PAR LAI o g PAR ombra LAI sombra i Wo h AD fas CP Eq 5 18 em que n representa o n mero de esp cies vegeta
118. o seca de SO que excedam em 50 o seu valor maximo Vamax foi definido na sec o 5 2 2 Acima deste limite considera se que a medi o de fluxos foi afectada por um conjunto de condi es an malas n o detectadas pelos crit rios anteriores 6 2 2 2 Resultados da Selec o Os resultados da aplica o dos crit rios de selec o s medi es de fluxos de ozono di xido de enxofre e xidos de azoto encontram se ilustrados nas tabelas e nos gr ficos que se seguem As tabelas mostram o n mero inicial de medi es bem como a percentagem m dia de per odos remanescentes ap s a aplica o sequencial de cada crit rio indicando deste modo a import ncia de cada crit rio de acordo com a sua posi o no filtro Os resultados s o apresentados em separado para cada poluente estudado e para cada local A apresenta o gr fica ilustra a influ ncia global dos filtros na elimina o de dados de fluxos dos diferentes poluentes para cada per odo mensal de 1995 e para cada campanha experimental realizada em 1997 170 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais Tabela 6 1 Percentagem de dados remanescentes de fluxos de ozono ap s a aplica o sequencial de cada um dos crit rios de selec o de Dados Remanescentes Ozono Crit rios Selec o Sarrazola 95 Sarrazola 97 Baldios 97 Pancas 97 1 83 43 81 61 95 82 80 83 2 82 22 80 77 91 87
119. of Atmospheric and Oceanic Technology 11 4 1018 1025 Horvath L Nagy Z e Weidinger T 1998 Estimation of dry deposition velocities of nitric oxide sulfur dioxide and ozone by gradient method above short vegetation during the TRACT campaign Atmospheric Environment 32 1317 1322 Hosker R P e Lindberg S E 1982 Review atmospheric deposition and plant assimilation of gases and particles Atmospheric Environment 16 889 910 Hove L A W e Adema E H 1996 The effective thickness of water films on leaves Atmospheric Environment 30 16 2933 2936 Huntingford C Allen S J e Harding R J 1995 An intercomparison of single and dual source vegetation atmosphere transfer models applied to transpiration from Sahelian savanna Boundary Layer Meteorology 74 397 418 Iqbal M Abdin M Z Mahmooduzzafar Yunus M e Agrawal M 1996 Resistance mechanisms in plants against air pollution Em Plant Response to Air Pollution Eds M Yunus e M Iqbal pp 195 240 John Wiley amp Sons Ltd England Jagels R 1994 Effects of air pollutants on leaf wettability Em Air Pollutants and the leaf cuticles em NATO ASI Series G Ecological Sciences Vol 36 Eds K E Percy J N Cape R Jagels e C J Simpson pp 97 105 Springer Verlag Berlin Heidelberg Germany Jarvis P G e Morison J I L 1981 Stomatal control of transpiration photosynthesis Em Stomatal Physiology Eds P G Jarvis e T A Mansfield pp 247 279 S
120. origem da varia o di ria exibida por R em ambos os locais Por m estudos anteriores t m apontado como explica o mais prov vel para esta varia o a resposta dos mecanismos a vari veis ambientais tais como radia o global temperatura humidade e outros factores que evoluem diariamente Galbally e Roy 1980 Coe et al 1995 G sten et al 1996 num estudo realizado num solo arenoso num deserto da L bia registaram um padr o diario de R com valores diurnos de 8 00 s cm e nocturnos da ordem dos 40 00 s cm Os autores atribu ram esta varia o di ria s mudan as de humidade das part culas de areia O papel da humidade da superf cie tem sido talvez o que mais interesse tem suscitado mas a informa o experimental recolhida n o tem proporcionado um entendimento inequ voco sobre a rela o causal existente Enquanto alguns autores encontraram uma correla o negativa entre esta vari vel e a remo o de ozono justificada com base na baixa solubilidade deste poluente em gua pura Wesely et al 1978 estudos mais recentes mostram que a humidade da superf cie pode aumentar substancialmente a sua deposi o Fuentes et al 1994 Grantz et al 1995 Pleijel et al 1995 Stocker et al 1995 Estes autores argumentam esta tend ncia com base na potencial interac o qu mica do ozono com os compostos dissolvidos ou suspensos nas camadas ou got culas de agua A influ ncia das condi es meteorol gicas
121. para cada per odo experimental de 1997 Este sistema definido pelas equa es 5 9 e 5 19 Com a adop o desta metodologia ao inv s de usarmos os valores de R e de Rastom definidos em Wesely 1989 e Wamsley et al 1996 vide anexo D na simula o dos mecanismos de superf cie estes s o estimados recorrendo a um procedimento de optimiza o n o linear Assim poss vel verificar a correc o da estrutura das formula es na descri o do processo e ao mesmo tempo determinar uma estimativa da ordem de grandeza dos par metros mais adequados para a regi o do Sul da Europa O comportamento do modelo relativamente forma como descreve os ciclos di rios de R est ilustrado nas figuras 6 40 e 6 41 Analisando o conjunto de cen rios figurados os quais abrangem quase a totalidade do espectro de condi es ambientais prevalecentes no Sul da Europa ao longo das v rias esta es do ano inferimos que o modelo descreve razoavelmente bem os valores experimentais de R especialmente durante aqueles per odos em que o ozono transferido eficientemente atrav s dos estomas Quando a actividade biol gica da vegeta o reduzida ou nula verificamos que o ajuste do modelo aos dados experimentais n o t o bem conseguido Neste ltimo cen rio o modelo falha na descri o do processo devido a duas raz es fundamentais primeiro porque os mecanismos n o estom ticos ganham maior preponder ncia na determina o das taxas
122. para o di xido de enxofre ficando pelos onze no que respeita aos xidos de azoto Apesar de apresentarem um n mero diferente de restri es todos os filtros possuem uma base comum de oito crit rios direccionados para a rejei o de condi es meteorol gicas adversas quer para a medi o 167 Capitulo 6 x rigorosa de fluxos pelos m todos micrometeorol gicos quer no que concerne avalia o dos mecanismos reguladores subjacentes com base na analogia de resist ncias Os restantes est o relacionados com a natureza do fen meno de transfer ncia seca subjacente e com o m todo usado no registo desse mesmo fen meno A rejei o de dados relativos a per odos caracterizados por baixas velocidades do vento lt 1 m s uma pr tica comum em experi ncias deste g nero Quando ocorrem ventos fracos a turbul ncia mec nica principalmente a associada a frequ ncias elevadas decai substancialmente e a raz o sinal ru do do sensor de velocidade pode aumentar de forma significativa Outro aspecto relacionado com os per odos de vento fraco o aumento da incerteza da teoria de Monin Obukhov e por conseguinte das rela es fluxo gradiente A incerteza da teoria de Monin Obukhov torna se particularmente elevada nas condi es est veis que prevalecem durante a noite e em condi es fortemente inst veis durante as quais a convec o t rmica domina completamente o transporte vertical A aplica o adicional das r
123. parametriza es s o adaptadas para descrever R das esp cies das plantas dominantes e n o obedecem for osamente s categorias gerais do uso do solo Wesely e Lesht 1989 Este facto permite que as rotinas incluam descri es mais rigorosas do tipo e quantidade da cobertura da superf cie e melhores descri es das respostas das plantas mudan a dos par metros ambientais tais como temperatura e radia o solar Por exemplo para subst ncias como o O e o SO para as quais o valor de R a priori afectado pela resist ncia estom tica o rigor das estimativas da velocidade de deposi o normalmente limitado pela inadequada simula o dos processos fisiol gicos da vegeta o Factores como o tipo de esp cies vegetais o ndice de rea foliar a estrutura da can pia e as respostas desta radia o falta de gua e outras vari veis ambientais precisam de ser avaliadas com maior profundidade Muitos estudos que avaliam o papel dos processos fisiol gicos da planta no controlo da transfer ncia de massa na interface atmosfera biosfera ainda n o foram significativamente incorporados em m dulos de deposi o seca usados em modelos atmosf ricos A utiliza o de sat lites na caracteriza o mais detalhada da superf cie ou mais concretamente da verdura da superf cie tem sido uma ferramenta importante na avalia o da deposi o seca de v rios constituintes e poluentes gasosos Gao 1995 Gao e Wesely 1995 Xu e
124. pelos processos fotoqu micos De modo id ntico s o esperadas oxida es mais r pidas nas regi es de baixa latitude do que nas regi es de latitude superior Lee et al 2000 12 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo Finalmente o ciclo completa se com a remo o destas esp cies oxidadas pela ac o da deposi o seca e ou h mida V rios estudos realizados mostram que a deposi o seca um processo bastante eficiente representando uma importante frac o da deposi o total Garland 1978 Erisman et al 1989 Junto s fontes de emiss o de esperar que o processo de deposi o seca assuma propor es muito mais elevadas do que a deposi o h mida medida que nos afastamos das zonas de emiss o como assistimos a uma diminui o progressiva das concentra es deste poluente em detrimento do aumento da concentra o dos aeross is de sulfato a deposi o h mida de enxofre pode tornar se o processo de remo o mais relevante dado que as part culas de sulfato s o eficientemente removidas pelos processos de washout e ou rainout Em termos m dios e segundo as estimativas de Chin e Jacob 1996 obtidas para o continente Europeu a deposi o seca de SO apresenta uma contribui o de aproximadamente 70 da deposi o total de enxofre Smith et al 2000 estimaram contribui es mais pequenas da ordem dos 40 para o Reino Unido 2 2 2 xidos de Azoto NOx Os xidos de
125. plantas atingindo facilmente o seu interior As consequ ncias mais evidentes s o as altera es estruturais das membranas celulares e a necrose de alguns tecidos mais sens veis e ainda um conjunto de altera es bioqu micas e fisiol gicas Em resposta exposi o a determinados poluentes a vegeta o pode ainda p r em pr tica mecanismos de defesa e ou repara o como por exemplo aumentar a actividade enzim tica e promover a produ o de esp cies qu micas como o etileno Kangasjarvi et al 1994 Al m dos efeitos directos sobre a vegeta o a aten o da comunidade cient fica est agora centrada sobre os efeitos que t m repercuss es ao n vel da comunidade vegetal e do ecossistema os efeitos cr nicos Estes efeitos de escala superior manifestam se de v rias formas e t m sido observados em v rias regi es do nosso planeta Um dos problemas mais preocupantes a manifesta redu o das taxas de crescimento da vegeta o que juntamente com a redu o da produtividade e qualidade dos produtos agr colas acarretam avultados preju zos econ micos Heck et al 1988 Heck 1990 DETR 1999 A persist ncia destes efeitos da polui o do ar por longos per odos pode tamb m favorecer umas esp cies em rela o a outras acabando por conduzir ao desaparecimento das esp cies mais sens veis Situa es ainda mais graves prendem se com o decl nio de florestas em algumas regi es da Europa e dos EUA Ashmore
126. qu mica do NOx podem conduzir a uma melhor compreens o desta quest o nova incerta e controversa 253 254 7 Conclus es A presente investiga o inseriu se no mbito do programa ambiental da Uni o Europeia tendo emergido da necessidade imperativa de responder a quest es relacionadas com os processos de deposi o seca de alguns poluentes gasosos com repercuss es nefastas ao n vel do equil brio dos ecossistemas naturais e da sa de do Homem Em concreto iniciamos o trabalho que se apresenta nesta disserta o com o prop sito de incrementar e melhorar a informa o sobre a transfer ncia de ozono di xido de enxofre e de xidos de azoto NOx na interface atmosfera biosfera em regi es do Sul da Europa onde a elevada falta de dados experimentais de fluxos de deposi o seca dificilmente permitiria a valida o dos esquemas de generaliza o propostos por alguns grupos europeus envolvidos no programa BIATEX Duyzer 1992 Sutton et al 1992 L vblad et al 1993 De um modo bastante geral esses esquemas derivados de informa o experimental recolhida em regi es do Norte da Europa estabeleciam que o ozono e o NO eram dois poluentes cuja deposi o seca ocorria sob controlo estom tico e que a deposi o do di xido de enxofre era fortemente influenciada pela presen a de camadas aquosas No sentido de responder a estas quest es da forma mais correcta poss vel procur mos levar a cabo um longo trabalho de
127. redu o a posteriori as possibilidades de voltarem a ser consumidos no processo s o elevadas A ocorr ncia de ambos os fen menos de produ o consumo pelos mesmos microorganismos j foi observada por alguns autores McKenney et al 1982 Johansson e Galbally 1984 embora em circunst ncias ainda pouco esclarecidas A ocorr ncia deste comportamento duplo dos microorganismos tem sido explicada em parte pelo facto de as bact rias manterem uma concentra o constante de NO no ambiente que as rodeia hod gt a T gt y va ka E Figura 3 11 Representa o esquem tica do processo de desnitrifica o As bact rias desnitrificadoras s o abundantes na natureza e est o geralmente presentes em todos os tipos de solo e superf cies de gua doce Segundo Tiedje 1988 as Pseudomonas e as Alcaligenes s o as dominantes na natureza Embora possa parecer um paradoxo a maior parte s o 61 Capitulo 3 seres aer bios usam o O como aceitador terminal de electr es se esta mol cula esta dispon vel para os microorganismos que na aus ncia ou pelo menos quando a press o parcial do O baixa o aceitador terminal de electr es s o os xidos de azoto Davidson e Schimel 1995 De um modo geral para que a desnitrifica o ocorra s o necess rios alguns requisitos a a presen a de bact rias espec ficas b a car ncia de oxig nio e c a disponibilidade de xidos de azo
128. relativa Constante da reac o de fot lise do NO Constante de Von Karman 0 4 Constante de dissocia o da reac o NO O gt NO Coeficiente de difus o turbulenta Comprimento de Monin Obukhov ndice de rea foliar do ingl s Leaf Area Index Frequ ncia natural xidos de azoto NO NO Ozono Radia o fotossint tica activa N mero de Prandtl uC KE v xiii mbar mbar ug m s g m s Hz ppbv ou ug m ppbv ou ug m Wm Simbologia e Nomenclatura q Humidade absoluta gm Qs Termo de produ o destrui o qu mica da propriedade escalar S Q ppbv s do Humidade absoluta ao nivel da folha gm sat Humidade absoluta no ponto de satura o gm Ra Resist ncia aerodin mica sm s cm Re Resist ncia da camada limite quasi laminar sm s em Re Resist ncia de superficie sm s em Reut Resist ncia cuticular associada deposi o de um poluente nas partes externas sm s em da plantas RG Radia o global Wm Ri Resist ncia minima global ao vapor de gua sm scm Rm Resist ncia do mes filo sm sem R Balan o de radia o Wm Rastom Resist ncia n o estom tica associada deposi o de um poluente em todas as sm sem partes da superf cie excepto os estomas Tori Resist ncia estomatica ao nivel foliar sm sem Rstom Resist ncia estom tica associada deposi o de um poluente via estomas sm sem Rooto Resist ncia do solo
129. resistentes a choques mec nicos ou s o montados no mastro expostos ao ar O anem metro ultra s nico mede as tr s componentes da velocidade do vento u v w e a temperatura do ar com base na velocidade do som O registo instant neo da concentra o relativa 125 Capitulo 6 de ozono obtido atrav s de um sensor de resposta r pida Este sensor amostra o ar ambiente atrav s de um tubo de teflon de 50 cm de comprimento e 3 4 de polegada de di metro com a tomada de ar colocada a cerca de 15 20 cm abaixo do ponto de medi o do anem metro A medi o de fluxos de ozono com este instrumento requer a medi o adicional dos valores absolutos da concentra o de ozono usando se para o efeito um analisador de refer ncia A medi o instant nea das concentra es CO e H2O s o conseguidas com um analisador de infravermelhos LI 6262 colocado sobre o solo sendo o ar atmosf rico conduzido da zona de medi o do anem metro at ao aparelho atrav s de uma tubagem em teflon com 1 4 de polegada de di metro e com cerca de 6 metros de comprimento Os fluxos de vapor de gua foram tamb m estimados a partir das flutua es registadas com um higr metro Krypton KH O que contrariamente ao LI 6262 um sensor que opera em percurso aberto open path sensor Anem metro Altura m Ultra S nico 3D Gill sao Higr metro Krypton KH20 Ozono GFAS 05 G 2 44 N
130. ricos de NO diminu ram dos meses de Inverno para o Ver o e muito prov vel que a remo o de NO tenha sido mais efectiva durante os meses de Inverno principalmente em Fevereiro m s em que a vegeta o apresentava um estado mais vi oso e uma maior densidade de biomassa foliar A vegeta o tem ainda um efeito indirecto nas emiss es de NO pelo facto de poderem competir directamente com os microorganismos pela utiliza o do azoto inorg nico do solo Apesar de haver uma ampla evid ncia experimental que demonstra que o NO foi predominantemente emitido pelos processos biol gicos do solo n o podemos excluir a hip tese da exist ncia de outros mecanismos biol gicos e n o biol gicos capazes de produzir NO Uma possibilidade defendida por alguns investigadores prende se com a convers o do NO em NO quando o primeiro depositado em superf cies molhadas Nishimura et al 1986 Helas et al 1987 Na sec o 3 4 apresenta se uma s mula dos mecanismos mais relevantes Nos outros locais o comportamento do fen meno foi ligeiramente diferente do observado em Sarrazola denotando a ocorr ncia de uma competi o mais activa entre os processos de produ o e os processos de remo o de NO Por exemplo em Pancas atendendo ao baixo teor de gua no solo e s concentra es de NO ligeiramente mais elevadas do que em Sarrazola pens mos inicialmente que a deposi o seria o processo de transfer ncia dominante Por m tal n o a
131. s o o seu baixo limite de detec o 100 ppt o baixo ru do electr nico e a elevada precis o Este instrumento oferece ainda a possibilidade de escolha da gama de medi o e do tempo de resposta factores estes que s o normalmente seleccionados em fun o da rea e do objectivo de estudo xidos de Azoto As concentra es de NO e NO foram tamb m medidas com um analisador da Thermo Environmental Instruments modelo 42C desenvolvido para registar n veis vestigiais destas esp cies qu micas O limite de detec o do aparelho de 50 ppt de NO para um tempo m dio de resposta de 120 segundos TEI 1996b 137 Capitulo 6 O principio de opera o deste analisador assenta na t cnica da quimiluminesc ncia Basicamente esta t cnica envolve a reac o do NO presente na amostra de ar com uma corrente gasosa contendo elevadas quantidades de ozono a qual leva forma o de mol culas de NO Estas por sua vez ao absorverem uma determinada energia s o excitadas e ao passarem de seguida a um estado de menor energia emitem uma radia o com um comprimento de onda caracter stico Esta energia detectada por meio de um tubo fotomultiplicador de baixo ru do electr nico e convertida num sinal proporcional concentra o de NO O ozono produzido internamente atrav s da incid ncia de luz emitida por uma l mpada sobre uma corrente de ar seco A medi o de NO com este analisador efectuada em conso
132. se sobrep em uns aos outros conferindo ao escoamento e s v rias grandezas que o caracterizam press o temperatura massa vol mica etc uma varia o irregular e aleat ria no tempo e no espa o Isto significa que qualquer propriedade do escoamento ou do flu do pode ser expressa pela soma de uma componente m dia x e de uma componente flutuante x associada parte do escoamento com tempos de varia o geralmente inferiores a 1 hora Stull 1988 A separa o destas duas componentes torna se poss vel devido exist ncia do fosso espectral que separa a escala temporal da turbul ncia relativamente aos outros movimentos de escalas superiores De uma outra forma a turbul ncia pode ser considerada como um movimento suplementar do vento m dio em todas as direc es As componentes horizontais w e v do movimento suplementar provocam aumentos ou diminui es da velocidade do vento e desvios da sua traject ria m dia Mais pequenas em valor mas importantes no seu significado s o as componentes verticais w as quais asseguram o mecanismo de transporte vertical de calor e de todas as outras propriedades do ar A figura 3 7 ilustra o modo como a turbul ncia atmosf rica promove o transporte efectivo de massa da atmosfera para a superf cie ou vice versa Admitindo que o movimento do ar ocorre paralelamente superf cie e que a turbul ncia completamente aleat ria a massa total de ar que se move para cima igual qu
133. sobre os mecanismos n o estom ticos tamb m foi investigada neste trabalho mas n o foi encontrada qualquer correla o plaus vel e consistente entre essas vari veis clim ticas humidade relativa e precipita o e a deposi o n o estom tica de ozono Por exemplo a figura 6 37 ilustra uma das raras situa es em que se nota claramente uma diminui o substancial dos valores de R com a ocorr ncia de precipita o ap s um longo per odo de estiagem Situa es contr rias tamb m foram descortinadas mas as mais frequentes revelam um comportamento vari vel de R na presen a de humidade da superf cie conferindo um elevado grau de imprevisibilidade ao fen meno Ainda que os valores nocturnos possam conter incertezas elevadas a varia o mensal dos valores nocturnos de R tamb m um reflexo do comportamento vari vel do processo de remo o de ozono na presen a de humidade da superf cie Se assim n o fosse ter amos necessariamente uma diminui o ou um aumento de R medida que pass ssemos do Inverno para o Ver o 200 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono Obviamente que n o se pode deduzir que n o h efeito da humidade da superf cie na deposi o de ozono mas se h efeito e se esse efeito o esperado teoricamente ent o existem outros mecanismos de efeito contr rio que mant m os valores nocturnos de Rc aproximadamente constantes ao longo dos v rios mes
134. solo O nitrito do solo dissolvido na fase aquosa pode ser volatilizado para atmosfera do solo com a subsequente difus o para a atmosfera da superf cie uma vez que se encontra em equil brio qu mico com o cido nitroso HNO g lt gt H aq NO aq K 2 5 10 m atm O HNO gasoso resultante deste equilibrio quimico pode depois ser fotolisado em NO Al m disso o HNO pode ser detectado como emiss o de NOx devido s limita es de alguns analisadores H raz es para acreditar que algumas das emiss es de NOx s o de facto emiss es de 64 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos HNO Este constituinte pode posteriormente causar interfer ncias de medi o de NOx ao ser detectado como NO Galbally 1989 Decomposi o qu mica do HNO em NO e NO quimiodesnitrifica o Outro processo que pode conduzir produ o de NOx a decomposi o qu mica do HNO em condi es cidas an xicas Cleemput e Baert 1976 levando produ o de NO e HNO e em condi es de acidez extrema pode mesmo levar produ o de NO As reac es qu micas que traduzem o estado de equil brio prevalecente s o 2H 3NO 2NO g NO H O e NO g NO lt gt NO NO g Esta decomposi o qu mica est bem documentada e ocorre predominantemente em solos cidos e pode ser acelerado na presen a de elevado teor de mat ria org nica Nelson 1982 Por isso este mecanismo deve ser contabilizado neste
135. ssica Numa segunda fase avan mos para uma metodologia mais complexa a qual envolveu a resolu o num rica do sistema constitu do por seis equa es diferenciais que descrevem a varia o vertical da concentra o e do fluxo de cada uma das esp cies qu micas envolvidas Esta metodologia permite obter a varia o vertical dos fluxos e das concentra es de cada uma das esp cies entre as alturas 6 Z d e z usando como dados de entrada os gradientes de concentra o de NO e NO as concentra es e os fluxos de Os e ainda um conjunto de outras vari veis turbulentas e meteorol gicas necess rias para o c lculo dos coeficientes de reac o e dos coeficientes de difusividade turbulenta ou das rela es fluxo gradiente de concentra o Estas ltimas foram estabelecidas ora pela teoria K usada na teoria cl ssica do gradiente ora pelo m todo modificado do gradiente que se baseia num fecho de 2 ordem das equa es de conserva o das esp cies qu micas envolvidas Todavia num teste inicial em que compar mos os resultados obtidos pela teoria K reactiva com os obtidos pelo m todo modificado do gradiente constatamos que para o dom nio estudado a influ ncia das reac es qu micas no coeficiente de difus o turbulenta pode ser negligenciado ver figura 6 54 A conclus es id nticas chegou Hamba 1993 Este autor comparou tamb m diferentes formas de relacionar o fluxo vertical com o gradiente de concentra o
136. t cnicas demanda um conjunto de requisitos que na pr tica impossibilitam a sua utiliza o na medi o de fluxos de qualquer constituinte ou poluente atmosf rico bem como na sua generaliza o para qualquer tipo de superf cie Pois estas t cnicas t m sido particularmente teis na determina o dos padr es temporais dos fluxos de deposi o de esp cies conservativas em terrenos horizontalmente homog neos e extensos Assim sendo embora os segundos apresentem vantagens sobre os primeiros existem situa es em que a escolha deve recair obrigatoriamente sobre os m todos de caixa Em situa es em que ambas as aproxima es possam ser aplicadas dever se escolher a que proporcionar resultados mais rigorosos e adequados ao objectivo cient fico da experi ncia Se a informa o dispon vel n o permitir uma resposta inequ voca quest o anterior a hip tese de conjuga o de medi es paralelas envolvendo diferentes t cnicas deve ser equacionada Todavia na pr tica quer por falta de recursos financeiros quer por falta de recursos t cnicos e outras vezes porque as est ncias de decis o e a sociedade em geral imp em tempos insuficientes para desenvolver um trabalho com princ pio meio e fim as estrat gias experimentais nem sempre visam a selec o de metodologias que garantam o m ximo rigor cient fico da investiga o em causa As in meras medi es de fluxos de deposi o abrangendo um leque alargado de
137. t o evidentes em compara o com os observados no Ver o de 1995 As fotografias do local apresentadas na figura 6 15b e evidenciam as diferen as que normalmente caracterizam o estado de desenvolvimento do coberto vegetal ao longo do seu ciclo anual 155 Capitulo 6 a b Ponto de Medi o E Sebes a Figura 6 15 Polder Piloto de Sarrazola a esquema da rea de estudo e localiza o do sistema de medi o b c d e e fotografias ilustrativas das condi es de superf cie em Fevereiro e Julho de 1995 e em Fevereiro e Agosto de 1997 respectivamente Monte dos Baldios O monte dos Baldios uma paisagem t pica alentejana quer pela sua superficie extensa e ondulada quer pelo seu clima quente e rido Os solos semelhan a de toda a regi o apresentam propriedades f sico qu micas pouco propicias para a agricultura O sistema de monitora o foi instalado numa rea de vegeta o rasteira usada geralmente para pastoreio ou aproveitamento da vegeta o para forragens N o obstante como as condi es 156 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental ambientais n o foram favor veis ao desenvolvimento da vegeta o durante 1997 as actividades de pastoreio foram praticamente inexistentes e as ervas tamb m n o foram cortadas para a sua subsequente utiliza o na alimenta o dos animais herb voros Duran
138. tanto podem ser depositadas na superf cie como serem emitidas por esta para a atmosfera A observa o de fluxos bidireccionais de NO e de NO sugerem que a transfer ncia destas esp cies qu micas na interface atmosfera superf cie regulada pela exist ncia de um ponto de compensa o ou seja pelo equil brio entre o s mecanismo s de remo o e o s mecanismo s de produ o destes poluentes gasosos ao n vel da superf cie Por m ainda que neste aspecto os processos de transfer ncia destas esp cies azotadas 257 Capitulo 7 denotem alguma semelhan a a transfer ncia de di xido de azoto controlada por factores distintos e bem mais complexos de interpretar do que os subjacentes ao fen meno de transfer ncia das mol culas de xido n trico Em termos globais podemos afirmar com alguma seguran a que nas condi es estudadas o xido n trico uma esp cie gasosa predominantemente emitida pela superf cie com taxas de emiss o fortemente dependentes das condi es ambientais e dos factores ed ficos que interv m directa ou indirectamente nos processos de nitrifica o e desnitrifica o efectuados pelos microorganismos do solo Ao inv s a transfer ncia de di xido de azoto exibiu uma varia o sazonal caracterizada por dois padr es di rios completamente distintos um que demonstra a propens o da superf cie para remover este poluente ao longo de todo o dia e o outro que mostra a capacidade da mesma em po
139. teis como terpenos e outros gases que ao reagirem na camada de ar adjacente superf cie representam um mecanismo adicional de remo o Tingey et al 1976 Tingey e Taylor 1982 Sharkey e Loreto 1993 Embora n o sendo um 55 Capitulo 3 mecanismo de deposi o seca geralmente confundido como tal Dentro destas interac es destacam se a reac o entre o SO e a am nia emitida pela vegeta o e a reac o do ozono com o mon xido de azoto Wildt et al 1997 e com compostos org nicos vol teis Atkinson e Carter 1984 Garrec 1994 As emiss es de compostos org nicos vol teis COV pela vegeta o rasteira n o est bem documentada mas sabe se que estas emiss es s o significativas em vegeta o com superf cies foliares cortadas Gao al 1993 Fall 1999 Gouw et al 1999 tamb m verificaram um aumento das emiss es de COV pela relva cortada e pelo trevo medida que estas esp cies vegetais iam secando 3 3 2 Destrui o ao N vel do Solo Os solos s o constitu dos por part culas minerais e mat ria org nica formada principalmente por produtos resultantes da decomposi o da celulose e da lenhina Estes tamb m cont m mat ria viva bact rias algas invertebrados ra zes de plantas a qual participa tamb m na determina o das suas propriedades e da sua atmosfera Estas propriedades f sico qu micas e biol gicas condicionam per si a remo o de gases da atmosfera A informa o expe
140. temporal e espacial dos v rios mecanismos que interv m na remo o de cada uma das esp cies qu micas depositantes A avalia o de cada um desses mecanismos geralmente conseguida atrav s de uma t cnica conceptual que descreve a deposi o seca de um poluente analogamente lei de Ohm ou seja considera a exist ncia de tr s resist ncias em s rie medida que o poluente se transfere da atmosfera para a superf cie receptora a resist ncia aerodin mica R associada ao transporte turbulento na camada limite a resist ncia da camada quasi laminar R que depende fundamentalmente da difusividade molecular do constituinte e das caracter sticas da superf cie e a resist ncia de superf cie ou da can pia R relacionada com a interac o fisico quimica entre o poluente e a superf cie receptora Garland 1977 Wesely e Hicks 1977 Baldocchi et al 1987 Hicks et al 1987 Assim de forma similar descri o do fluxo de electr es num circuito el ctrico o fluxo vertical de um determinado poluente pode ser definido por ver figura 5 1 CG C Z C C C C z CG C Eq 5 2 103 Capitulo 5 Como na maior parte das aplica es destes modelos de resist ncias se considera que a superficie actua como um sumidouro efectivo Co 0 da compara o das equa es 5 1 e 5 2 resulta que a velocidade de deposi o seca de um poluente i traduzida pelo inverso da resist ncia total R 1 1 pod Eq 5 3
141. tica h cavidades intercelulares apoplasto Uma grande parte dos poluentes gasosos s o ainda removidos de forma bastante eficiente em superf cies aqu ticas como oceanos cursos de gua doce lagos etc A interac o com este tipo de superf cie n o se insere no mbito da presente investiga o mas parte dos mecanismos que lhe est o subjacentes s o em tudo similares aos observados em superf cies aquosas que se formam em superf cies terrestres Em forma de s ntese as principais interac es do di xido de enxofre xidos de azoto e ozono com a superf cie est o sumariadas no quadro que se segue 46 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Quadro 3 1 Sumidouros e interac es f sicas qu micas e biol gicas dos poluentes gasosos avaliados na presente investiga o Hosker e Lindberg 1982 Subst ncia Tipo de Interac o Di xido de Enxofre Vegeta o Absor o pelos estomas e sor o na superf cie foliar Solo Reac o f sico qu mica e absor o Oceanos e lagos Absor o xidos de Azoto principalmente Vegeta o Absor o pelos estomas e o di xido de azoto sor o na superf cie foliar Solo Reac o qu mica e absor o Oceanos e lagos Absor o Ozono Vegeta o Absor o pelos estomas e Reac o qu mica na superf cie foliar Solo Reac o qu mica Oceanos e lagos Reac o qu mica 3 3 1 Destrui o em Superf cies Vegetais 3 3 1 1 Difus o A
142. turbilh es n o sofre qualquer influ ncia t rmica Em condi es inst veis os turbilh es s o acelerados ao longo do seu percurso acentuando a mistura da atmosfera e consequentemente o transporte vertical de massa ou energia Em condi es est veis os turbilh es s o desacelerados oscilando em redor da sua posi o de equil brio e por conseguinte a mistura da atmosfera drasticamente suprimida 3 3 Interac o dos Poluentes Gasosos com a Superf cie Vimos anteriormente que os poluentes atmosf ricos s o transferidos da atmosfera para a vizinhan a dos mais variados elementos que comp em as superf cies terrestres Este transporte processa se de uma forma mais ou menos eficiente consoante a intensidade do transporte turbulento Quando em contacto com a superf cie as propriedades f sico qu micas desses gases bem como a natureza f sica qu mica e biol gica dos elementos da superf cie s o factores cr ticos na destrui o dos mesmos e consequentemente na regula o do processo de deposi o seca Isto significa que o transporte turbulento uma condi o necess ria para a ocorr ncia de um fluxo de massa n o sendo todavia uma condi o suficiente Para que o fluxo de poluentes ocorra e tenha continuidade absolutamente necess rio que estes sejam continuamente sorvidos e ou destru dos ao n vel da superf cie A figura 3 8 esquematiza de forma bastante sucinta os principais elementos da superf cie atra
143. um vasto n mero de experi ncias de campo e de laborat rio 35 Capitulo 3 Atmosfera Estrutura da can pia Densidade da can pia p Atmosfera fo Vari veis meteorol gicas 0 3 K A 10 10 m 2 Intensidade turbulenta g E lt v v 2 Camada Laminar do Solo Camada Laminar Vegeta o o e Camada Laminar S Espessura Espessura 102 x 102 ii Intensidade turbulenta Intensidade turbulenta Solo Vegeta o v k 4 y v N o cuticula cuticula Estomas Superf Can pia Rugosidade Material particulado Estrutura Espessura Densidade 104 10 m Humidade Humidade Humidade Abertura Conte do org nico Microorganismos Composi o qu mica Posi o v Espa os intercelulares gua Fase gas liquido Interior da Folha Interac o com a Superficie Mes filo Membranas 10 10 m Processos quimicos e bioquimicos Desintoxica o Renova o Figura 3 2 Factores controladores do processo de deposi o seca ao longo dos v rios est dios adaptado de Musselman e Massman 1999 Este cap tulo visa essencialmente apresentar de uma forma concisa os aspectos mais relevantes para a compreens o da transfer ncia seca gasosa na interface atmosfera biosfera Assim numa primeira fase procuramos descrever a natureza e as varia es do transporte vertical turbulento na atmosfera Numa segunda fase faz se uma incurs o pelas diferentes interac es dos poluentes com a superf cie ide
144. veis A rela o entre concentra o e fluxo ser ilustrada de forma mais clara com a an lise do par metro velocidade de deposi o na pr xima subsec o Come ando pelo estudo dos valores obtidos em Sarrazola constatamos que as maiores taxas de transfer ncia de ozono da atmosfera para a superf cie se registaram em Abril com valores m ximos diurnos da ordem das 0 5 ug m s Estes valores m ximos contrastaram com os valores m nimos diurnos de 0 2 ug m s observados em Agosto e os nocturnos inferiores a 0 1 ug m s Neste mesmo local em 1997 os valores m ximos de aproximadamente 0 25 ug m s pe aie Dna P r N y ocorreram em Agosto e os m nimos a rondar as 0 16 ug m s em Janeiro e Fevereiro A noite os fluxos raramente alcan aram valores de 0 1ug m s No monte dos Baldios a caracter stica que merece maior destaque a discrep ncia na magnitude dos valores diurnos obtidos em Mar o em rela o aos registados para os restantes meses Em Mar o os perfis di rios descrevem um padr o que varia de valores nocturnos inferiores 191 Capitulo 6 a 0 1 ug m s a valores m ximos diurnos da ordem dos 0 25 ug m s Nos restantes per odos os valores nocturnos foram id nticos aos registados em Mar o mas os diurnos n o foram al m dos 2 pe 0 15ug m s Comparativamente aos valores m ximos diurnos encontrados em Sarrazola estes s o manifestamente inferiores Em rela
145. ver sec o 4 2 3 2 2 constitui provavelmente a nica ferramenta de aferi o de qualidade das medi es de fluxos verticais turbulentos visto que envolve a utiliza o de uma larga gama de sensores comuns medi o de fluxos de deposi o emiss o seca de poluentes ou constituintes gasosos Foken e Oncley 1995 Relembrando o princ pio da conserva o de energia descrito na sec o supracitada o balan o de energia de uma superf cie extensa com vegeta o homog nea considerando apenas fluxos verticais traduzido pela express o R G H 2E e sendo o termo residual que integra uma parcela resultante dos erros de medi o das vari veis inclu das na equa o anterior e uma outra correspondente contribui o de outros termos n o contabilizados na equa o de balan o Assim se o valor residual for pequeno ou se pelo menos estiver dentro da gama de valores publicados na literatura significa que a fiabilidade dos dados experimentais e dos fluxos calculados razo vel Ao inv s um termo residual relativamente elevado indicia a presen a de erros no sistema de monitora o ou at certo ponto pode indicar que as medi es foram efectuadas em condi es ambientais suscept veis de causar leituras err neas ou amb guas Tendo por base as considera es anteriormente explanadas a avalia o do balan o de energia foi mais um teste de que nos servimos para avaliar o funcionamento do sistema e a qual
146. verificado ao longo do nosso estudo Isto porque a maior parte dos estudos experimentais publicados em revistas ou outros documentos cient ficos s o geralmente relativos a per odos de medi o bastante mais curtos n o representando portanto a gama alargada de condi es ambientais subjacentes s nossas medi es Por conseguinte quando assim os valores de V ou R podem ser excepcionalmente superiores ou inferiores aos valores m dios correspondentes a per odos mais longos Em boa verdade ainda que a compara o dos valores obtidos com os dispon veis na literatura possa constituir um aspecto importante de valida o dos resultados o que mais importa para o presente estudo a leitura que cada estudioso fez com os par metros que obteve Tendo em considera o a estreita rela o entre Va e Re bem como os desvios entre a magnitude dos valores da resist ncia da superf cie Re e os valores da resist ncia atmosf rica R e R podemos concluir que a interac o das mol culas de ozono com a superf cie certamente o factor mais preponderante na determina o da varia o di ria sazonal e espacial do fen meno de deposi o seca deste poluente sobretudo para o per odo diurno A noite R continua a apresentar valores superiores resist ncia atmosf rica mas os mecanismos de superf cie est o longe de constituir o nico factor controlador do fen meno Pois as condi es de fraco transporte turbulento da at
147. vide sec o 3 3 N o obstante se durante o per odo das horas solares as mol culas de NO se difundem pela abertura dos estomas noite com os estomas fechados a remo o de NO determinada pela influ ncia de outros processos A deposi o nas partes exteriores das folhas ou noutras partes das plantas foi durante algum tempo ignorada mas segundo alguns autores o NO tamb m pode ser removido por estes elementos da superficie Kisser Priesack et al 1987 Lendzian e Kerstiens 1988 Neubert et al 1993 As taxas de deposi o reportadas para esta via s o no entanto normalmente 1 a 2 ordens de grandeza inferiores s reportadas para a deposi o estom tica Hanson e Lindberg 1989 Como evidente em face dos argumentos aduzidos o contraste espacial definido por aqueles 4 per odos de medi o pode ser explicado pela maior probabilidade de em Sarrazola as concentra es do ponto de compensa o serem mais elevadas do que no monte dos Baldios Em compara o com a rea alentejana na rea de estudo de Sarrazola as emiss es de NO atingiram magnitudes bastante mais elevadas suscept veis de conduzirem a concentra es superiores de NO ao n vel da can pia Mais curioso e de dificil explica o o aumento dos fluxos diurnos de 246 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy deposi o de Mar o para Abril Nestes dois per odos as concentra es atmosf ricas e os flu
148. 0 00 Sa lt gt 0 00 E E 0 08 0 08 3 012 012 O O 2 016 95 D 0 16 m 9 r o 2 0 20 5 2 0 20 5 0 24 mm 75 8 0 24 75 i E 25 zoo 25 0 28 a Mediana 0 28 o Mediana 0 32 fi 0 32 i Noite Dia Noite Dia Sarrazola 95 Sarrazola 97 40 T 95 35 5 EE 75 So 25 a 25 Mediana e 2 20 2 S 9 15 Do 10 i m 0 Noite Dia Noite Dia Baldios Pancas 0 08 E 0 08 0 04 i a 0 04 i ore inners T pap gn l oe ia EM E E 0 08 E 0 08 3 Ss 0 12 5 0 12 QO 0 16 zE 95 QO 0 16 mi 95 8 5 2 5 a 0 20 gt 0 20 A g E 75 g EE 75 ea 2 0 24 25 g 04 25 0 28 Mediana 0 28 u Mediana 0 32 0 32 Noite Dia Noite Dia Baldios Pancas Figura 6 44 N veis atmosf ricos e fluxos de deposi o seca de SO prevalecentes nos diferentes locais de estudo No que concerne aos fluxos de superf cie constatamos que a magnitude a varia o di ria e a varia o espacial denotam uma correla o estreita com os n veis atmosf ricos de SO Ainda que as taxas de transfer ncia de SO n o descrevam diariamente um padr o regular como o observado para o ozono elas s o manifestamente superiores durante o per odo diurno Em termos m dios verificamos que durante o per odo diurno os fluxos verticais de SO variaram entre valores pr ximos de zero e valores da ordem das 0 3 ug m s enquanto noite os valores dos fluxos apresentaram uma varia o bastante menor cujo val
149. 0 25 30 35 40 Va Experimental cm s 7 4 0 35 S Ver o 97 per odo nocturno 00 05 10 15 20 25 30 35 40 Va Experimental cm s Figura 6 48a Compara o entre os valores simulados de velocidades de deposi o Va simulado e os valores obtidos experimentalmente Va Experimenta para o local de Sarrazola 224 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre 4 0 4 0 35 BA1 BA2 per odo diurno 5E BA1 BA2 per odo nocturno E a 5 5 o o ES ES s amp E E N a gt gt 00 05 10 15 20 25 30 35 40 00 05 10 15 20 25 30 35 4 0 Va Experimental cm s o Va Experimental cm s 7 4 0 4 0 35 PA periodo diurno 35 PA periodo nocturno o n 5 5 fe o o ES s s as E E N D gt 00 05 10 15 20 25 30 35 40 00 05 10 15 20 25 30 35 40 Va Experimental cm s ai Va Experimental cm s E d d Figura 6 48b Compara o entre os valores simulados de velocidades de deposi o Va simulado e os valores obtidos experimentalmente V4 experimenta para os locais do monte dos Baldios e herdade de Pancas A primeira ila o a tirar dos resultados prende se com o facto do modelo estar longe de descrever adequadamente as varia es de curto termo do fen meno quaisquer que sejam as condi es ambientais subjacentes Quer nas condi es h midas de Sarrazola quer nas condi es secas do monte dos Baldios ou da herdade de
150. 00 HR Figura 6 47 Resist ncia n o estom tica Rastobs estimada como valor residual da equa o 5 9 em fun o da humidade relativa 219 Capitulo 6 Atentando nas v rias rela es apresentadas na figura 6 47 divisamos que quando a humidade relativa elevada normalmente superior a 80 os valores de R s o geralmente mais baixos e exibem uma varia o menor em resultado da grande probabilidade da superf cie estar molhada medida que a humidade relativa diminui R aumenta substancialmente seguindo em alguns casos uma tend ncia linear e noutros uma varia o nitidamente exponencial consent nea com a obtida por Erisman et al 1994a Apesar da an lise anterior demonstrar at certo ponto que o SO efectivamente removido de forma mais eficiente em condi es de elevada humidade h tamb m claras indica es de que a deposi o de SO n o necessariamente elevada na presen a de pel culas ou got culas aquosas depositadas na superf cie De facto segundo o proposto por v rios investigadores Wesely et al 1990 Erisman e Draaijers 1995 e de acordo com o descrito na sec o 3 3 3 o SO um g s razoavelmente sol vel em gua pura mas a absor o de SO em camadas aquosas est associada a uma s rie de reac es fortemente dependentes da composi o das solu es aquosas em termos de componentes cidos e oxidantes Mesmo quando a composi o qu mica promove a
151. 02 0 00 0 02 0 04 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 ppbv m s ppbv m s INO NO gg Fluxo de NO Teoria K cl ssica Fluxo de NO Teoria K cl ssica 0 10 0 15 0 5 e Factor de Correc o e Factor de Correc o 0081 4 M todo MFC99 a M todo MFC99 0 12 a a 0 4 0 06 y E ey 8 0 09 5 5 a q 004 DONA E Sn 03 aa E o 0 06 EE E SE on 2 E a nh x 5 0 02 A a 3 Ea aa a E gt gt o 5 S2 003 o 02 z 0 00 a 2 o 2 o a o o o 3 0 00 A g 0 02 de o co o ot 3 5 ao 0170 e amp Pag ra 0 04 de ra 0 03 a eee E o y A 0 06 0 06 0 0 T T T T 0 06 0 04 0 02 0 00 0 02 0 04 0 06 0 08 0 10 0 06 0 03 0 00 0 03 0 06 0 09 0 12 0 15 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 ppbv ms ppbv m s INO NO Jeq Fluxo de NO Teoria K cl ssica Fluxo de NO Teoria K cl ssica Figura 6 55 Fluxos de NO e NO obtidos pelos m todos FC e MFC99 versus fluxos de NO e NO obtidos pela teoria cl ssica teoria conservativa para 2 per odos com diferentes raz es NO NOx 250 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy As discrep ncias encontradas entre as duas metodologias n o s o de todo inesperadas porque s o v rios os autores que em estudos de modela o envolvendo as reac es do ciclo de Leighton t m mostrado a import ncia das raz es NO NOx na determina o dos fluxos de superficie das esp cies qu micas envolvidas Fitzjarrald e Lenschow
152. 1 Isto significa que enquanto o fluxo medido representa o integral das contribui es individuais dos elementos da superf cie que se estende para montante do ponto de medi o o footprint o peso relativo dado a cada um desses elementos relativamente sua propens o para emitir ou remover material da atmosfera Para melhor compreendermos esta no o de footprint apresenta se uma ilustra o gr fica desta fun o na figura 4 4 A representa o em plano mostra as isolinhas da fun o footprint as quais delimitam a rea que cont m as fontes e os sumidouros efectivos que contribuem com um peso relativo de x para a transfer ncia turbulenta registada num dado ponto da camada superficial A representa o em perfil ilustra a contribui o relativa da superf cie em fun o da dist ncia a montante do ponto de medi o Analisando a figura 4 4 reparamos que os elementos da superf cie situados directamente abaixo do sensor ou na regi o imediatamente a montante do sensor n o afectam o fluxo vertical medido num dado ponto da camada superficial A partir de uma dist ncia x relativamente pr xima do ponto de medi o o footprint apresenta um crescimento abrupto e ap s atingir o seu m ximo decresce lentamente medida que nos afastamos do ponto de medi o f syZm YZ A y j 2 Figura 4 4 Esbo o do plano e perfil da fun o footprint Horst e Weil 1994 Na ltima d cada a rela o existente e
153. 1 3 4 Esta hip tese ganha maior consist ncia visto que a maior parte dos estudos publicados demonstram que os solos s o mais eficientes na remo o de ozono do que as superf cies cuticulares Turner et al 1973 Galbally e Roy 1980 Pul e Jacobs 1994 Os valores de resist ncia do solo deposi o de ozono s o normalmente de 1 00 s cm em condi es secas podendo no entanto atingir valores da ordem dos 5 00 s cm em solos com cerca de 20 30 de humidade Relativamente resist ncia das partes externas da planta muitos autores Baldocchi et al 1987 Meyers e Hicks 1988 Erisman et al 1994a reportam valores da ordem dos 10 00 s cm Massman 1993 chegou tamb m conclus o a partir de medi es efectuadas numa superf cie de vegeta o rasteira pouco densa que o ozono substancialmente removido pelo solo e que as superf cies cuticulares secas exibem uma contribui o insignificante na remo o de ozono 199 Capitulo 6 Um outro mecanismo plaus vel ainda n o devidamente demonstrado prende se com a reac o do ozono com o xido n trico libertado pelo solo o qual foi emitido em maiores quantidades para a atmosfera no local de Pancas ver sec o 6 6 Assim vemos que medida que a densidade da can pia vai diminuindo bastante prov vel que a deposi o directa no solo bem como o mecanismo reactivo com o NO contribuam para o aumento da remo o de ozono Este ultimo pode tamb m estar na
154. 15 minutos Figura 6 25 Influ ncia dos crit rios de selec o na magnitude e no padr o de varia o di ria dos fluxos e das velocidades de deposi o seca de ozono Do mesmo modo apesar de n o estendermos a an lise gr fica aos valores de R e Ry f cil deduzir que ambas s o claramente subestimadas para o per odo nocturno em resultado da aplica o dos mesmos crit rios de selec o No que concerne resist ncia residual Rc a avalia o do efeito da selec o de dados nos valores desta vari vel n o t o linear R um par metro muito sens vel a pequenas varia es de Va Ra e Ry que nas condi es exclu das pode exibir um conjunto 175 Capitulo 6 de valores suficientemente elevados de sinal positivo ou negativo susceptiveis de alterar consideravelmente o valor m dio esperado bem como a consist ncia dos valores deste par metro Ainda que seja perfeitamente claro que a aplica o do procedimento de selec o possa introduzir desvios nos resultados finais constatamos que pelo menos em rela o ao ozono os crit rios de rejei o n o alteraram significativamente os padr es da varia o di ria mensal e sazonal de F Va e Ra e revelaram se absolutamente necess rios na estimativa de R Em rela o aos poluentes cujos fluxos foram estimados pelo m todo do gradiente a avalia o dos potenciais desvios introduzidos nos par metros de transfer ncia seca pela aplica o dos crit rios
155. 1983 Hargreaves et al 1992 Pilegaard et al 1995 Walton et al 1997a Em compara o com o m s de Abril assistimos a um decr scimo acentuado das taxas diurnas de deposi o de NO em resultado da diminui o da efici ncia dos processos de remo o ou simplesmente por existir um equil brio entre estes e os potenciais mecanismos de produ o emiss o de NO ao n vel da superf cie Neste mesmo local mas durante o m s de Julho o padr o di rio foi muito similar ao do m s anterior mas a emiss o de NO prevaleceu ligeiramente sobre a sua deposi o Finalmente a transfer ncia de NO nos meses de Agosto em Sarrazola e Setembro na herdade de Pancas demarcou se ainda mais do padr o t pico de deposi o pelo facto de exibir proeminentes taxas de emiss o diurnas Por exemplo no m s de Agosto da meia noite at cerca das 9 00 da manh os fluxos de NO ocorreram no sentido da atmosfera para a superf cie atingindo taxas m ximas m dias de deposi o de cerca de 0 05 ug m s A partir dessa altura em que a curva da radia o solar e da temperatura entraram numa fase de crescimento a transfer ncia vertical de NO sofreu uma invers o de sentido evoluindo para valores m ximos de emiss o da ordem das 0 10 ug m s alcan adas sensivelmente a meio da tarde Em seguida com a diminui o da radia o solar os fluxos tamb m diminu ram de intensidade chegando a valores pr ximos de zero a partir do ocaso Em P
156. 1992 Modelled and observed dry deposition velocity of Os above a deciduous forest in the winter Atmospheric Environment 26A 5 775 784 Padro J Zhang L e Massman W J 1998 An analysis of measurements and modelling of air surface exchange of NO NO O over grass Atmospheric Environment 32 8 1365 1375 Panofsky H A e Dutton J A 1984 Atmospheric Turbulence John Wiley New York Panofsky H A Tennekes H Lenschow D H Wyngaard J C 1977 The caracteristics of turbulent velocity components in the surface layer under convective conditions Boundary layer Meteorology 11 355 361 Papen H von Berg R Hinkel I Thoene B e Rennenberg H 1989 Heterotrophic nitrification by Alcaligenes faecalis NO7 NO3 N20 and NO production in exponentially growing cultures Applications of Environmental Microbiology 55 2068 2072 Parkin T B 1987 Soil microsites as a source of denitrification variability Soil Science Society of America Journal 51 1194 1199 Pasquill F e Smith F B 1983 Atmospheric difusion study of the dispersion of windborne material from industrial and other sources Ellis Horwood Series in Environmental Science 3 ed England Pattey E Desjardins R L Boudreau F Rochette P 1992 Impact of density flutuactions on flux measurements of trace gases implications for the relaxed eddy accumulation technique Boundary Layer Meteorology 59 195 203 Pederson J R Massman W J Mahrt L Delany
157. 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600 H AE W m H HE W m Figura 6 26 Energia dispon vel R G versus soma de calor latente AE e calor sens vel H a ap s aplica o dos crit rios de selec o e b sem aplica o dos crit rios de aplica o Os pontos experimentais representados no gr fico foram obtidos na herdade de Pancas no per odo compreendido entre as 10 e as 19 horas locais e Balan o de Radia o 3 BOO errea e AAR fed tl to Pratt gen Eressenstameareneetra as 4 Calor Latente Calor do Solo 400 4 Fermo Residual eos a ea iaa bosccocenenos Figura 6 27 Varia o m dia di ria dos termos mais representativos do balan o de energia juntamente com o termo residual referente ao local sito em Pancas 178 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais 6 2 3 2 Par metros Adimensionais de Turbul ncia O estudo estat stico das caracter sticas da turbul ncia da camada superficial frequentemente usado como ferramenta de diagn stico De acordo com a hip tese geral da teoria de similaridade de Monin Obukhov aplicada camada superficial a variabilidade da estrutura da camada limite da superf cie ou camada de fluxo constante pode ser explicada como uma varia o de fen meno de escala Isto significa que os resultados de duas experi ncias que diferem apenas em termos de escala ser o id
158. 408 282 Refer ncias Bibliograficas Vila Guerau de Arellano J Duynkerke P G e Builtjes P J H 1993 The divergence of the turbulent diffusion flux in the surface layer due to chemical reactions the NO O3 NO system Tellus 45B 23 33 Voldner E C Barrie L A e Sirois A 1986 A literature review of dry deposition of oxides of sulphur and nitrogen with emphasis on long range transport modelling in north America Atmospheric Environment 20 11 2101 2123 Volz A e Kley D 1988 Evaluation of the Montsouris series of ozone measurements made in the nineteenth century Nature 332 240 242 Walcek C J Brost R A Chang J S e Wesely M L 1986 SO sulfate and HNO deposition velocities computed using regional landuse and meteorological data Atmospheric Environment 20 949 964 Walmsley J L e Wesely M L 1996 Modification of coded parameterisations of surface resistances to gaseous dry deposition Atmospheric Environment 30 1181 1188 Walton S Gallagher M W Choularton T W e Duyzer J 1997a Ozone and NO exchange to fruit orchards Atmospheric Environment 31 17 2767 2776 Walton S Gallagher M W e Duyzer J H 1997b Use of a detailed model to study the exchange of NOx and O above and below a deciduous canopy Atmospheric Environment 31 18 2915 2931 Wang W C Wuebbles D J Washington W M Isaacs R G e Molnar G 1986 Trace gases and other potential perturbation to global climate Review o
159. 92 4 3 Medi es de Fluxos Verticais ao n vel Regional 95 4 4 Medi es na Superf cie M todos de Caixa 96 4 5 Aplica es das Diferentes Metodologias 98 5 PARAMETRIZA O DOS PROCESSOS DE DEPOSI O SECA DE POLUENTES GASOSOS ETEINEN E IIE I E IEAI IEI AREI A N ENIE E A atestada 101 5 1 Introdu o 101 5 2 Descri o Matem tica da Deposi o Seca Analogia de Resist ncias 103 5 2 1 Aproxima o Geral 103 5 2 2 Principais Limita es 106 5 3 Avalia o Quantitativa dos Diferentes Mecanismos de Deposi o Seca 110 5 3 1 Resist ncias Associadas aos Mecanismos Atmosf ricos 111 5 3 2 Resist ncias Relacionadas com os Mecanismos de Superficie 112 5 3 2 1 Resist ncia Estom tica e do Mes filo 113 5 3 2 2 Resist ncia n o Estom tica ao Nivel da Can pia 117 5 4 Aplica es V rias da Analogia de Resist ncias na Estimativa de Fluxos de Deposi o 117 Indice 6 ESTUDO DE DEPOSICAO SECA REALIZADO EM PORTUGAL RECOLHA AVALIACAO E INTERPRETA O DOS DADOS viisin io enii E E AAT a 122 6 1 Descri o Experimental 122 6 1 1 Campanhas Experimentais de Campo e Informa o Recolhida 122 6 1 2 Sistema de Medi o Monitora o 125 6 1 2 1 Descri o Geral 125 6 1 2 2 Instrumenta o 128 6 1 2 3 Controlo e Aquisi o de Dados 141 6 1 2 4 Processamento dos dados em Tempo Real 143 6 1 2 5 Calibra o Off line dos Instrumentos de Medi o 146 6 1 3 Caracteriza o dos Locais de Estudo 148 6 1 3 1 Localiza o
160. 98 143 Figura 6 9 Determina o do tempo de atraso do sinal de ozono CO e HO relativamente componente vertical da velocidade do vento spicae een sda lesshessapcen ee e Elma Chun shes cds Lada SM 2a alia sated do a 145 Figura 6 10 Esquema ilustrativo do modo de calibra o dos analisadores de SO e NOx eceecceseesseeseeseceeeseeeeeeeeenseene 147 Figura 6 11 Localiza o dos locais de estudo mapa retirado do programa Microsoft ENCARTA 97 149 Figura 6 12 Vari veis meteorol gicas e micrometeorol gicas tais como temperatura humidade relativa radia o global velocidade e direc o do vento velocidade de fric o e comprimento de Monin Obukhov registadas em alguns per odos de medi o levados a cabo em Sarrazola Baldios e Pancas Cada uma das curvas representa o perfil m dio di rio derivado das s ries temporais de 15 MINUtOS eeceseesceescesececeeeecesecseeseeecaecaaecseeeeeeseenaeens 152 Figura 6 13 Preval ncia da direc o do vento observada em Sarrazola Baldios e Pancas em alguns per odos de TMC CAO si bss do csneapaataneaddo inar aE E RIA E dE SSD ob EEA EAR ER te canvas SEUsD Cade au as coves ab RRI ria ieee 153 Figura 6 14 Valores de precipita o registados nos diferentes per odos de medi o Os valores de 97 n o correspondem a valores mensais mas apenas ao per odo em que decorreram as medi es rea 154 Figura 6 15 Polder Piloto de Sarrazola a esquema da r
161. 996 Moncrieff et al 1997 Hensen et al 1995 apresentam um esquema bastante similar diferindo apenas no que concerne posi o da bomba Este autor coloca a bomba a montante do analisador e por conseguinte o ar atmosf rico ao inv s de ser sugado empurrado O posicionamento da bomba a montante do analisador tem a desvantagem de poder conduzir condensa o de vapor de gua devido ao aumento da press o no sistema Este 134 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental efeito poder no entanto ser minimizado se o tubo se mantiver a uma temperatura ligeiramente superior temperatura ambiente A principal vantagem est associada ao facto de minimizar as diferen as de press o entre a c lula da amostra e o ambiente exterior Moncrieff et al 1997 A utiliza o do LI 6262 em medi es de fluxos pela t cnica da correla o turbulenta requer ainda a implementa o de um sistema que permita efectuar a sua calibra o referida no manual do instrumento como calibra o do utilizador de uma forma regular f cil e r pida uma vez que os valores absolutos das concentra es de ambos os constituintes s o afectados pelas varia es de press o e de temperatura no interior do sistema A calibra o consiste em acertar sequencialmente o zero e o span do aparelho O acerto do zero foi efectuado atrav s da introdu o de uma corrente de N por ambas as c lulas isenta
162. A Oncley S Den Hartog G Neumann H H Mickle R E Shaw R H Paw U K T Grantz D A Macpherson J I Desjardins R Schuepp P H Pearson Jr R e Arcado T E 1995 California ozone deposition experiment methods results and opportunities Atmospheric Environment 29 21 3115 3132 Peters L K Berkowitz C M Cartmichael G R Easter R C Fairweather G Ghan S J Hales J M Leung L R Pennell W R Potra F A Saylor R D e Tsang T T 1995 The current status and future direction of Eulerian models in simulating the tropospheric chemistry and transport of trace species A review Atmospheric Environment 29 189 222 Pham M M ller J F Brasseur G P Granier C e M gie G 1995 A three dimensional study of the tropospheric sulfur cycle Journal of Geophysical Research 100 D12 26 061 26 092 Pilegaard K Jensen N O e Hummelshoj P 1995 Deposition of nitrogen oxides and ozone to Danish forest sites Em Acid Rain Research Do you have enough answers Eds G J Heij e J W Erisman Elsevier Holland Pio C A Feliciano M S 1996 Dry deposition of ozone and sulphur dioxide over low vegetation in moderate southern European weather conditions Measurements and Modelling Physics and Chemistry of the Earth 21 5 6 373 377 Pio C A Feliciano M S San Jos R Lopez A Carrara A Cieslik S Dutaur L Vermeulen A e Slanina J 1999 Dry deposition of trace contaminants Results from M
163. A remo o do di xido de azoto em superf cies molhadas envolve tamb m um equil brio id ntico ao anterior 2 NO g H O lt gt 2 H NO NO Este mecanismo mais lento do que o explicitado para o SO devido sobretudo baixa solubilidade deste poluente em gua e depend ncia de 2 ordem da constante relativamente sua concentra o N o obstante a presen a de subst ncias no meio aquoso pode catalisar este processo Finlayson Pitts e Pitts 2000 3 4 Produ o Emiss o de Poluentes pela Superf cie Vimos no cap tulo 1 que os mecanismos de produ o de subst ncias qu micas no solo t m uma contribui o significativa para os n veis atmosf ricos de determinados poluentes N o obstante a abordagem que se apresenta a seguir prende se mais com o papel crucial que estes 59 Capitulo 3 processos exercem na determina o do padr o de transfer ncia seca dos compostos envolvidos Para as mesmas condi es de concentra o e de transporte na atmosfera a deposi o tanto menor quanto maior for a concentra o superf cie Se a concentra o superf cie sobe para valores superiores aos n veis atmosf ricos ocorre emiss o em vez de deposi o Um dos mecanismos mais relevantes que se conhece e de import ncia central no mbito da presente investiga o a produ o qu mica e biol gica de xidos de azoto no solo As observa es correntes mostram que o xido n trico
164. DT23EZ Esta caracter stica pode ser usada para medir sinais de certos sensores de sa da digital Este programa tamb m cont m uma base de dados de valores correntes e m dios Os valores correntes podem ser visualizados em tempo real usando o programa ShowCurr e os valores m dios podem ser visualizados graficamente com o programa ShowDB Ambos os programas de visualiza o est o ligados ao servidor atrav s da conduta denominada base de dados Medflux Este programa recebe os dados do anem metro ultra s nico e armazena os num buffer circular na sec o da mem ria compartilhada Durante o arranque o programa inicializa a porta s rie ligada ao s nico e estabelece comunica o com esta unidade usando os seus pr prios comandos A porta s rie pode ser especificada pelo utilizador atrav s de um par metro na linha de comando a porta COM 2 a de base O n mero de canais anal gicos em utiliza o por outros sensores s o tamb m especificados na linha de comando sendo zero o valor definido de base A comunica o com o s nico sempre estabelecida a 9600 bits por segundo Al m disso o programa for a o s nico a operar no modo calibrado com o fluxo de dados descont nuo e n o imediato designado por unprompted mode no manual do anem metro Este programa calcula ainda a temperatura virtual a partir da velocidade do som antes dos dados serem colocados na mem ria tempor ria compartilhada O programa Eddy proporciona todo
165. Delany A C 1990 Chemical sensor resolution required for measuring surface fluxes by three common micrometeoroligal techniques Journal of Atmospheric Chemistry 10 399 410 Businger J A e Onkley S P 1990 Flux measurement with conditional sampling Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 7 349 352 Businger J A 1986 Evaluation of the accuracy with which dry deposition can be measured with current micrometeorological techniques Journal of Climate and Applied Meteorology 25 1100 1124 Businger J A Wyngaard J C Izumi Y e Bradley E F 1971 Flux profile relationships in the atmospheric surface layer Journal of the Atmospheric Sciences 28 181 189 Byrnes B H Christianson C B Holt L S e Austin E R 1990 Nitrous oxide emissions from nitrification of nitrogen fertilisers Em Soils and Greenhouse Effect Ed A F Bouwman pp 489 495 Wiley Chichester CAMPBELL 1993 MP300 Temperature and Relative Humidity Probe User Guide U K Shepshed LE Campbell Scientific Ltd CCE 2000 Proposta Alterada de Directiva do Parlamento Europeu e do Conselho relativa ao ozono no ar ambiente Comissao das Comunidades Europeias Bruxelas Cerqueira M A 1999 Origem e distribui o do enxofre na atmosfera costeira de Portugal continental Tese de doutoramento Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento Aveiro Portugal Chamberlain A C 1980 Dry deposition of sulfur dioxide Em Atmospheri
166. Geogr fica 148 6 1 3 2 Caracter sticas Clim ticas 149 6 1 3 3 Condi es Meteorol gicas e Micrometeorol gicas nos Diferentes Per odos de Medi o 151 6 1 3 4 Caracteriza o F sica das Areas de Estudo 155 6 2 Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais 159 6 2 1 Estudo de Intercompara o 161 6 2 2 Selec o de Dados para a Avalia o dos Processos de Transfer ncia Seca 166 6 2 2 1 Defini o de Crit rios 166 6 2 2 2 Resultados da Selec o 170 6 2 2 3 Incertezas Introduzidas pela Selec o de Dados 174 6 2 3 Testes Gerais de Diagn stico 177 6 2 3 1 Balan o de Energia na Superficie 177 6 2 3 2 Par metros Adimensionais de Turbul ncia 179 6 3 Fluxos Verticais de Energia e de Di xido de Carbono 182 6 4 Deposi o Seca de Ozono 187 6 4 1 Varia o Temporal e Espacial dos Par metros de Deposi o 187 6 4 1 1 Concentra es e Fluxos de Deposi o Seca 188 6 4 1 2 Velocidade de Deposi o Seca e Resist ncias Deposi o 192 6 4 2 Avalia o Qualitativa das Tend ncias Observadas 195 6 4 3 An lise Quantitativa dos Mecanismos de Superf cie 201 6 4 4 Descri o Matem tica da Resist ncia de Superf cie 204 6 5 Deposi o Seca de Di xido de Enxofre 211 6 5 1 Concentra es e Fluxos de Deposi o 212 6 5 2 Avalia o dos Mecanismos Controladores do Fen meno 214 6 5 3 Simula o da Velocidade de Deposi o Seca de SO 222 6 6 Transfer ncia Vertical de Oxidos de Azoto 227 xi Indice 6 6 1 V
167. Great Britain Water Air and Soil Pollution 107 1 4 121 145 Meyers T P e Baldocchi D D 1988 A comparison of models for deriving dry deposition fluxes of O and SO to a forest canopy Tellus 40B 270 284 Meyers T P e Hicks B B 1988 Dry deposition of 03 SO and HNO to different vegetation in the same exposure environment Environmental Pollution 53 13 25 Meyers T P 1987 The sensivity of modeled SO fluxes and profiles to stomatal and boundary layer resistances Water Air and Soil Pollution 35 261 278 Milne J W Roberts D B e Williams D J 1979 The dry deposition of sulphur dioxide field measurements with a stirred chamber Atmospheric Environment 13 571 585 Minocha R Shortle W C Coughlin D J Jr e Minocha S C 1996 Effects of aluminum on growth polyamine metabolism and inorganic ions in suspension cultures of red spruce Picea rubens Canadian Journal of Forest Research 26 550 559 Miyamoto S A Warrick A W e Bohn H L 1974 Land disposal of waste gases I Flow analysis of gas injection systems Journal of Environmental Quality 3 49 Moncrieff J B Massheder J M de Bruin H Elbers J Friborg T Heusinkveld B Kabat P Scott S Soegaard H e Verhoef A 1997 A system to measure surface fluxes of momentum sensible heat water vapour and carbon dioxide Journal of Hydrology 188 189 589 611 Monteith J L 1973 Principles of environmental physics E A Arnold
168. Johansson e Sanhueza 1989 Davidson 1992 Todavia a ocorr ncia de per odos sucessivos de introdu o de gua na superf cie levam a uma perda de capacidade dos solos em produzir NO Outros factores de escala superior que regulam os fluxos de NO na interface atmosfera solo s o o clima o crescimento das plantas e o seu decaimento a queima de biomassa e a fertiliza o dos solos A presen a ou a aus ncia de vegeta o tem um efeito importante na magnitude das emiss es de NO Johansson e Granat 1984 observaram que a presen a de vegeta o reduz as emiss es de NO As diferen as encontradas podem ser explicadas pela absor o deste ou pelo facto de as plantas poderem competir directamente com os microorganismos pela utiliza o do azoto inorg nico do solo A adi o de compostos inorg nicos azotados ao solo apresenta um efeito estimulador de emiss o de NOx Actualmente os agricultores recorrem cada vez mais a pr ticas de fertiliza o dos solos atrav s da adi o de fertilizantes ou de correctores de pH 66 4 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 4 1 Introdu o A transfer ncia vertical de constituintes e poluentes gasosos entre a atmosfera e os ecossistemas terrestres tem sido intensamente estudada nas ltimas d cadas A principal componente de investiga o tem incidido sobre o desenvolvimento de teorias de t cnicas de medi o e de equipamento que possibili
169. K pela seguinte rela o E R G i T Og CD A Palo dz Ei oz Eq 4 23 Relativamente ao m todo anterior este m todo requer equipamento capaz de medir de forma rigorosa os gradientes de vapor de gua e de temperatura mas elimina as incertezas resultantes do uso das correc es de estabilidade De um modo geral esta t cnica produz resultados fi veis cujos erros nas estimativas dos fluxos podem rondar os 10 15 Todavia quando os valores de R e os gradientes de vapor de gua e temperatura s o pequenos os erros podem exceder os 40 Isto acontece particularmente em condi es de grande nublosidade noite ou durante o per odo de inverno quando R lt 50 W m ou em florestas onde as experi ncias de campo mostram que os gradientes de vapor de gua e temperatura podem ser bastante pequenos devido influ ncia do efeito de mistura causado pelos elementos de rugosidade Erros maiores podem ainda ocorrer quando os termos n o contabilizados na rela o do balan o de energia atingem magnitudes elevadas ou sempre que os termos inclu dos n o s o obtidos com o rigor desejado 86 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Esta metodologia tem sido particularmente usada na medi o de fluxos de calor sens vel vapor de gua e di xido de carbono Tanner 1960 Denmead 1969 Baldocchi et al 1981 Fritschen e Simpson 1989 4 2 3 3 T cnica da Variancia As t cnicas
170. London England Moore C J 1986 Frequency response corrections for eddy correlation systems Boundary Layer Meteorology 37 17 35 Mortensen N G e Larsen S E 1994 Flow response characteristics and temperature sensitivity of the Solent Sonic anemometer Annales Geophysics 12 Suppl ID C539 Mosier A R 1989 Chamber and isotope tehcniques Em Exchange of Trace Gases between Terrestrial Ecosystems and the Atmosphere Eds M O Andreae e D S Schimel pp 175 187 John Wiley amp Sons U K 276 Refer ncias Bibliograficas Mudd J B 1996 Biochemical basis for the toxity of ozone Em Plant Response to Air Pollution Eds M Yunus e M Iqbal pp 267 283 John Wiley amp Sons Ltd England Murray A J S 1984 Light affects the deposition of NO to the flacca mutants of tomato without affecting the rate of transpiration New Phytologyst 98 447 450 Musselman R C e Massman W J 1999 Ozone flux to vegetation and its relationship to plant response and ambient air quality standards Atmospheric Environment 33 65 73 Nelson D W 1982 Gaseous losses of nitrogen other than through denitrification Em Nitrogen in Agricultural Soils Ed F J Stevenson pp 327 364 American Society of Agronomy Madison Wisconsin USA Neubert A Kley D Wildt J Segschneider H J e F rstel H 1993 Uptake of NO NO and O by sunflower helianthus anuus L and tobacco plants nicotiana tabacum L dependence on st
171. M A Asman W A H e Schjgrring J K 1994 Dry deposition of reduced nitrogen Tellus 46B 255 273 Tanner B D Swiatek E e Greence J P 1993 Density fluctuations and use of the krypton hygrometer in surface flux measurements Management of Irrigation and Drainage Systems Irrigation and Drainage Div ASCE July 21 23 1993 Park City Utah Tanner C B 1960 Energy balance approach to evapotranspiartion from crops Soil Science Society of America Proceedings 24 1 9 Taylor G E e Tingey D T 1983 Sulfur dioxide flux into leaves of Geranium carolinianum L Evidence for a nonstomatal or residual resistance Plant Physiology 72 237 244 281 Refer ncias Bibliograficas Taylor N M Wagner Riddle C Thurtell G W e Beauchamp E G 1999 Nitric oxide fluxes from an agricultural soil using a flux gradient method Journal Geophysical Research 104 D10 12213 12220 TEI 1996a Model 43 C Trace Level Pulsed Fluorescence SO analyser Instruction manual Franklin MA USA Thermo Environmental Instruments Inc TEI 1996b Model 42 C Trace Level Chemiluminescence NO NO NOy analyser Instruction manual Franklin MA USA Thermo Environmental Instruments Inc Terraglio F P e Manganelli R M 1966 The influence of moisture on the adsorption of atmospheric sulfur dioxide by soil International Journal of Air and Water Pollution 10 783 786 Thom A S 1972 Momentum mass and heat exchange of plant communities
172. Modification of the Aerial Environment of Crops Eds B L Barfield e J F Gerber pp 156 182 American Society of Agricultural Engineering Michigan USA Kangasjarvi J Talvinen J Utriainen M e Karjalainen R 1994 Plant defense systems induced by ozone Plant Cell and Environment 17 783 794 Katsoulis B D e Whelpdale D M 1990 Atmospheric sulfur and nitrogen budgets for southeast Europe Atmospheric Environment 24A 12 2959 2970 Kickert R N e Kruppa S V 1990 Forest responses to tropospheric ozone and global climate change an analysis Environmental Pollution 68 29 65 Killham K 1986 Heterotrophic nitrification Em Nitrification Ed J I Prosser Special Publication of the Society for General Microbiology Vol 20 pp 117 126 IRL Press Oxford Kim D S Aneja V P e Robarge W P 1994 Characterization of nitrogen oxides fluxes from soil of a fallow field in the Central Piedmont of North Carolina Atmospheric Environment 28 1129 1137 Kim J e Verma S B 1990 Carbon dioxide exchange in a temperature grassland ecosystem Boundary Layer Meteorology 52 135 149 Kim J e Verma S B 1991 Modelling canopy stomatal conductance in a temperate grassland ecosystem Agricultural and Forest Meteorology 55 149 166 Kisser Priesack G M Scheunert I e Gnatz G 1987 Uptake of NO2 and VNO by plant cuticles Naturwissenschaften 74 550 551 Kley D Geiss H e Mohnen V A 1994 Tropospheric ozone at
173. Pancas as rela es entre os valores simulados de Va e os respectivos valores experimentais afastam se bastante da rela o y x e exibem uma dispers o assaz elevada Durante a noite os valores de Va simulado Aproximam se mais dos valores de Va Experimental porque a deposi o seca de SO determinada em larga extens o pelo transporte atmosf rico deste poluente para a superf cie Comparando os valores de V para escalas temporais mais longas verificamos que a simula o do processo proporciona estimativas muito pr ximas das obtidas directamente a partir das medi es mas ainda assim se detectam desvios mais ou menos 225 Capitulo 6 significativos dependendo do per odo do dia e das condi es ambientais prevalecentes Para o per odo nocturno verificamos que o modelo prev valores de deposi o seca entre 15 a 25 superiores aos registados experimentalmente Para o per odo diurno o modelo subestima os valores diurnos de deposi o seca de SO tendo se registado desvios de aproximadamente um factor de dois nas condi es prevalecentes nos locais do monte dos Baldios e da herdade de Pancas Verificamos assim que para uma avalia o mais correcta da deposi o seca de SO a resist ncia n o estom tica da parametriza o do Erisman desenvolvida a partir de informa o experimental recolhida numa regi o bastante h mida e com elevados n veis de produ o de am nia dever ser reformulada principalmente se s
174. TES Orpora o nas POLUENTES PRIM RIOS Ta SECUND RIOS Nuvens Di xido de Enxofre cido Sulf rico xidos de Azoto cido N trico Am nia Ozono 7 1 Compostos Org nicos Vol teis Efeitos na Qu mica e Biologia da Agua Figura 2 1 Ilustra o do destino e dos efeitos ambientais dos poluentes emitidos atmosfera adaptado de RGAR 1997 10 para a Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo Pretende se com este cap tulo descrever de forma sucinta as etapas mais relevantes do ciclo de vida dos poluentes contemplados nesta investiga o O3 NOx e SO2 de modo a enquadrar a deposi o seca e a definir a sua contribui o no balan o atmosf rico destes poluentes A an lise que se apresenta foca os aspectos mais relevantes em termos de fontes respons veis pela presen a dos poluentes na atmosfera interac es qu micas que estes sofrem no espa o a reo e elimina o dos mesmos atrav s dos fluxos de deposi o para a superf cie As interac es qu micas destas esp cies na atmosfera parecem partida irrelevantes no contexto da presente investiga o mas a abordagem geral que se apresenta revelar se de grande utilidade para a compreens o de aspectos proeminentes do fen meno de deposi o seca 2 2 Poluentes na Troposfera e Principais Interac es 2 21 Di xido de Enxofre SO O di xido de enxofre SO2 o principal composto de enxofre presente na atmosfera O
175. Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento 2001 Manuel Joaquim Deposi o Seca de Poluentes Gasosos em Sabenga Feliciano Ecossistemas do Sul da Europa Medi o e Parametriza o y Anemometro Ultra S nico 3D Gill Higr metro Krypton KH20 M Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento 2001 Manuel Joaquim Deposi o Seca de Poluentes Gasosos em Saben a Feliciano Ecossistemas do Sul da Europa Medi o e Parametriza o Disserta o apresentada Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necess rios obten o do grau de Doutor em Ci ncias Aplicadas ao Ambiente realizada sob a orienta o cient fica do Doutor Casimiro Adri o Pio Professor Catedr tico do Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro o j ri presidente Doutor Carlos Alberto Diogo Soares Borrego Professor Catedr tico da Universidade de Aveiro Doutor Casimiro Adri o Pio Professor Catedr tico da Universidade de Aveiro Doutor Jorge Manuel Martins Soares David Professor Associado com Agrega o do Instituto Superior de Agronomia da Universidade T cnica de Lisboa Doutor Alfredo Moreira Caseiro Rocha Professor Associado da Universidade de Aveiro Doutora Margarida Maria Correia Marques Professora Auxiliar da Universidade de Tr s Os Montes e Alto Douro Doutor Gabriel Paulo Alc ntara Pita Professor Auxiliar do Instituto Superior T cnico da Univers
176. Vol 6 Springer New York Baumgartner M e Conrad R 1992 Effect of soil variables and season on the production and consumption of nitric oxide in oxic soils Biology and Fertility of Soils 14 166 174 Benkovitz C M Berkowitz C M Easter R C Nemesure S Wagner R e Schwartz S E 1994 Sulfate over the North Atlantic and adjacent continental regions evaluation for October and November 1986 using a three dimensional model driven by observation derived meteorology Journal of Geophysical Research 99 20 725 20 756 Benkovitz C M Scholtz M T Pacyna J Tarrason L Dignon J Voldner E C Spiro P A Logan J A e Graedel T E 1996 Global gridded inventories of anthropogenic emissions of sulphur and nitrogen Journal of Geophysical Research Atmospheres 101 D22 29 239 29 253 Bennet J H Hill A C e Gates D M 1973 A model for gaseous pollutant sorption by leaves Journal of Air Pollution Control Association 23 957 962 Berkowicz R Prahm L P 1982 Evaluation of the profile method for estimation of surface fluxes of momentum and heat Atmospheric Environment 16 12 2809 2819 Blackmer A M e Bremner J M 1976 Potential of soil as a sink for atmospheric nitrous oxide Geophysical Research Letters 3 739 742 Blet Charaudeau C Muller J e Laudelout H 1990 Kinetics of carbon dioxide evolution in relation to microbial biomass and Temperature Soil Science Society American Journal 54 1324 1328
177. Wesely 1999 Actualmente com o aparecimento dos novos modelos atmosf ricos ditos de 3 gera o espera se que as suas potencialidades permitam reduzir a depend ncia de valores de resist ncias derivadas empiricamente e que proporcionem um meio capaz de ligar de forma mais estreita a deposi o com a emiss o Peters et al 1995 A incorpora o de melhores simula es da estrutura da camada planet ria e as estimativas do conte do de gua do solo e evapotranspira o podem ser de grande utilidade como entrada em modelos de deposi o Estes novos desenvolvimentos permitir o aumentar o grau de sofistica o dos modelos e diminuir a natureza emp rica dos dados de entrada 120 6 Estudo de Deposicao Seca Realizado em Portugal Recolha Avaliacao e Interpretacao dos Dados No presente cap tulo descreve se o estudo de transfer ncia seca realizado nas condi es ambientais prevalecentes em Portugal desde a recolha de dados experimentais at caracteriza o e avalia o dos padr es de transfer ncia seca dos poluentes gasosos em quest o Assim o cap tulo inicia se com a descri o das partes mais relevantes da componente experimental desta investiga o a qual envolveu um n mero elevado de tarefas de campo e de laborat rio distribu das por um per odo de quase quatro anos No que concerne a este item apresentam se primeiramente de uma forma concisa os principais aspectos relacionados com o volume e a
178. Wesely M L Eastman J A cook D R e Hicks B B 1978 Day time variations of ozone eddy fluxes to maize Boundary Layer Meteorology 15 361 373 Wesely M L Eastman J A Stedman D H e Yalvac E D 1982 An eddy correlation measurement of NO flux to vegetation and comparison to Os flux Atmospheric Environment 16 815 820 Wesely M L Lenschow D H e Denmead O T 1989a Flux Measurement techniques Em Report of the Workshop on Measurements of surface Exchange and Flux divergence of Chemical species in the global Atmosphere Eds D H Lenschow e B B Hicks pp 31 46 National Center For Atmospheric Research Report Wesely M L Sisterson D L Hart R L Drapcho D L e Lee I Y 1989b Observations of nitric Oxide fluxes over grass Journal of Atmospheric Chemistry 9 447 463 Wesely M L Sisterson D L e Jastrow J D 1990 Observations of the chemical properties of dew on vegetation that affect the dry deposition of SO Journal of Geophysical Research 95 D6 7501 7514 Wesely M L e Hicks B B 2000 A review of the current status of knowledge on dry Atmospheric Environment 34 2261 2282 Whelpdale D M Summers P W e Sanhueza E 1997 A global overview of atmospheric acid deposition fluxes Environmental Monitoring and Assessment 48 217 247 Wieringa J 1993 Representative roughness parameters for homogeneous terrain Boundary Layer Meteorology 63 323 363 Wildt J Kley D L Rockel P Seg
179. a chuva sendo esta geralmente superior em compara o com a resultante da condensa o de vapor de gua nos elementos da superf cie Alguns estudos de campo principalmente aqueles realizados nos EUA indicam que a superf cie um sorvedouro fraco de SO quando esta se encontra molhada devido a eventos de precipita o Hicks et al 1987 Wesely 1989 Wesely et al 1990 220 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre demonstraram que em rela o chuva o orvalho cont m concentra es mais elevadas de SO mas concentra es bastante mais baixas de H Os resultados obtidos na presente investiga o demonstram que o efeito inibidor da chuva parece estar longe de atingir n veis comparados aos observados nos EUA mas evidencia efeitos inibidores superiores aos encontrados e publicados para os pa ses do norte da Europa nomeadamente a Holanda onde durante ou imediatamente ap s um evento de precipita o R desaparece ou reduz se a valores muito pr ximos de zero Erisman e Wyers 1993 Portanto embora no per odo S Inverno 95 os n veis de humidade sejam superiores aos do per odo S Ver o 95 a composi o qu mica da gua l quida principalmente no que concerne ao teor de H foi mais favor vel destrui o qu mica de SO no segundo per odo Na poca estival a humidade da superf cie foi causada maioritariamente pelos processos de condensa o de vapor de g
180. a Atmosfera 37 3 2 1 Estrutura e Din mica da Camada Limite da Atmosfera 37 3 2 2 A Descri o F sica do Transporte Turbulento na CLA 42 3 3 Interac o dos Poluentes Gasosos com a Superf cie 45 3 3 1 Destrui o em Superf cies Vegetais 47 3 3 1 1 Difus o atrav s dos Estomas e Interac es com os Tecidos Internos 47 3 3 1 2 Interac es com as Superficies Externas da Folha Cuticula 53 3 3 1 3 Outras Interac es 55 Indice 3 3 2 Destrui o ao Nivel do Solo 56 3 3 3 Destrui o em Superf cies Aquosas 58 3 4 Produ o Emiss o de Poluentes pela Superf cie 59 3 4 1 Produ o Biol gica de NOx 60 3 4 2 Produ o Qu mica de NOx 64 3 4 3 Factores que Determinam a Emiss o para a Atmosfera 66 4 M TODOS DE MEDI O DE FLUXOS DE DEPOSI O SECA DE POLUENTES GASOSOS nba nte ITEAN E Caos asteca N ima de AIE A O E E A E A E E T 67 4 1 Introdu o 67 4 2 Medi es Micrometeorol gicas em Plataformas Fixas 69 4 2 1 Teoria Micrometeorol gica 70 4 2 2 Avalia o das Condi es de Aplicabilidade da Teoria Micrometeorol gica 72 4 2 3 T cnicas Micrometeorol gicas 78 4 2 3 1 Correla o Turbulenta Eddy Correlation 78 4 2 3 2 T cnica do Gradiente de Concentra o 84 4 2 3 3 T cnica da Vari ncia 86 4 2 3 4 Acumula o Turbulenta Eddy Acumulation e suas Variantes 88 4 2 4 Aplica o da Teoria Micrometeorol gica a Esp cies Qu micas Reactivas 89 4 2 5 Resolu o Espacial das Medi es Micrometeorol gicas
181. a de informa o subjacente aos m todos de quantifica o e esquemas de parametriza o destes processos Face interdisciplinaridade do tema em estudo perfeitamente natural que o desenvolvimento de cada um dos t picos possa n o atingir o detalhe desejado e que informa o igualmente importante seja omitida Al m disso este tema relativamente recente e como tal tem sofrido uma evolu o consider vel a todos os n veis o que dificulta tamb m uma revis o extensiva e detalhada da literatura existente N o obstante tratando se de um estudo pioneiro em Portugal sobre um tema cujo interesse ainda pouco sentido entendi incluir alguns aspectos mais gerais mas ainda assim relevantes para uma melhor compreens o do estudo da transfer ncia vertical de massa e energia na interface atmosfera superficie Deste modo al m desta parte introdut ria pre mbulo onde se explana o enquadramento e a import ncia cient fica deste estudo o documento que se apresenta inclui mais seis cap tulos No cap tulo 2 descreve se de forma gen rica o ciclo atmosf rico dos poluentes estudados real ando a contribui o relativa do processo de deposi o seca no balan o atmosf rico dos diferentes poluentes Os efeitos ambientais as medidas pol ticas e estrat gias de controlo da polui o do ar s o tamb m aqui abordados O cap tulo 3 apresenta a descri o f sica do processo de deposi o seca abrangendo o transporte v
182. a indirecta do ozono no clima est associada ao seu papel na determina o da composi o da troposfera nomeadamente na forma o de radicais hidr xilo Embora estes radicais estejam presentes em pequenas quantidades interv m na destrui o de uma s rie de gases de estufa como o metano A conjuga o destes dois processos confere ao ozono um papel crucial no balan o t rmico radiativo em particular no Hemisf rio Norte onde este poluente mais abundante Acad mie des Sciences 1993 2 4 Medidas Pol ticas e Estrat gias de Controlo A implementa o de medidas de controlo e de legisla o direccionada para a redu o dos efeitos mais vis veis da polui o do ar n o uma pr tica recente Desde a poca medieval que se assiste a uma filosofia de implementa o de determinadas regras para eliminar ou minimizar os efeitos associados aos problemas da contamina o da atmosfera Todavia existe uma grande diferen a entre as pr ticas mais recentes e aquelas que prevaleceram no passado pelo menos at meados do s culo XX As primeiras ac es emergiam somente com a ocorr ncia de alguns epis dios mais dram ticos nunca tendo portanto qualquer car cter de preven o A partir do s culo XIX a polui o atmosf rica come a a ganhar uma dimens o pol tica devido persist ncia dos seus efeitos sobre as popula es em algumas cidades importantes da poca Todavia apesar 28 Polui o do Ar Poluentes Efe
183. a o ponto de medi o b e c fotografias ilustrativas das condi es de superficie em Mar o e Julho de 1997 respectivamente 157 Capitulo 6 Herdade de Pancas No que concerne ao local de Pancas trata se de uma rea extensa de terra cultivada destinada a uma agricultura intensiva de culturas agr colas tais como o trigo cevada girassol etc e cria o de gado essencialmente bovino Todavia aquando da campanha experimental a maior parte das culturas j tinham sido colhidas e por conseguinte a cobertura da superf cie consistia numa mistura de esp cies vegetais espont neas com sinais evidentes de reduzida actividade biol gica material seco e espa os abertos sem coberto vegetal clareiras Os elementos de rugosidade exibiam alturas da ordem dos 20 30 cm O sistema foi montado a cerca de 200 m de uma fonte de energia el ctrica garantindo ptimas condi es de fetch em todas as direc es O enquadramento local da rea de estudo e as condi es da superf cie est o ilustradas na figura 6 17 a Girassol Girassol Feno Semeado Tritical Ervilhaca Cevada Cevada Pinheiro O Ponto de Medi o 200 m Figura 6 17 Herdade de Pancas a esquema da rea de estudo e localiza o do sistema de medi o b fotografia ilustrativa das condi es de superf cie em Setembro de 1997 158 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade
184. a prevalecente em Sarrazola constatamos que a superf cie desta rea de estudo actuou como uma fonte natural de xido n trico cuja intensidade variou ao longo do ciclo di rio e ao longo do ano Ainda que a transfer ncia nocturna de NO nem sempre tenha sido devidamente caracterizada os valores dos fluxos registados para este poluente denotam a preval ncia de um padr o di rio mais ou menos regular muito id ntico aos que t m sido obtidos na maior parte dos estudos dispon veis na literatura Hargreaves et al 234 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy 1992 Taylor et al 1999 Em termos gerais vemos que as taxas de emiss o nocturnas muito pr ximas de zero come am a aumentar logo ap s o raiar do sol at atingirem valores m ximos entre o meio dia e as tr s horas da tarde para logo a seguir voltarem a decrescer at ao ocaso Os valores m ximos m dios das taxas de emiss o foram de aproximadamente 0 02 ug ms nos meses de Inverno e de cerca de 0 08 ug m s em Agosto Em rela o ao padr o de transfer ncia de NO registado nos outros dois locais sitos na regi o sul de Portugal a situa o apresenta se ligeiramente diferente Em boa verdade se bem que nestes dois locais seja not rio que ambas as superf cies apresentam uma maior propens o para emitir este poluente sobretudo durante o per odo diurno o comportamento di rio do fen meno de transfer ncia vertical d
185. a rigidez da superf cie e velocidade do vento Neste estudo optamos por usar a formula o de Hicks et al 1987 uma vez que uma das mais frequentemente usadas em estudos experimentais e em modelos de deposi o Com base em observa es de laborat rio e estudos de campo de transfer ncia de calor e de massa em terrenos com vegeta o este autor definiu R por 2 2 2 KxP 2 ScP Pie Eq 5 8 e al rae sendo a difusividade t rmica do ar seco e D o coeficiente de difus o molecular do constituinte i Usualmente a express o aparece escrita em termos dos n meros adimensionais de Prandtl Pr v x 0 72 e de Schmidt S v D onde v a viscosidade cinem tica do ar seco Os valores de R s o quase sempre inferiores aos de Ra e R e por conseguinte as incertezas associadas equa o 5 8 t m normalmente pouco significado 5 3 2 Resist ncias Relacionadas com os Mecanismos de Superf cie Para facilitar a nossa avalia o a descri o de R pode limitar se apenas soma de duas resist ncias em paralelo a resist ncia estomatica Rstom associada difus o do poluente atrav s dos estomas e sua remo o ao nivel dos tecidos internos e a resist ncia n o estom tica Rastom que inclui todas as outras vias de remo o como a interac o dos poluentes com a cut cula e com o solo Room R R 7 an a Eq 5 9 stom nstom Esta simplifica o apresenta algumas vantagens nos casos em
186. a sec o 6 3 aquando da avalia o dos fluxos de CO Davidson et al 1993 tamb m usaram as medi es de fluxos de di xido de carbono para demonstrar que a actividade microbiol gica come a imediatamente a seguir a um per odo de humidade de solo muito seco e que as emiss es de NO s o provavelmente biol gicas 240 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOx 0 100 4 y Proapitacao sens slack pions EEEIEE of aeaea eT Missas ins WW ssa ass Aguaceiros fortes Trovoadas O 00754 a soie no q E 0 050 4 ERROS Th a bn D E E 5 i p 0 025 Aerar eai Dc nad rita as END e PES ipia DN 8 Ai F IRAR Nes EEIN go aAA ee ETAT a oie t q t e o 0 000 4 g Bo 8 8 TN AN MR BS cee P A o eo hd o h o oe ies A 5 0 028 Joe rs gees fetsseessnenssaesoriaes i Rania sadios Eosesentess essas Ta 2 0 050 A sas i hd i 0 075 Apri ii Gains asa SS dE ena atta een Parhainta PEETER e E sabes bia 8 10 12 14 16 18 Dias Baldios Julho 1997 Figura 6 52 O efeito de um evento de precipita o na produ o biol gica de NO Importa salientar ainda que apesar de termos aplicado um conjunto de crit rios de selec o com o prop sito de eliminarmos os potenciais erros associados s medi es n o devemos excluir a hip tese dos resultados obtidos principalmente neste local reflectirem em parte a inabilidade da instrumenta
187. a sua resposta diminuir rapidamente ao longo do tempo Este problema foi ultrapassado com a opera o em paralelo de um analisador de refer ncia capaz de medir a concentra o absoluta de ozono Thermo Electron modelo 49 PS e por conseguinte possibilitar a calibra o on line do GFAS Calibra o esta que se traduz na determina o de um coeficiente de proporcionalidade entre o sinal anal gico do sensor r pido e a concentra o de ozono em ppbv dada pelo analisador de refer ncia no fim de cada per odo m dio de amostragem O princ pio de opera o do Thermo Electron 49 PS assenta na absor o de radia o UV pelas mol culas de ozono Com este analisador a concentra o absoluta de ozono determinada pela lei de Beer Lambert a qual relaciona a absor o da luz de comprimento de onda de 254 nm com a concentra o deste poluente presente na c lula de medi o Esta t cnica fotom trica do UV apresenta se actualmente como a mais amplamente usada quer pela sua fiabilidade quer pela facilidade de opera o Outros cuidados a ter com a opera o do sensor GFAS OS G 2 prendem se com a substitui o das superf cies de quimiluminesc ncia em intervalos regulares nunca superior a 5 dias e com a activa o destas antes de serem colocadas no sensor O processo de activa o consiste na exposi o da superf cie durante um per odo de tr s horas a uma fonte capaz de gerar ozono em concentra es da ordem dos 100 ppb
188. a uma substracto de vidro de pequena espessura Os d odos est o montados em dois c rculos conc ntricos sobre o lado inferior do substracto de vidro formando um circuito em ponte A parte superior do sensor revestida por uma tinta preta na zona circular interna e por uma tinta branca na parte circular externa A absor o desigual destas duas superf cies gera uma diferen a de temperatura entre elas e consequentemente altera a voltagem do circuito de ponte A sa da anal gica directamente proporcional irradia o O detector protegido com uma c pula de vidro transparente em forma de hemisf rio Esta c pula de vidro deve ser limpa sempre que necess rio para evitar contamina o por qualquer tipo de poeiras ou subst ncias viscosas Para remover humidade interna e evitar a condensa o de vapor de gua no interior da c pula este sensor cont m um pequeno pacote de material dessicante Al m destes elementos o solarimetro Casella tem acoplado um protector de radia o de modo a assegurar uma maior estabilidade da temperatura do mesmo Temperatura e Humidade Relativa A temperatura e a humidade relativa do ar foram medidas a tr s metros de altura com o sensor MP300 da Rotronic AG A humidade determinada por um dispositivo s lido que muda as suas propriedades el ctricas em resposta a pequenas mudan as da humidade do ar Estas mudan as s o detectadas linearizadas e amplificadas por um circuito electr nico
189. aciais gradientes horizontais dos poluentes de interesse e ainda a participa o dos poluentes em reac es qu micas r pidas a analogia de resist ncias n o apropriada para estimar fluxos ou derivar velocidades de deposi o seca a partir dos fluxos e das concentra es observadas No mbito deste estudo as quest es que acabamos de levantar s o 108 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos particularmente relevantes na avalia o dos fluxos de superf cie dos xidos de azoto pela reactividade destes compostos na atmosfera Kramm et al 1996 Deste modo na modela o da deposi o seca de NOx NO e NO2 os processos de produ o emiss o de NO pelos solos as transforma es qu micas r pidas que ocorrem na atmosfera a deposi o de NO e em alguns casos a emiss o deste ltimo devem ser avaliados em conjunto Wesely e Hicks 2000 Este um ponto que representa um desafio interessante para os experimentalistas e modeladores que est o preocupados em desenvolver modelos com uma descri o adequada do processo de deposi o seca destas esp cies reactivas Os efeitos atr s descritos t m sido avaliados com recurso a metodologias de diferentes complexidades Gao et a 1993 usaram um modelo sofisticado o qual parametriza o transporte turbulento de esp cies reactivas pela teoria K ver cap tulo 4 incluindo 45 reac es para a descri o b sica da fotoqu mica e 29 re
190. ada dos locais e da instrumenta o passando pelo bom funcionamento dos sistemas de medi o culminando na escolha dos dados experimentais a utilizar na avalia o do fen meno Vickers e Mahrt 1997 tamb m desenvolveram um procedimento que integra um conjunto de testes suscept veis de identificar falhas dos instrumentos problemas na amostragem de fluxos e situa es fisicamente plaus veis mas pouco usuais Metodologias mais complexas assentes na an lise do espectro de turbul ncia das propriedades do escoamento e do flu do atmosf rico t m tamb m sido usadas com alguma frequ ncia revelando se importantes na avalia o dos pressupostos que est o na base da medi o correcta de fluxos pelos m todos micrometeorol gicos Wesely e Hart 1985 Affre 1996 Apesar da import ncia de todas estas metodologias de avalia o da qualidade dos dados experimentais a implementa o da maior parte dos m todos investigados e divulgados na literatura uma tarefa dif cil bastante morosa e normalmente n o produz resultados conclusivos Pois ainda que todos esses m todos contribuam para estudar o comportamento de determinado fen meno a partir de uma base de dados o mais isenta poss vel de erros n o existem metodologias capazes de distinguir inequivocamente a informa o de qualidade reduzida da que apresenta uma elevada qualidade Por exemplo o ru do electr nico pode produzir picos de baixa amplitude confund veis com flutua
191. ade ocorrido em finais de 1996 e princ pios de 1997 o qual causou danos consider veis no coberto vegetal Deste modo em Janeiro e Fevereiro de 1997 a vegeta o n o se encontrava num estado t o vigoroso como no per odo hom logo de 1995 assim como o estado de senesc ncia do coberto vegetal era muito menos acentuado em Agosto de 1997 do que no m s de Agosto de 1995 Infelizmente esta constata o n o pode ser corroborada com dados experimentais mas com base nas observa es in loco podemos garantir pelo menos que consent nea com as diferen as estruturais e de tonalidade exibidas pelo coberto vegetal A interpreta o que temos vindo a defender ganha ainda mais consist ncia com a varia o mensal observada no monte dos Baldios Como vimos na sec o 6 3 foi em Mar o que prevaleceram as condi es ambientais mais favor veis ocorr ncia de trocas gasosas atrav s dos estomas A partir desse per odo as condi es de stress h drico acentuaram se e as plantas reduziram substancialmente as trocas gasosas de CO e HO necess rias para o seu desenvolvimento Em Julho com o coberto vegetal praticamente seco a transfer ncia daqueles gases tendeu para o valor zero Ainda que n o se descortine uma correla o elevada entre a varia o mensal dos fluxos de ozono e dos fluxos de CO durante o per odo diurno parece claro que na presen a de certos n veis de actividade biol gica da vegeta o a transfer ncia de todos
192. ade vertical do vento Outro problema que se levanta com estes sistemas deriva da necessidade de por raz es de seguran a os voos terem de ser efectuados muitas vezes acima do topo da camada superficial Deste modo os fluxos superficiais n o s o medidos directamente e por conseguinte necess rio efectuar voos a v rias alturas de modo que o perfil do fluxo possa ser extrapolado linearmente para a superf cie Lenschow 1995 Nesta situa o importante complementar os resultados obtidos com medi es levadas a cabo em 95 Capitulo 4 plataformas fixas Wesely et al 1989a e Lenshow 1995 analisam de forma bastante mais detalhada algumas quest es te ricas e t cnicas subjacentes a esta metodologia de quantifica o de fluxos de transfer ncia vertical As medi es efectuadas em avi es podem ainda contribuir indirectamente para a medi o de fluxos de superf cie ao serem usados na determina o experimental de praticamente todos os termos excepto o termo de reac o qu mica da equa o que traduz o balan o da concentra o m dia de uma determinada subst ncia atmosf rica Lenschow 1995 Em determinadas condi es ambientais como por exemplo em superf cies homog neas e camadas limites convectivas diurnas com o topo bem delimitado os estudos de balan o s o excelentes alternativas na estimativa de fluxos de superf cie escala regional Todavia a sua exequibilidade limitada devido falta de
193. ado claro at que ponto estas superf cies s o sumidouros efectivos de poluentes gasosos Todavia em momento algum foi explicitado de forma inequ voca o mecanismo global subjacente a esta via de destrui o de poluentes Este aspecto final ser abordado mais detalhadamente nesta sec o A interac o dos gases com este tipo de superf cies est directamente relacionada com a solubilidade dos gases em gua Isto significa que os gases sol veis em gua s o partida removidos em superf cies aquosas de forma mais eficiente do que os gases insol veis ou de solubilidade reduzida Todavia a solubilidade de gases em gua n o condi o suficiente para que estes sejam removidos eficientemente em todo o tipo de solu o aquosa Pois esta efici ncia est fortemente dependente das propriedades qu micas do meio aquoso como alcalinidade pH salinidade capacidade de oxida o etc Para melhor compreendermos esta interac o vamos considerar o mecanismo subjacente ao di xido de enxofre A estimula o da deposi o seca de SO em superf cies molhadas tem sido objecto de intenso estudo desde os anos setenta Garland e Branson 1977 Fowler e Unsworth 1979 Wesely et al 1990 Erisman e Draaijers 1995 Este mecanismo envolve um processo inicial de equil brio g s l quido traduzido pela s rie de reac es que se segue Adema e Heers 1995 Seinfeld e Pandis 1998 SO g H O amp SO aq Ky 1 24 M am SO aq
194. adrid Intercomparison Campaign Em Proceedings of Eurotrac Symposium 98 Eds P M Borrel e P Borrel pp 213 217 WITpress Southampton Pio C A Feliciano M S Vermeulen A T e Sousa E C 2000 Seasonal variability of ozone dry deposition under southern European climate conditions in Portugal Atmospheric Environment 34 195 205 Plantaz M A H G 1998 Surface atmosphere exchange of ammonia over grazed pasture PhD Thesis University Wageningen The Netherlands Platt U 1978 Dry deposition of SO Atmospheric Environment 12 363 367 Pleijel H Karlsson G P Danielsson H e Selld nt G 1995 Surface wetness enhances ozone deposition to a pasture canopy Atmospheric Environment 29 22 3391 3393 Pleijel H Wallin G Karlsson P E Sk rby L e Selld n G 1994 Ozone deposition to an oat crop avent sativa 1 grown in open top chambers and in the ambient air Atmospheric Environment 28 12 1971 1979 278 Refer ncias Bibliograficas Pleim J E VenKatram A E Yamartino R 1984 ADOM TADAP Model Development Program Vol 4 The Dry Deposition Module Ont Min of the Environ Rexdale Canada PORG 1997 Ozone in the United Kingdom Fourth Report of the DoE Photochemical Oxidants Review Group Department of Environment England Poth M e Focht D D 1985 N kinetics analysis of N O production by Nitrosomonas europaea an examination of nitrifier denitrification Applied and Environmental Microbiology
195. agdo ceccesceesceesceesceeeceeeceecesecaecseecaeeeseesseeeeeeeeeas 99 Quadro 6 1 Informa o recolhida em cada um dos per odos de medi o efectuados durante o presente estudo 124 Quadro 6 2 Descri o geral dos v rios m dulos do programa de aquisi o e processamento de dados do sistema MEDELUX 3 5 suss tema AEA ce pa db sl db qa cd a os do Enio da ia db agua teas AN Ed EE 144 Quadro 6 3 Instrumenta o usada por cada grupo na medi o de transfer ncia de energia e de fluxos de poluentes e GBASES VEStIS IAI S oarra EA EE AE br Ata E ENAN EEA TOA ren bantu Seas tet baa a See TRA E atenda cas eat Pas 162 Quadro 6 4 Crit rios de selec o de dados de fluxos de ozono di xido de enxofre e xidos de azoto 167 Quadro 6 5 Leis de varia o dos desvios padr o adimensionais da velocidade vertical do vento e da temperatura em fun o do par metro de estabilidade Z L rivi iii r EE T AE ea aerea aeee A E 180 Quadro A 1 Regras aritm ticas para m dias e para a decomposi o de Reynolds 286 Quadro B 1 Metodologias usadas no c lculo dos fluxos de NO NO e Os pela t cnica do gradiente de concentra o 287 Quadro B 2 Metodologias e condi es fronteira usadas na resolu o do sistema de equa es diferenciais subjacentes ao processo de c lculo dos fluxos de NO NO e Os pela t cnica do gradiente de concentra o 288 xxi
196. al of Geophysical Research 101 D13 18 691 18 699 Cieslik S e Labatut A 1997 Ozone and heat fluxes over a mediterranean pseudosteppe Atmospheric Environment 31 SI 177 184 265 Refer ncias Bibliograficas Cinderby S Cambridge H M Herrera R Hicks W K Kuylenstiema J C I Murray F e Olbrich K 1998 Global assessment of terrestrial ecosystem sensitivity to acidic deposition Stockholm Environment Institute 20p ISBN 91 88714586 Web site http www york ac uk Inst SEI Clarke J F Edgerton E S e Martin B E 1997 Dry deposition calculations for the clean air status and trends network Atmospheric Environment 31 3667 3678 Cleemput O van e Baert 1976 Theoretical considerations on nitrite self decomposition reactions in soils Soil Science Society of America Journal 40 322 324 Coe H 1993 The exchange of nitrogen dioxide and ozone between vegetation and the atmosphere PhD Thesis University of Manchester Institute of Science and Technology Manchester UK Coe H Gallagher M W e Chourlaton T W 1993 NOx and O exchange above forest canopy in southern Scotland Em Air Pollution Research Report 47 Eds J Slanina G Angeletti e S Beilke pp 189 200 Aveiro Portugal Coe H Gallagher T W and Choularton T W Dore C 1995 Canopy scale measurements of stomatal and cuticular O uptake by Sitka Spruce Atmospheric Environment 29 12 1413 1423 Colbeck I e Harrison R M 1985
197. alytical solutions of the diffusion equation Boundary Layer Meteorology 50 355 373 Schulze E D e Hall A E 1982 Stomatal responses water loss and CO assimilation rates of plants in contrasting environments Em Encyclopedia of Plant Physiology Eds L Lange P S Nobel P S Osmond e C B Zeigler 12 B pp 181 230 Springer H Berlim Sehmel G A 1980 Particle and gas dry deposition a review Atmospheric Environment 14 983 1011 Seinfeld J H e Pandis S N 1998 Atmospheric chemistry and physics from air pollution to climate change John Wiley amp Sons New York Sharkey T D Loreto F 1993 Water stress temperature and light effects on the capacity for isoprene emissions and photosynthesis of Kudzu leaves Oecologia 95 328 333 Sharkov I N 1987 An improved absorption method for measuring CO evolution from soil under field conditions Pochvovedeniye tradu o inglesa 1 127 133 Shaw G E 1983 Bio controlled thermostasis involving the sulfur cycle Climate Change 5 297 303 Shepherd J G 1974 Measurements of the direct deposition of sulphur dioxide onto grass and water by the profile method Atmospheric Environment 8 69 74 Shepherd M F Barzetti S e Hastie D R 1991 The production of atmospheric NOx and N20 from fertilized agricultural soil Atmospheric Environment 25 1961 1969 280 Refer ncias Bibliograficas Shieh C M Wesely M L e Walcek C J 1986 4 dry deposition module
198. amb m pode causar problemas v rios nos seres humanos O SO irritante para as mucosas dos olhos pode provocar bronquites cr nicas assim como potenciar crises card acas e respirat rias em indiv duos sens veis Os grupos de pessoas que fazem parte dos extremos et rios da popula o juntamente com os indiv duos doentes ou debilitados s o normalmente os mais afectados quando expostos a concentra es elevadas deste poluente DETR 1999 Efeitos em Materiais N o Biol gicos As propriedades reactivas dos poluentes conferem lhes elevadas capacidades de destrui o de certos materiais economicamente importantes como metais elast meros fibras t xteis tintas gravuras e livros O ozono tem sido um dos poluentes mais estudados em rela o a esta quest o e talvez aquele que apresenta um raio de ac o mais alargado mas o efeito de poluentes como o SO e em menor extens o o NOx s o em tudo equivalentes O mecanismo de destrui o dos materiais elastom ricos e das pinturas envolve a cis o da liga o dupla carbono carbono das mol culas org nicas insaturadas de cadeia longa As mol culas org nicas sint ticas s o geralmente mais resistentes destrui o pelo ozono A destrui o pelo ozono toma geralmente a forma de cracking 25 Capitulo 2 craqueamento rachaduras fraccionamento que conduz a fragilidade do material Nos t xteis os principais sinais do efeito do ozono traduzem se na diminui o da re
199. amente atribuindo esta varia o ao decr scimo da actividade biol gica da vegeta o 6 5 3 Simula o da Velocidade de Deposi o Seca de SO A partir da an lise das observa es experimentais obtidas neste estudo torna se claro que a parametriza o da resist ncia de superf cie deposi o de SO n o uma tarefa f cil que apesar de termos identificado algumas correla es mais ou menos plaus veis entre a magnitude de R e algumas vari veis ambientais o fen meno de deposi o seca de SO exibe uma varia o de curto termo dif cil de descrever matematicamente Esta varia o adv m sobretudo do papel expressivo dos mecanismos n o estom ticos na destrui o das mol culas deste poluente Ainda que cientes das dificuldades inerentes modela o do fen meno de deposi o seca de SO os valores de V foram simulados com o modelo de Erisman Erisman et al 1994a ver sec o 5 4 no sentido de avaliarmos os potenciais erros resultantes da sua aplica o em condi es ambientais completamente distintas das que lhe serviram de valida o Deste modo inici mos esta an lise com a modela o dos valores de R a partir da aplica o das equa es 5 9 5 19 e 5 20 Como informa o de entrada us mos os valores correspondentes a cada intervalo m dio de 15 minutos das vari veis independentes das equa es supramencionadas radia o global temperatura humidade relativa e precipita o bem co
200. amento do per odo seco quando caminhamos do Norte para o Sul Em ambos os locais os eventos de precipita o foram pouco frequentes e a quantidade de chuva foi efectivamente muito baixa Nos Baldios o per odo de Abril foi aquele em que se registou maior queda de chuva com uma contribui o de cerca de metade do total registado nos 4 per odos de medi o ou seja cerca de 8 mm Importa no entanto sublinhar que a quantidade de gua precipitada excedeu o valor registado dado que n o foi poss vel detectar a pluviosidade associada a dois eventos de aguaceiros e trovoadas fortes por estes terem conduzido ao disparo do disjuntor instalado no quadro de alimenta o el ctrica do sistema Em Pancas durante os v rios dias de medi es registaram se 3 dias de chuva dando um total de precipita o inferior a 4 5 mm mm Sarrazola 95 Baldi P POO ial ENPE PETE PEIEE ET ATE ENSE R Sarrazola Ged a aos am ancas 12 E 90 Spa pueda Ri ai ics Siga DEAN POSEI LE PIPEC LESI LETELT TEESE EESE 9 3 8 8 o 60 Aura As surra voador a costa ride ro cas bey rere rip ree E nara Didi Sa ia DA ED SP AEE 0 cn a CO a CS AT SOU 6 o 8 8 a a 30 J Bed TE ere 3 0 a T N T 0 Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Mar Abr Jun Jul Set Figura 6 14 Valores de precipita o registados nos diferentes per odos de medi o Os valores de 97 n o correspondem a valores mensais mas apenas ao per odo em que
201. amp H HSO K 1 27x10 M HSO amp H SO K 6 24x10 M 58 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos A quantidade dissolvida de S IV em solu es quimicamente limpas est relacionada com a press o parcial do SO e o pH da solu o sar Kai ty fa O processo de remo o eficiente mas como esta interac o qu mica gera H ao fim de um determinado per odo de tempo o equil brio desloca se no sentido contr rio dissolu o de SO De facto se a solu o n o possuir uma capacidade tamp o significativa este mecanismo acaba por atingir um estado de auto inibi o Do mesmo modo se a elimina o do sulfito n o acontecer de forma cont nua e eficiente gera se o mesmo efeito inibidor de acordo com o princ pio de Le Chatelier Relativamente forma como a superf cie exerce a sua ac o tamponizante e oxidante existem ainda muitas d vidas Todavia a am nia tem sido sugerida como um dos agentes neutralizantes A destrui o do sulfito envolve a sua oxida o transformando se em sulfato O ozono e o xido n trico s o geralmente oxidantes importantes do sulfito em meios com pH superior a 4 5 N o obstante como a solubilidade destes gases em gua reduzida s o provavelmente pouco efectivos na oxida o do S IV Wesely et al 1990 A oxida o em meio aquoso pelo per xido de hidrog nio o qual fortemente sol vel pode ser bastante mais r pida e eficaz Lee et al 1986
202. ancas durante o m s de Setembro a situa o assemelha se anterior na medida em que o padr o de transfer ncia de NO se caracterizou pela ocorr ncia de um pico de emiss o coincidente com o m ximo de intensidade de radia o solar Todavia o per odo em que se divisaram fluxos de emiss o do poluente foi substancialmente inferior Al m disso o comportamento do fen meno tamb m se caracterizou por uma maior dispers o ao longo do dia O perfil di rio registado quer em Agosto quer em Setembro 242 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy n o tem a representatividade do encontrado nos 4 primeiros per odos mas tem sido reportado por v rios investigadores Delany et al 1986 Skiba et al 1992 Pilegaard et al 1995 O estudo de Delany et al 1986 particularmente interessante visto que as medi es de NO foram efectuadas pela t cnica da correla o turbulenta tendo obtido um padr o de transfer ncia com domin ncia de deposi o de NO durante as horas da manh e emiss o durante a tarde Para nos ajudar na an lise e na compreens o do fen meno de transfer ncia de NO os dados de fluxos desta esp cie qu mica foram tamb m distribu dos por classes de igual magnitude Os principais resultados encontram se ilustrados na figura 6 53 Comparativamente informa o dada pelos ciclos m dios di rios a an lise dos histogramas permite nos inferir que apesar dos f
203. ano para o lado do P lo 149 Capitulo 6 durante o Ver o e para o lado do Equador durante o Inverno Frevot e Leroux 1976 Coutinho 1995 A situa o anterior leva a que durante o Ver o o territ rio nacional esteja sob a influ ncia das massas de ar associadas ao anticiclone subtropical dos A ores o qual origina tempo seco e est vel e no Inverno sob influ ncia das massas de ar dos sistemas frontais das depress es das latitudes m dias que produzem tempo chuvoso e inst vel Estas condi es caracter sticas podem no entanto coexistir com outras bastante distintas no Ver o podem ocorrer eventualmente situa es de precipita o se bem que a situa o mais caracter stica a forma o de neblinas matinais principalmente junto ao Litoral devido ac o de depress es de origem t rmica no Inverno as situa es de mau tempo tempo chuvoso alternam por vezes com per odos de bom tempo seco e frio resultante da ac o de um anticiclone de origem t rmica Ribeiro 1991 A Primavera e o Outono s o esta es de transi o n o se verificando no seu decurso situa es t o bem definidas como as observadas no Inverno e no Ver o No Outono apesar das temperaturas m dias di rias sofrerem uma diminui o em consequ ncia da diminui o do per odo de insola o frequente prevalecerem condi es meteorol gicas caracter sticas do Ver o Por outro lado nesta esta o tamb m ocorrem situa
204. ante estimativas fi veis de fluxos turbulentos desde que as inclina es do terreno ou do instrumento sejam inferiores a 8 15 Baldocchi et al 1988 A rota o 3D dos eixos alinha o sistema coordenado com as linhas de corrente m dias locais removendo o fluxo advectivo do fluxo total A primeira rota o faz se em torno do eixo zz alinhando u na direc o xx sobre o plano x y A segunda rota o em torno do eixo xx e alinha w na direc o de zz conduzindo a v 0 e w 0 O c lculo do fluxo turbulento com base nestas duas rota es dado por 81 Capitulo 4 wc we cos 0 we sin OcosL ve sin sind Eq 4 14 onde os termos de covari ncia colocados entre os par ntesis triangulares representam as covari ncias computadas no sistema original de coordenadas do anem metro Os cosenos e os senos s o obtidos em fun o das medi es originais de u v e w fee 7 0 5 7 97 cos 9 TE 2 52 2 u v w w sin 5 2 a y w u cos L 3 sys 7 v sin E E Gary A terceira rota o faz se em torno do plano z y sendo efectuada por forma a que o termo de covariancia entre v e w seja nulo v w 0 No caso de w 0 por raz es que n o tenham a ver com a inclina o do terreno ou do sensor este procedimento introduz erros nas estimativas das covari ncias Outro aspecto a ter em aten o a separa o entre as v rias unidades de medi o que constituem o
205. ar metros ambientais como a radia o solar nos processos fisiol gicos Comparativamente com a aproxima o big leaf estes permitem eventualmente uma avalia o mais rigorosa dos mecanismos de deposi o mas a complexidade que lhes est associada dificulta a sua implementa o quer em modelos atmosf ricos quer em programas de medi o O estudo efectuado por Zhang et a 1996 no qual se comparam valores experimentais de Va de ozono com valores de V estimados por quatro modelos sendo um deles de multi camada demonstra claramente que o aumento da complexidade do modelo nem sempre corresponde a uma melhor descri o do fen meno Os valores de R podem ser estimados a partir de considera es te ricas baseadas por exemplo na solubilidade e no equil brio qu mico dos gases em combina o com a simula o dos processos espec ficos da vegeta o acumula o absor o transfer ncia atrav s dos estomas do solo etc Erisman et al 19944 No entanto a maior parte dos valores de R apresentados na literatura resultam directamente da equa o 5 3 usando para tal medi es experimentais de fluxos de deposi o seca e de concentra es atmosf ricas em conjuga o com descri es matem ticas 105 Capitulo 5 adequadas de R e Ry O estabelecimento de rela es temporais entre esses valores de Rc ditos experimentais e as condi es ambientais prevalecentes permitem depois o desenvolvimento de para
206. ara subst ncias cuja deposi o seja significativamente afectada pelas varia es da concentra o do poluente nos elementos da superf cie a aplica o da aproxima o unidireccional nestas condi es continua a fornecer informa o importante sobre a efici ncia da superf cie em remover determinados poluentes De facto em termos pr ticos o efeito do aumento da concentra o do poluente ao n vel da superf cie traduz se numa diminui o da deposi o representando portanto mais um factor de superf cie que altera o padr o de deposi o do constituinte A nica peculiaridade que o distingue dos demais factores que este pode inverter o sentido do fluxo conduzindo a valores negativos de R A interpreta o destes valores negativos de R amb gua uma vez que estes tamb m podem estar associados a situa es em que a velocidade de deposi o observada superior velocidade de deposi o m xima V max 1 IR R Estes casos ocorrem fundamentalmente quando R e Ry s o sobrestimadas sobretudo em situa es em que os poluentes gasosos s o removidos eficientemente pela superf cie R 0 Uma segunda limita o da analogia de resist ncias prende se com o facto de ser baseada na hip tese de fluxo constante discutida no cap tulo 4 Assim na presen a de qualquer factor de indu o de diverg ncia do fluxo varia o vertical do fluxo tais como condi es de n o estacionaridade heterogeneidades esp
207. aracterizam os prados mistura de esp cies n o distribu das uniformemente a caracteriza o estrutural do coberto vegetal um dos factores mais importantes quando se pretende estimar fluxos de deposi o emiss o seca de qualquer poluente gasoso 3 3 1 2 Interac o com as superf cies externas da folha cut cula A cut cula uma camada de pequena espessura que reveste a parte exterior das c lulas epid rmicas da planta constituindo portanto a interface entre as plantas e o seu ambiente a reo Embora a estrutura e a composi o qu mica da cut cula varie de esp cie para esp cie esta geralmente caracterizada pela presen a de duas classes espec ficas de l pidos as ceras sol veis e as cutinas de poliester insol veis biossintetizadas exclusivamente para as c lulas epid rmicas 53 Capitulo 3 Halloway 1994 Outros constituintes como compostos fendlicos e polissacarideos fazem tamb m parte da sua constitui o Esta camada extracelular tem como principais fun es proteger a planta da ac o nociva de determinados factores ambientais e controlar a taxa de transfer ncia de mat ria entre o interior da folha e o ambiente circundante A transfer ncia de poluentes gasosos atrav s desta estrutura geralmente insignificante ainda que a permeabilidade da cut cula a gases seja 2 a 3 vezes superior verificada para a gua De facto a superf cie cuticular actua como via de remo o destes constitui
208. aralelo vide anexo D Este m dulo muito mais sofisticado e requer par metros f sico qu micos tais como a solubilidade reactividade e difusividade das esp cies qu micas Outras resist ncias requerem informa o meteorol gica como radia o solar temperatura velocidade de fric o comprimento de Monin Obukhov e dados geof sicos como o comprimento de rugosidade A diferen a mais significativa relativamente ao ADOM prende se com a descri o da resist ncia da superf cie ou da can pia O m dulo de deposi o seca do modelo ADOM em vez de usar uma resist ncia global de superf cie utiliza o LAI como factor de generaliza o das resist ncias tabeladas para a globalidade da can pia O m dulo de deposi o seca do modelo RADM tem sido adaptado para v rios modelos tais como o modelo fotoqu mico do Instituto de Tecnologia da Calif rnia Harley et al 1993 o modelo UAM Urban Airshed Model SAI 1996 o modelo qu mico global GChM Leucken et al 1991 Benkovitz et al 1994 e o modelo EURAD desenvolvido para a parte Oeste da Europa Hass et al 1995 Este m dulo tem tamb m sido empregue em estudos experimentais de deposi o de ozono na Calif rnia CODE Massman et al 1994 Pederson et al 1995 Al m destes dois m dulos os modelos de deposi o seca desenvolvidos pelo NOAA ARL integram m dulos que s o mais detalhados e complexos Baldocchi et al 1987 Hicks et al 1987 Meyers 118 Parametr
209. aria o Temporal e Espacial Resultante da Aplica o da Teoria Classica do Gradiente 228 6 6 1 1 N veis Atmosf ricos de NOx 231 6 6 1 2 Fluxos Verticais de xido N trico NO 234 6 6 1 3 Fluxos Verticais de Di xido de Azoto NO 241 6 6 2 Influ ncia das Reac es Qu micas nos Fluxos Verticais de NO e NO 248 FT SCONCLUSOE Si E pa ana Ga Raa 255 Pequeno Excurso 261 Refer ncias Bibliogr ficas 263 Anexos 287 xii Simbolos A An C Co Cp ar Cp n20 d x 8 Bstom i Hr J NO2 PAR Simbologia e Nomenclatura Energia dispon vel R G AE H Termo de advec o do balan o de energia ao n vel da superficie Concentra o de um constituinte i Ponto de compensa o da can pia ou superf cie Calor espec fico do ar Calor espec fico do vapor de gua Altura de deslocamento do perfil vertical Altura da camada limite interna Coeficiente de difus o molecular do componente i Press o parcial do vapor de gua Press o de satura o do vapor de gua Fluxo de emiss o de um dado constituinte i Frequ ncia normalizada nzU Fluxo de superficie do componente i Acelera o da gravidade Condut ncia estomatica referente ao constituinte 7 ao nivel foliar Fluxo de calor do solo Condut ncia estom tica referente ao constituinte ao n vel da can pia Condut ncia global da superficie Altura m dia da vegeta o ou dos elementos de rugosidade Fluxo de calor sens vel Humidade
210. artir de um modelo de resist ncias m ltiplas Mapas de Emiss o lt 50x 50 Km Varia o di ria sazonal Vv Modelos de Transporte a Longa Distancia Mapas de deposi o Mapas de Concentra o lt 50 x 50 Km lt 50x 50 Km PRATE Varia o di ria sazonal Varia o di ria sazonal YZ A pi o Informa o sobre Uso do solo Medi es de Concentra es Elementos de rugosidade Condi es meteorol gicas Humidade de superficie gt 5x5 Km J M dulo de deposi o seca Avalia o Va f Re Re Re J Avalia o Mapas de deposi o seca Medi es de Fluxos de 5x5Km Deposi o Seca Varia o di ria sazonal Figura 5 3 M todo de infer ncia sugerido por Pul et al 1993 para estimar os fluxos de deposi o seca no continente Europeu 119 Capitulo 5 A maior parte das caracter sticas das t cnicas de infer ncia s o bastante similares s usadas no m dulo RADM Por exemplo as f rmulas empregues para descrever as resist ncias atmosf ricas assentam nos mesmos princ pios micrometeorol gicos e os algoritmos usados para estimar as resist ncias de superf cie s o em geral derivados a partir do mesmo corpo de informa o experimental pelo menos em superf cies com vegeta o vigorosa A diferen a mais not vel entre estas duas aproxima es que no m todo de infer ncia as
211. as Nitrosospira Nitrosococcus Nitrosolobus sendo posteriormente este ltimo oxidado a nitrato por um tipo de bact rias diferentes Nitrobacter Nitrospina Nitrococcus Colbeck e Makenzie 1994 Outros estudos de laborat rio mostram que a produ o de NO resulta da ac o das Nitrosomonas em solu o aquosa Lipschultz et al 1981 Anderson e Levine 1986 Do exposto resulta que as condi es ambientais que favorecem a nitrifica o englobam solos bem arejados h midos e com abund ncia de NH ou ureia NH2 CO A taxa de nitrifica o aumenta com a humidade dos solos mas quando estes se tornam alagados as condi es an xicas s o favorecidas e portanto o efeito resulta na redu o ou inibi o do processo Haynes 1986 Tamb m a presen a de amoni o em quantidades elevadas pode causar um efeito de toxicidade nos microorganismos envolvidos reduzindo as taxas de nitrifica o Finalmente este processo mais eficiente a temperaturas elevadas e apenas ocorre com taxas mensur veis em solos de pH gt 4 Rosswall 1982 Nitrifica o heterotr fica A nitrifica o pode tamb m ocorrer na presen a de alguns microorganismos heterotr ficos bact rias e comunidades fungicidas os quais podem oxidar azoto org nico e ou NH4 sendo portanto denominada por nitrifica o heterotr fica A obten o de energia por estes seres vivos n o parece estar associado a este processo e por conseguinte n o se sabe ao
212. as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o Em Sarrazola a velocidade de deposi o variou de valores m nimos nocturnos inferiores a 0 1 cms e m ximos diurnos de 0 20 cm s em Agosto e 0 45 cm s em Fevereiro e Abril Ao inv s a resist ncia atmosf rica R R variou entre valores nocturnos superiores a 1 50 s em e valores diurnos m nimos de aproximadamente 0 25 s cm Do mesmo modo o curso di rio da resist ncia da superf cie Rc descreveu uma curva com uma varia o inversa observada para a velocidade de deposi o seca Normalmente esta resist ncia diminuiu de valores nocturnos superiores a 6 00 s em para valores m nimos diurnos de 2 00 s em no Inverno Primavera ou 5 00 s cm no Ver o Comparativamente a R R a resist ncia de superf cie exibiu valores bastante mais elevados e apresentou uma varia o sazonal consent nea com a varia o registada para os valores de Va Os dados recolhidos em Sarrazola durante as experi ncias de 1997 deram tamb m origem a curvas de Va R R e R que descrevem a mesma tend ncia di ria mas est o dissonantes no que 194 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono concerne tend ncia sazonal De facto enquanto os valores diurnos dos par metros de deposi o seca de 1995 mostram que a remo o de ozono foi bastante mais efectiva nos meses de Inverno Primavera do que nos meses de Ver o
213. as a operar em modo est tico interferem em maior extens o com os gradientes verticais de concentra o e portanto as taxas de transfer ncia incorporam erros superiores De um modo geral a implementa o correcta destes m todos resulta da pondera o dos v rios factores que eventualmente exercem alguma influ ncia no campo de velocidades do escoamento temperatura e concentra o do constituinte ao n vel da interface ar solo Alguns dos aspectos mais importantes comuns a ambos os modos de opera o relacionam se com as dimens es do sistema e o tempo de amostragem Relativamente aos m todos micrometeorol gicos as principais vantagens dos m todos de caixa residem no seu baixo custo e na facilidade de implementa o Al m disso s o de entre todos os m todos existentes aqueles que permitem avaliar a contribui o dos processos de superf cie na determina o do padr o de deposi o ou emiss o de gases Finalmente as restri es referentes natureza f sica da superf cie n o se colocam em rela o a estes m todos As principais limita es decorrem da perturba o induzida por estes sistemas nos fluxos caracter sticos de uma superf cie e da sua baixa representatividade espacial 1 10 m Importa ainda salientar que as correc es devido s reac es qu micas tamb m devem ser aplicadas nestes m todos sempre que Te Ti Al m destas metodologias existem outras variantes com aplica es pr ticas de grande
214. as de ozono atrav s de respostas passivas ou activas As respostas passivas s o aquelas em que as mol culas de ozono s o removidas pelos antioxidantes dispon veis nas plantas como o ascorbato e a glutationa Guzy e Heath 1993 Os mecanismos 48 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos activos de defesa as cargas depositadas de ozono ocorrem quando a planta altera especificamente as vias bioqu micas ou aumenta a produ o de antioxidantes Estas respostas activas funcionam como vias metab licas de compensa o aos processos normais de destrui o do ozono e est o associadas ao tempo de atraso de reajustamento dos mesmos Estas respostas da planta exposi o de ozono s o todavia vari veis de esp cie para esp cie U S EPA 1996 O mecanismo associado ao di xido de enxofre parece envolver a sua r pida dissolu o no meio aquoso do mes filo com forma o de bissulfito e sulfito O equil brio desta reac o depende no entanto do pH e da concentra o do produto da reac o no espa o apopl stico Rennenberg e Herschbach 1996 Desta forma para que este mecanismo seja eficiente necess rio que a planta tenha uma excelente capacidade tamp o e promova a elimina o do bissulfito ou sulfito da solu o aquosa Trabalhos experimentais que envolvem o estudo deste mecanismo n o s o inequ vocos mas parecem demonstrar que o bissulfito sofre uma r pida convers o em sulfato ou ent o transportado rapidame
215. as exercem uma influ ncia mais reduzida na produ o de NO em compara o com o efeito das can pias mais densas pelo facto das primeiras possibilitarem taxas mais elevadas de destrui o fotoqu mica das mol culas de NO Por m os resultados do modelo de Duyzer Duyzer et al 1995 prev em que para uma redu o do indice de rea foliar haver um aumento da emiss o de NO devido diminui o da absor o desta mol cula pela can pia Tal como referimos para o NO o conceito de ponto de compensa o definido ao n vel da can pia muito importante para a compreens o da natureza bidireccional do fen meno mas a sua complexa depend ncia do sistema solo vegeta o e de outras vari veis ambientais tornam dif cil a sua determina o Ainda que alguns autores tenham estimado valores a partir das suas observa es experimentais essas estimativas s o geralmente bastante grosseiras Um exemplo flagrante o valor da ordem dos 4 ppbv 8 ug m reportado por Walton et al 1997a para uma planta o de macieiras situada numa rea rural do Reino Unido pese embora o facto de ser consistente com o obtido pela formula o subjacente ao conceito de ponto de compensa o introduzido por Duyzer et al 1995 Estes autores com o prop sito de parametrizar a potencial natureza bidireccional dos fluxos de NO em resultado da produ o qu mica deste poluente no interior de uma can pia florestal e da sua potencial emiss o em a
216. ativos para raz es F S lt 10 mm s Comparando este valor com as gamas t picas das raz es F S de alguns constituintes ou poluentes atmosf ricos constatamos que estas correc es s o geralmente desprez veis para o vapor de gua mas podem ser consider veis para o di xido de carbono e por vezes mesmo para poluentes como o ozono Denmead 1983 Pattey et al 1992 Conv m no entanto referir que estes efeitos podem ser ultrapassados com a utiliza o de sistemas de medi o com determinadas caracter sticas Por exemplo se o ar amostrado previamente seco e analisado a uma temperatura constante ou se as concentra es dos constituintes 77 Capitulo 4 forem medidas em termos de raz es de mistura o problema do fluxo de densidade do ar n o se coloca Tamb m quando o ar conduzido atrav s de linhas de amostragens suficientemente longas at ao instrumento de medi o as flutua es de temperatura s o amortecidas e por conseguinte o termo respeitante ao fluxo de calor da express o 4 8 eliminado Estas correc es surgem porque as flutua es de temperatura e de humidade associadas ao transporte de calor influenciam as concentra es volum tricas de todas as esp cies no ar e portanto causam o aparecimento de uma transfer ncia que n o est associada transfer ncia qu mica 4 2 3 T cnicas Micrometeorol gicas 4 2 3 1 Correla o Turbulenta Eddy Correlation O m todo da correla o turbu
217. atmospheric boundary layer Journal of Applied Meteorology 33 835 847 Gao W 1995 Modeling gaseous dry deposition over regional scales with satellite observations II Deriving surface conductances from AVHRR data Atmospheric Environment 29 6 739 747 Gao W e Wesely M L 1995 Modeling gaseous dry deposition over regional scales with satellite observations I Model development Atmospheric Environment 29 727 737 Gao W Wesely M L e Doskey P V 1993 Numerical modeling of the turbulent diffusion and chemistry of NOx O3 Isoprene and other reative trace gases in and above a forest canopy Journal of Geophysical Research 98 D10 18 339 18 353 269 Refer ncias Bibliograficas Gao W Wesely M L Cook D R e Martin T J 1996 Eddy correlation measurements of NO NO e Os fluxes Em Proceedings of an International Speciality Conference Measurement of Toxic and Related Air Pollutants pp 146 150 Air Waste Management Assoc Pitsburgh PA Garland J A e Derwent R G 1979 Destruction at the ground and the diurnal cycle of concentration of ozone and other gases Quarterly Journal Royal Meteorological Society 105 169 183 Garland J A 1977 The dry deposition of sulphur dioxide to land and water surfaces Proceedings of the Royal Society of London A 354 245 268 Garland J A 1978 Dry and wet removal of sulphur from the atmosphere Atmospheric Environment 12 349 362 Garland J A e Branson J R 1977 The de
218. azoto existem na atmosfera sob a forma de uma grande variedade de compostos NO NO NO3 N20 N20 N504 e N2Os Estes compostos s o bastante reactivos e por esta raz o ocupam uma posi o proeminente na qu mica da troposfera De entre a enorme fam lia apresentada o xido n trico NO e o di xido de azoto NO2 s o os mais importantes n o apenas porque as suas concentra es na atmosfera aumentam em resultado da actividade humana mas tamb m pelo facto de actuarem como precursores de uma s rie de subst ncias que elevam a capacidade oxidante O3 e a capacidade cida HNO HNO da atmosfera As concentra es atmosf ricas destes dois compostos s o geralmente descritas na literatura por um termo colectivo denominado NOx As principais etapas do ciclo de vida do NOx desde a sua emiss o at sua remo o da atmosfera para a superf cie est o esquematizadas na figura 2 3 O NOx libertado para a troposfera a partir de uma grande variedade de fontes naturais e antropog nicas Logan 1983 Lee et al 1997 A produ o natural inclui fontes como intrus es estratosf ricas oceanos trovoadas fogos florestais e processos qu micos e biol gicos do solo Williams et al 1992b Badr e Probert 1993 Por m a produ o de NOx a partir da ocorr ncia de tempestades com trovoadas e da actividade microbiol gica do solo s o as fontes naturais mais significativas que se conhecem A origem antropog nica dos compostos de az
219. baixa amplitude em torno do valor zero E ainda que a detec o de fluxos bidireccionais de SO seja perfeitamente poss vel o comportamento exibido pelo fen meno em situa es de baixas concentra es de SO certamente um reflexo do ru do electr nico do aparelho Este afecta a medi o do gradiente de concentra o e consequentemente os valores dos fluxos estimados principalmente em condi es de grande instabilidade da atmosfera Mennen et al 1997 Os efeitos da varia o temporal espacial na determina o do gradiente vertical foram tidos em considera o pelo estabelecimento de limites para o coeficiente de varia o e para a varia o temporal da concentra o de cada esp cie entre dois per odos m dios de amostragem consecutivos Estas restri es juntaram se assim a outras j referidas na tentativa de assegurarmos uma redu o efectiva da frac o de medi es com efeitos relevantes de advec o ou instacionaridade nas concentra es das esp cies qu micas A inclus o destes crit rios permitiu incrementar a margem de seguran a em rela o ao facto de os valores experimentais de gradiente de concentra o serem nica e exclusivamente resultantes da ac o do transporte vertical turbulento e dos processos de destrui o produ o das mol culas ao n vel da superf cie Finalmente inclu mos ainda uma ltima restri o que rejeita fluxos correspondentes a estimativas de velocidades de deposi
220. balan o atmosf rico deste poluente resulta da interac o de v rios processos como as emiss es para a atmosfera condi es meteorol gicas transforma es qu micas e processos de remo o de massa da atmosfera para a superf cie Os processos que se julgam ser os mais relevantes do ciclo de vida deste poluente numa atmosfera terrestre encontram se esquematizados na figura 2 2 Numa perspectiva global verifica se que s o as emiss es prim rias deste poluente que exercem uma maior influ ncia na abund ncia e na distribui o temporal e espacial desta esp cie qu mica na atmosfera H O pH lt 5 e O pH gt 5 so gt sor E DMS OH i p e outros componentes vol teis OH dia p so so 2 4 SO iz i 2 2 HLS CS e COS NO noite 03 Sal Marinho Emiss es AAAA 0 8 21 9 3 0 AVA 223 ANA A Deposi o Seca i o Huni VR VIVA Superficie Terrestre Superficie Aqu tica Figura 2 2 Etapas mais relevantes do ciclo de vida do di xido de enxofre A magnitude dos diferentes fluxos representados em Gg S ano referem se a m dias anuais estimadas por Chin e Jacob 1996 para o Continente Europeu 11 Capitulo 2 Em regi es continentais os invent rios de emiss es referentes aos compostos de enxofre sugerem que uma grande frac o do di xido de enxofre presente na atmosfera geralmente entre 60 a 70 resulta da queima de fuel
221. bem como a resposta destes a v rios factores ambientais dificulta a determina o exacta do ou dos mecanismos mais relevantes em cada momento A determina o da contribui o relativa dos mecanismos estom ticos e dos n o estom ticos na remo o total de ozono quando essas duas vias actuam em paralelo uma quest o que tem suscitado um enorme interesse e conduzido ao desenvolvimento de v rias metodologias Mas apesar de todas as tentativas em separar estas duas vias de remo o n o existe nenhum m todo capaz de fornecer resultados claros e inequ vocos 6 4 4 Descri o Matem tica da Resist ncia de Superf cie Os valores experimentais de R foram usados para avaliar a aplicabilidade de um dos modelos mecan sticos mais frequentemente empregues na modela o dos mecanismos de superf cie envolvidos na remo o de mol culas de ozono Estamo nos a referir ao modelo de resist ncia de superf cie de Marvin Wesely Wesely 1989 Wamsley et al 1996 cuja formula o de base se encontra desenvolvida no cap tulo 5 204 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono A metodologia adoptada para a consecu o desta tarefa consistiu em ajustar o sistema de equa es que descreve o modelo supramencionado ainda que de forma simplificada aos ciclos di rios definidos pelos valores H15 e pelos valores das medianas da resist ncia da superficie estimados para cada per odo mensal de 1995 e
222. blems involving nonlinear chemical reactions Atmospheric Environment 7 257 263 Laurila T e Lattila H 1994 Surface ozone exposures measured in Finland Atmospheric Environment 28 1 103 114 Lea P J Rowland Bamford A J e Wolfenden J 1996 The effects of air Pollutants and elevated carbon dioxide on nitrogen metabolism Em Plant Response to Air Pollution Eds M Yunus e M Iqbal pp 319 352 John Wiley amp Sons Ltd England Leclerc M Y e Thurthell G W 1990 Footprint prediction of scalar fluxes using a markovian analysis Boundary Layer Meteorology 52 247 258 Lee D S Kholer I Grobler E Rhorer F Sausen R Gallardo Klenner L Olivier J J G e Dentener F J 1997 Estimation of Global NOx emissions and their uncertainties Atmospheric Environment 31 2 1735 1749 Lee D S Kingdon R D Jenkin M E e Webster A 2000 Modelling the contribution of different sources of sulphur to atmospheric deposition in the United Kingdom Environmental Modeling and Assessment 5 105 118 Lee Y N e Schwartz S E 1981 Evaluation of the rate of uptake of nitrogen dioxide by atmospheric and surface liquid water Journal of Geophysical Research 86 11971 11983 Lee Y N Shen J Klotz P J Schwartz S E e Newman L 1986 Kinetics of hydrogen peroxide sulfur IV reaction in rainwater collected at a northeasttern U S site Journal of Geophysical Research 91 13 264 13 274 Leighton P A 1961 Photochem
223. bsor o do etileno NO e SO em solos esterilizados e n o esterilizados Estes investigadores determinaram que em ambas as situa es a absor o inicial dos gases inorg nicos foi bastante r pida reduzindo 56 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos substancialmente as concentra es em poucos minutos ou horas Por m a taxa de absor o observada para o NO foi ligeiramente inferior registada para o SO Esta observa o experimental foi posteriormente confirmada por Ferenbaugh et al 1979 Os mecanismos envolvidos na remo o destes componentes gasosos continuam ainda por conhecer mas sabe se que resultam da interac o complexa de um conjunto de par metros bi ticos e abi ticos do solo Dentro deste ltimos destacam se a alcalinidade o pH e a humidade que apresentam geralmente uma rela o directa com a efici ncia de remo o de gases nomeadamente SO e NO Terraglio e Manganelli 1966 Miyamoto et al 1974 Estas rela es tamb m s o v lidas para o NO mas a capacidade de remo o deste sensivelmente metade da observada para o NO Prather et al 1973 Al m destes o teor de mat ria org nica do solo bem como a presen a de nitritos ou nitratos revelam se importantes na remo o de NOx Bohn 1972 Blackmer e Bremner 1976 Aparentemente somente uma pequena parte de SO absorvido em solos cidos mas solos menos cidos ou b sicos sorvem o SO bastante rapidamente e convertem no em
224. bstante os erros associados s medi es e a dispers o inerente aos dados experimentais influenciam de sobremaneira esta an lise Esta quest o torna se ainda mais complexa pelo facto de E ser geralmente uma fun o de muitas vari veis externas cuja influ ncia n o est ainda bem definida A avalia o dos fluxos verticais de massa com base na express o 5 5 particularmente relevante quando os fluxos de superf cie se encontram sob a influ ncia simult nea de processos de produ o e consumo ao n vel do receptor como acontece com a am nia o xido n trico e segundo alguns estudos com o pr prio di xido de azoto A emiss o de NO pela superf cie n o est bem documentada mas alguns autores t m relacionado a ocorr ncia de fluxos de emiss o deste constituinte gasoso com a produ o metab lica ao n vel foliar ou ao n vel do solo e com o facto de a cavidade sub estom tica n o actuar como um sorvedouro perfeito deste poluente Delany et al 1986 Johansson 1987 Uma outra possibilidade talvez a mais prov vel ocorre quando na camada de ar que circula por entre os elementos da superf cie a reac o do NO com o ozono gera NO Duyzer e Fowler 1994 Nesta situa o ilustrada na figura 5 2 a superf cie actua aparentemente como uma fonte de NO o t Emiss o Deposi o Deposi o Atmosfera Temperatura JA Azoto Figura 5 2 Mecanismo reactivo de produ o qu mica do NO ao n ve
225. c Sulfur Deposition Environmental Impact and Health Effects Eds D S Shriner C R Richmond e S E Lindberg pp 185 198 Ann Arbor Science Ann Arbor Michigan USA Chamberlain A C 1986 Deposition of gases and particles on vegetation and soils Em Air Pollutants and their Effects on Terrestrial Ecosystem Eds A H Legge e S V Krupa pp 189 209 Advances in Environmental Science and Technology 18 John Wiley amp Sons USA Chameides W L 1987 Acid dew and the role of chemistry in the dry deposition of reactive gases to wetted surface Journal of Geophysical Research 92 11895 11908 Chang J S Brost R A Isaksen I S A Madronich S Middleton P Stockwell W R e Walcek C J 1987 A three dimensional Eulerian acid deposition model physical concepts and formulation Journal of Geophysical Research 92 14 681 14 700 Charlson R J Anderson T L e McDuff R E 1994 The sulphur cycle Em Global Biogeochemical Cycles Eds S S Butcher R J Charlson G H Orians e G H Wolfe G H pp 285 300 2 ed Academic Press Charlson R J Lovelock J E Andreae M O e Warren S G 1987 Oceanic phytoplankton atmospheric sulphur cloud albedo and climate Nature 326 655 661 Chevone B I e Linzon S N 1988 Tree decline in North America Environmental Pollution 50 87 99 Chin M e Jacob D J 1996 Antropogenic and natural contributions to tropospheric sulfate a global model analysis Journ
226. cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1997 b para cada campanha experimental de campo efectuada no monte dos Baldios em 1997 e c para cada campanha experimental de campo realizada na herdade de Pancas em 1997 eereeeernanea 173 Figura 6 25 Influ ncia dos crit rios de selec o na magnitude e no padr o de varia o di ria dos fluxos e das velocidades de deposi o seca de OZONO sceceessessessceseseeseeseesecesecaeeesceseeseceaecnaecseeseesecsaeesaecsecseeeaaecseeeeceaecaeeneens 175 Figura 6 26 Energia dispon vel R G versus soma de calor latente AE e calor sens vel H a ap s aplica o dos crit rios de selec o e b sem aplica o dos crit rios de aplica o Os pontos experimentais representados no gr fico foram obtidos na herdade de Pancas no per odo compreendido entre as 10 e as 19 horas locais 178 Figura 6 27 Varia o m dia di ria dos termos mais representativos do balan o de energia juntamente com o termo residual referente ao local sito em Pancas re reeereeeaere arara aa erae raca ae nara ca aae an arrararananes 178 Figura 6 28 Rela es entre os par metros turbulentos de diagn stico 6 u e Gr T e a estabilidade atmosf rica obtidas sem aplica o de crit rios de SeleCGAO ee sesesseescesceeeceseeseeseeeseeseeseceaeeaecaeeesceseesecaeeaecaseesecasenseeseeeeseaeense 181 Figura 6 29 Rela es entre os par metr
227. cia de superf cie deposi o de ozono antes e ap s um evento de precipita o 201 Figura 6 38 Rela o entre a condut ncia estom tica 1 Rswm estimada pelo m todo de Penman Monteith e a condut ncia de superficie do ozono 1 R para os per odos de Abril Julho Agosto e Setembro Os valores representados cingem se ao per odo diurno compreendido entre as 11 e as 17 horas locais 202 Figure 6 39 Varia o diurna da condut ncia da can pia e da condut ncia estom tica estimada a partir da equa o de Penman Monteith referente deposi o do ozono durante quatro per odos distintos de medi o 203 Figura 6 40 Ajuste do modelo ao ciclo di rio de medianas de R referentes ao per odo de medi o de longo termo levado a cabo em 1995 O eixo das ordenadas representa o par metro H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o 206 Figura 6 41 Ajuste do modelo ao ciclo di rio de medianas de R referentes aos per odos de medi o efectuados em 1997 O eixo das ordenadas representa a mediana dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o ee 207 Figura 6 42 Par metros estimados de R e Rastom para os per odos de medi
228. cie qu mica Ao inv s se Co for inferior concentra o atmosf rica o fluxo ocorre no sentido da atmosfera para a superf cie O estabelecimento de pontos de compensa o tem sido uma pr tica frequente para se compreender a din mica do processo mas o problema que estes dependem do tipo de sistema solo planta e apresentam normalmente uma varia o temporal e espacial elevada Consequentemente a sua determina o a partir de dados experimentais de campo uma tarefa dif cil sen o mesmo imposs vel complicando portanto a avalia o do fen meno Admitindo que a concentra o superf cie se mant m mais ou menos constante seria de esperar que medida que os n veis atmosf ricos deste poluente aumentassem o processo de deposi o se tornasse mais preponderante aumentando de magnitude de forma proporcional aos n veis atmosf ricos Neste caso a rela o entre os valores dos fluxos e as respectivas concentra es seria traduzida por uma recta cuja abcissa na origem corresponderia concentra o do ponto de compensa o Com o prop sito de fundamentar esta hip tese procedeu se a uma an lise detalhada dos dados experimentais recolhidos por m n o obtivemos qualquer correla o que demonstrasse inequivocamente a hip tese formulada anteriormente Apesar da dificuldade em conhecermos a evolu o temporal e a varia o espacial das concentra es do ponto de compensa o torna se perfeitamente claro que estas se
229. cimento das esp cies mais sens veis Os poluentes gasosos mais t xicos s o o Os o SO2 o NOs os fluoretos e o PAN Os efeitos do ozono sobre mol culas bioqu micas foram objecto de estudo h pelo menos noventa anos e sobre organismos vivos o primeiro trabalho surgiu quase meio s culo mais tarde Mudd 1996 A destrui o da vegeta o causada pela exposi o aguda ou cr nica a determinados n veis de ozono tamb m tem sido observada em numerosos pa ses e tem sido objecto de intensa investiga o A primeira observa o dos efeitos do ozono sobre os seres vivos surgiu na rea de Los Angeles nos Estados Unidos da Am rica onde foi poss vel detectar sinais de destrui o foliar a weather fleck Este fen meno foi atribu do ocorr ncia de epis dios de smog fotoqu mico que naquela altura se pensava constituir um fen meno peculiar do Sul da California Colbeck e Mackenzie 1994 Mais tarde em 1952 a weather fleck foi encontrada em Connecticut na planta do tabaco A partir de 1960 a presen a de ozono e os efeitos associados passaram a ser tema de preocupa o no 23 Capitulo 2 Continente Europeu Winner et a 1989 apresentaram um conjunto de dados experimentais que demonstram claramente os efeitos perniciosos do ozono sobre a vegeta o Os efeitos directos da absor o de SO pela vegeta o est o tamb m bem documentados mas a informa o dispon vel controversa em alguns aspectos Enquanto a
230. clive da curva da humidade espec fica saturada B a raz o de Bowen e T z a press o de satura o de vapor temperatura T e altura z e z a press o de vapor altura z y a 114 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos constante psicom trica C calor espec fico do ar R a resist ncia aerodin mica e R a resist ncia da camada quasi laminar associada ao transporte de vapor de gua Importa salientar que ambas as metodologias definidas estimam com um razo vel rigor a resist ncia estom tica se o fluxo de vapor de gua resultar maioritariamente da transpira o das plantas via estomas Em situa es em que a evapora o da massa de gua interceptada na superf cie ap s um evento de precipita o ou orvalho contribua significativamente para a evapora o total da superf cie ambas as metodologias conduzem a valores err neos de Rstom mo 5 3 2 1 2 Modela o da Resist ncia Estom tica Global a partir de Dados de Campo Procedemos modela o da resist ncia estom tica global recorrendo s formula es de Baldocchi et a 1987 e de Wesely 1989 as quais apresentaremos de seguida Modelo de Baldocchi A metodologia de determina o da resist ncia estom tica global descrita em alguns estudos como Baldocchi et al 1987 Hicks et al 1987 e Verma 1990 foi derivada a partir dos estudos inicialmente conduzidos por Jarvis vide Jarvis e Morison 1981
231. cnicas s o discutidas de forma mais geral mas com o aprofundamento suficiente de modo a estabelecer uma intercompara o das pr ticas suposi es de opera o potencialidades e desvantagens das diferentes metodologias 4 2 Medi es Micrometeorologicas em Plataformas Fixas O registo temporal das flutua es das propriedades do escoamento e do flu do atmosf rico a partir da utiliza o de sensores montados em estruturas fixas constitui a forma mais frequente de avaliar quantitativamente as vari veis turbulentas da atmosfera Este procedimento n o corresponde descri o Langragiana a qual determina as varia es temporais da velocidade de uma parcela de ar que est continuamente a mudar de posi o mas comummente considerado equivalente descri o do Espa o Euleriano atrav s da qual se especifica o campo de velocidades num dado instante Esta equival ncia baseia se na suposi o de que a sequ ncia de varia es temporais num ponto fixo representa estatisticamente a varia o do campo espacial da turbul ncia Esta aproxima o designada por hip tese de Taylor cuja validade requer que o campo de turbul ncia se mantenha inalterado medida que passa atrav s do ponto de medi o Conv m ainda real ar que devido s caracter sticas aleat rias dos processos turbulentos respons veis pelo transporte vertical a quantifica o das vari veis turbulentas deve envolver s ries temporais suficientement
232. conteceu pois apesar de termos detectado fluxos de deposi o com alguma frequ ncia e de magnitude consider vel tamb m registamos taxas de emiss o de NO bastante elevadas similares s observadas em 239 Capitulo 6 Sarrazola A explica o para este facto n o linear at porque n o dispomos de informa o adicional relevante mas ainda assim acreditamos que se trata de um comportamento perfeitamente poss vel Pois se por um lado a falta de gua pode ter actuado como um factor limitador da produ o biol gica de NO o facto de o local de estudo apresentar uma rea de solo a descoberto relativamente grande pode ter exercido um efeito contr rio Al m disso a principal via de remo o de NO pela vegeta o praticamente n o existia Todos estes factores conduzem ao incremento das concentra es do ponto de compensa o No monte dos Baldios o comportamento do fen meno apresenta se mais conforme ao padr o esperado tendo em aten o as condi es ambientais e o tipo de solo deste local Longe de reas que integram fontes antropog nicas de NO n o s o esperados fluxos de deposi o significativos na medida em que nestes locais maioritariamente rurais os processos biol gicos do solo s o suscept veis de gerar concentra es Cy mais elevadas do que as concentra es atmosf ricas Todavia por outro lado em condi es pouco favor veis produ o e exala o de NO para a atmosfera a absor o do
233. converte previamente todo o NO em NO com um conversor de molibd nio ver sec o 6 1 2 2 2 Como j tivemos oportunidade de referir anteriormente este al m de converter o NO a NO converte tamb m outras esp cies azotadas inclu das no grupo NOy tais como PAN HNO etc introduzindo desvios positivos nas concentra es de NO A evolu o di ria exibida pelos n veis de NO dificil de discernir e interpretar visto que este poluente tem uma origem secund ria cuja abund ncia est dependente das emiss es de NO e de um conjunto de processos qu micos complexos Como podemos ver pela an lise da figura 6 50 na qual se ilustra a varia o ao longo do per odo diumo dos valores de NO obtidos experimentalmente e os previstos pelo equil brio fotoestacion rio ciclo de Leighton a produ o destrui o das mol culas de NO atmosf rico envolve um mecanismo reaccional distinto do que o simples esquema reactivo formado pela triade NO NO O3 35 4 Sarrazola Jan Fev Ae cDalGIOS id rasas Ceasa assada 95 A E E T Equil fotoestacion rio vie Viele ern ee rr _ Equil fotoestacion rio eee gt Medido R Medido 2 2 a 15 a o PEPE IERE POI A EE OET s 10 10 4 gt 5 EEEF 0 i 04 beraatini PRP PER S E NSA Cit EOE EIRE APOE ETE T 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 Hora local Hora local 35 4 Sarrazola Ago e
234. cterizar qualquer sistema de monitora o de fluxos verticais de energia e de transfer ncia de massa na interface atmosfera superficie e opera o cont nua durante per odos relativamente longos e estrutura f sica com uma configura o que minimiza a distor o do escoamento qualquer que seja a sua direc o e processamento de dados em tempo real usando procedimentos matem ticos padr o e elevada capacidade de armazenamento de dados instant neos para processamento a posteriori e consumo de electricidade n o muito elevado 127 Capitulo 6 6 1 2 2 Instrumenta o Como acabamos de ver o sistema de medi o MEDFLUX envolve dois tipos de instrumentos in situ os instrumentos que medem as propriedades instant neas ou turbulentas e os que registam propriedades m dias do escoamento e do flu do Os sensores que medem as propriedades turbulentas do escoamento necessitam de ter uma frequ ncia de resposta suficientemente r pida de modo a cobrir toda a gama de turbilh es que contribuem para o processo Estes instrumentos r pidos devem proporcionar medi es rigorosas mas a exactid o dos valores pode ser apenas em rela o a um valor m dio da propriedade em quest o Os instrumentos que medem m dias temporais de propriedades do flu do requerem um elevado grau de exactid o uma longa estabilidade e dever o ser suficientemente capazes de proporcionar m dias fi veis para per odos de 10 minutos ou superiore
235. d Instrumentation Atmospheric Environment 30 6 897 909 270 Refer ncias Bibliograficas Guzy M R e Heath R L 1993 Responses to ozone of varieties of common bean Phaseolus vulgaris L New Phytologist 124 617 626 Hallgren J E Linder S Richter A Troeng E e Granat L 1982 Uptake of SO in shoots of Scots pine field measurements of net flux of sulphur in relation to stomata conductance Plant Cell and Environment 5 75 83 Halloway P J 1970 Surface factors affecting the wetting of leaves Pesticide Science 1 156 163 Halloway P J 1994 Plant cuticles physiochemical characteristics and biosynthesis Em Air Pollutants and the Leaf Cuticles NATO ASI Series G Ecological Sciences Vol 36 Eds K E Percy J N Cape R Jagels e C J Simpson pp 1 13 Springer Verlag Berlin Heidelberg Germany Hamba F 1993 A modified K model for chemically reactive species in the planetary boundary layer Journal of Geophysics Research 98 5173 5182 Hamming R W 1983 Digital filters Prentice Hall New Jersey USA Hanson P J e Lindberg S 1991 Dry deposition of reactive nitrogen compounds a review of leaf canopy and non foliar measurements Atmospheric Environment 25A 8 1615 1634 Hanson P J Rott K Taylor Jr G E Gunderson C A Lindberg S E e Ross Todd B M 1989 NO deposition to elements representative of a forest landscape Atmospheric Environment 23 1783 1794 Hargreaves K J Fowle
236. da planta tamb m fortemente vari vel de esp cie para esp cie e de ecossistema para ecossistema A influ ncia da temperatura est provavelmente relacionada com a actividade de certas enzimas que interv m directa ou indirectamente na fisiologia estom tica Indirectamente esta vari vel ambiental bem como a radia o solar luminosidade afecta a condut ncia estom tica ao reduzir o conte do de gua no solo A gua o factor ambiental que exerce uma ac o mais limitante no crescimento das plantas A disponibilidade desta essencialmente uma fun o da raz o entre quantidade de precipita o e evapora o As plantas s o constitu das por uma grande quantidade de gua a qual se distribui entre as ra zes e as folhas Esta componente desempenha uma fun o importante como substracto onde ocorre uma grande parte de reac es qu micas no interior da planta e al m disso assegura planta o estado de hidrata o necess rio para o seu crescimento Deste modo se a gua se tornar limitante os estomas tendem a fechar como mecanismo de autodefesa da planta Muitos estudos t m tamb m demonstrado uma resposta dos estomas humidade atmosf rica ou ali s ao d fice de press o de vapor Wp entre a folha e o ar Grantz 1990 Embora estes dois par metros estejam relacionados s o conceitos diferentes n o se sabendo ainda se os estomas respondem s varia es de humidade ou s varia es do Wp Um enorme
237. dations for using LI COR gas analysers in eddy correlation measurements Topics discussed at the Ameriflux Workshop october 29 1996 Linzon S N e Tabatabai M A 1986 Synthesis on soil air pollutant interactions Em Air Pollutants and their Effects on the Terrestrial Ecosystem Eds A H Legge e S V Krupa pp 441 446 Series in Advances in Environmental Sciences and Technology 18 John Wiley amp Sons USA 274 Refer ncias Bibliograficas Lippmann M 1989 Health effects of ozone a critical review Journal of Air Pollution and Control Association 39 672 695 Lipschultz F Zafiriou C Wofsy S C McElroy M B Valois F W e Watson S W 1981 Production of NO and N20 by soil nitrifying bacteria Nature 294 641 644 Liu S C Trainer M Fehsenfeld F C Parrish D D Williams Z J Fahey D W Hubler G e Murphy P C 1987 Ozone production in the rural troposphere and the implicarions for regional and global ozone distributions Journal of Geophysical Research 92 4191 4207 Livingston G P e Hutchinson G L 1995 Enclosure based measurement of trace gas exchange applications and sources of error Em Biogenic Trace gases measuring emissions from soil and water Eds P A Matson e R C Harriss pp 14 51 Methods in Ecology Blackwell Science Ltd University Press Cambridge UK Lloyd C R Shuttleworth W J Gash J H C e Turner M 1984 A microprocessor system for eddy correlation Agricul
238. de azoto molecular de qualidade elevada Para assegurar uma corrente gasosa completamente isenta de CO e H O foi ainda usada uma coluna de cal de soda percolorato de magn sio entre a c lula de refer ncia e a garrafa de N gt O caudal desta corrente foi de aproximadamente 0 5 1 min Ambos os caudais foram lidos com controladores de fluxo m ssico e regulados por meio de micro v lvulas Garrafa de CO2 350 ppm Garrafa de H2 Controlador de Caudal M ssico C lula Refer ncia ar i 0 5 Imin Ambiente C lula da Amostra 8 limin Transdutor de Press o Figura 6 5 Ilustra o da medi o de di xido de carbono e vapor de gua usando o LI 6262 Al m dos elementos j referidos foram ainda usados filtros de part culas com um di metro de poro de 1 um os filtros Gelman sao os recomendados e os mais adequados de modo a proteger as c lulas e todos os outros elementos pticos do contacto com sujidades e um transdutor de press o montado sa da da c lula da amostra uma vez que o valores absolutos da concentra o dos dois constituintes afectada pelas varia es de press o do sistema A correc o para o efeito da press o no interior da c lula da amostra efectuada em tempo real dado que a sa da anal gica deste transdutor lida directamente pelo LI 6262 A configura o implementada em tudo id ntica usada por outros investigadores em medi es de campo Sch tz et al 1
239. de quando os valores obtidos numa regi o s o extrapolados para outra com condi es ambientais distintas Deste modo para n o incorrermos neste tipo de erro imperativo que as estimativas de deposi o obtidas atrav s de modelos sejam validadas com resultados experimentais de campo Por essa raz o durante as workshops do BIATEX realizadas em Gotemburgo 1991 e em Aveiro 1992 foi reconhecido pela comunidade cient fica a necessidade de estender os estudos experimentais de deposi o seca a regi es do Sul da Europa onde os Ver es s o mais quentes e secos e os Invernos relativamente mais moderados e h midos Al m disso o ciclo de crescimento da vegeta o e outras caracter sticas da superf cie tamb m s o substancialmente diferentes Foi neste contexto que o Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro tomou parte dum estudo no mbito da transfer ncia vertical turbulenta de alguns dos poluentes gasosos mais relevantes na qu mica da atmosfera e cujo controlo ocupa uma posi o relevante nos acordos internacionais estabelecidos entre v rios pa ses 1 3 Objectivos de Estudo e Estrat gia Adoptada O trabalho de doutoramento realizado neste mbito do controlo da qualidade do ar ao n vel europeu visou essencialmente o desenvolvimento de um estudo experimental de campo sobre transfer ncia turbulenta de componentes gasosos ozono di xido de enxofre e xidos de azoto em ecossistemas coberto
240. de CO e de H O alimenta o do aparelho com ar zero No acerto do span manteve se a alimenta o da c lula de refer ncia com N e substituiu se a corrente gasosa da c lula da amostra por uma mistura calibrada de 350 ppm de CO em azoto proveniente de uma garrafa pressurizada Em rela o ao acerto do span do canal do H O us mos o pr prio ar atmosf rico cuja humidade absoluta foi estimada por um m todo independente Vapor de gua em Percurso Aberto Open Path As flutua es do vapor de gua foram tamb m registadas com um higr metro Krypton KH O da Campbell Scientific Este higr metro mede as varia es de humidade com base na absor o de radia o ultravioleta pelas mol culas do vapor de gua A resposta do instrumento suficientemente r pida para detectar flutua es de 100 Hz Ao contr rio do LI 6262 a an lise n o envolve qualquer linha de amostragem de condu o do ar atmosf rico at unidade de medi o Diz se por isso que s o sensores de percurso aberto ou livre open path Este sensor est representado esquematicamente na figura 6 6 O sensor possui uma l mpada de krypton de baixa press o que emite um feixe principal de 123 58 nm e um feixe secund rio de menor extens o de 116 49 nm A radia o principal fortemente atenuada pelo vapor de gua n o se conhecendo grandes interfer ncias induzidas pela presen a de outros constituintes atmosf ricos Ao inv s a in
241. de abaixamento progressivo at ao crep sculo matutino onde os valores atingem n veis da ordem das 10 ug m Esta situa o particularmente observada em Pancas adv m provavelmente dos n veis mais elevados de polui o da atmosfera local A ocorr ncia desses valores m nimos coincidem com os picos matutinos de emiss o de NO ou outros poluentes atmosf ricos normalmente associados ao in cio das actividades industriais e circula o de ve culos autom veis Voltando novamente s figuras 6 33 e 6 34 mas agora para avaliar o transporte das mol culas de ozono para a superf cie inferimos que os fluxos variam diariamente segundo um padr o muito similar ao da concentra o embora nem sempre descrevendo rigorosamente o mesmo perfil Isto significa que a magnitude dos fluxos de deposi o de ozono n o unicamente determinada pelos n veis de concentra o ou seja a rela o entre estas duas vari veis n o definida por uma lei de proporcionalidade directa Por exemplo a rela o entre as concentra es diurnas observadas em Fevereiro e Agosto de 95 n o se mant m nos valores dos fluxos respeitantes aos mesmos meses Al m disso mesmo quando os valores de pico dos n veis de ozono ocorrem no meio da tarde os valores m ximos dos fluxos s o observados ao meio dia A discrep ncia entre a varia o espacial das concentra es e dos fluxos refor a tamb m a exist ncia de uma rela o n o linear entre estas duas vari
242. de entre todas as esp cies gasosas de azoto impar aquele que emitido para a atmosfera com maior predomin ncia Relativamente ao NO as suas emiss es a partir do sistema solo vegeta o n o est o devidamente clarificadas mas amplamente aceite que as taxas de emiss o s o bastante inferiores s observadas para o NO A transfer ncia de xidos de azoto entre a atmosfera e a superf cie regulada quer pelos processos de produ o e ou remo o que ocorrem no solo quer pelas condi es que propiciam a liberta o destes constituintes para a atmosfera Embora seja bvio que para haver emiss o tenha que haver produ o n o de todo verdade que a produ es mais elevadas de NOx correspondam taxas de emiss o superiores Deste modo a compreens o dos processos microbiol gicos e qu micos bem como a avalia o das condi es ambientais que favorecem a sua ocorr ncia tornam se fundamentais para explicar as varia es espaciais e temporais da transfer ncia seca destes constituintes gasosos e possibilitar uma extrapola o mais correcta dos resultados obtidos para escalas temporais e espaciais maiores 3 4 1 Produ o Biol gica de NOx O solo cont m uma infinidade de microorganismos cuja actividade biol gica exerce uma influ ncia directa na transfer ncia vertical dos constituintes gasosos azotados Em termos muito gen ricos o processo global envolve a fixa o do azoto molecular em amoni o nitrifica
243. de transfer ncia vertical deste constituinte atmosf rico Analisando essa figura verificamos que as v rias curvas seguem um padr o caracter stico em resultado da fixa o de CO para a realiza o do processo de fotoss ntese durante o per odo diurno e da emiss o deste componente durante a noite pelos processos de respira o das plantas e dos biota do solo Fluxo CO ppmv ms Pancas Set 97 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos Figura 6 31 Varia o m dia di ria de transfer ncia vertical de CO prevalecente em quatro diferentes per odos de medi o levados a cabo em tr s reas de estudo durante o ano de 1997 184 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Fluxos de Energia e de Di xido de Carbono Durante o per odo diurno as taxas de transfer ncia de CO variaram entre valores m ximos m dios de cerca de 0 2 ppmv m s 1 0 37 mg m s a P latm e T 273 C observados em Sarrazola em Agosto e valores m nimos pr ximos do zero registados durante o m s de Setembro na herdade de Pancas No monte dos Baldios apesar da transfer ncia de CO n o ter sido medida nas duas primeiras campanhas experimentais a absor o de CO pelas plantas entre Mar o e Julho deve ter evolu do de forma id ntica varia o registada para os valores de B Tamb m a varia o espacial encontrada nos fluxos diurnos de CO evidencia claramente as dessemelhan as q
244. de um fluxo F Actualmente este fluxo m ssico descrito em termos an logos ao fluxo de electr es numa malha el ctrica Lei de Ohm como est ilustrado na figura 3 1 a qual ser debatida de forma mais aprofundada no cap tulo 5 Com esta aproxima o a deposi o seca vista como um processo de transporte de massa que envolve tr s est gios discretos ao longo do percurso do poluente desde a atmosfera at ao seu desaparecimento na superf cie receptora Capitulo 3 Fluxo de Deposi o Seca Resist ncias ao Fluxo Resist ncia Atmosf rica Ra Rb Superficies Candpia Superficie Vegeta o Aqu ticas rvores Solo Rasteira wW Figura 3 1 Descri o do processo de deposi o seca de constituintes e poluentes gasosos na interface atmosfera biosfera de forma an loga lei de Ohm Em cada um desses est dios os poluentes s o transportados por fen menos distintos e portanto as taxas de transfer ncia tamb m diferem consideravelmente O primeiro consiste no transporte vertical do poluente desde uma dada altura na atmosfera at a vizinhan a da superf cie por ac o da turbul ncia O segundo ocorre numa regi o adjacente superf cie tipicamente com espessura inferior a Imm onde a turbul ncia suprimida pelas for as viscosas e o transporte dos gases ao longo desta camada controlada pela difus o molecular Finalmente a interac o com a superf cie representa a ltima etapa que
245. decorreram as medi es 154 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental 6 1 3 4 Caracteriza o F sica das reas de Estudo Polder Piloto de Sarrazola O Polder Piloto de Sarrazola uma superf cie plana f rtil com cerca de 40 ha de prados permanentes e tempor rios usados em actividades de pastoreio e ou produ o de feno Esta rea delimitada por uma barreira de protec o com cerca de 1 metro de altura que serve tamb m de via rodovi ria local Numa parte significativa do seu per metro a rea de estudo encontra se tamb m rodeada de sebes de aproximadamente 1 a 2 metros de altura Do outro lado da delimita o f sica do Polder a superf cie apresenta se bastante heterog nea no sector 45 225 em consequ ncia da presen a de terrenos agr colas fechados com esp cies arv reas de grande porte e algumas reas florestadas No sector complementar n o se observam obst culos f sicos capazes de causar grandes perturba es no escoamento atmosf rico mas as suas propriedades t rmicas s o completamente diferentes das da rea de estudo dado que se trata de uma rea alagada sujeita influ ncia das mar s Apesar da presen a destas heterogeneidades f sicas e t rmicas as condi es de fetch do local s o bastante razo veis como se pode deduzir a partir da figura 6 15a O fetch m nimo varia entre 150 a 800 metros consoante a direc o do vento
246. der emitir esta esp cie qu mica em quantidades substanciais principalmente durante o per odo diurno N o havendo evid ncia experimental que permita justificar as emiss es encontradas com base na produ o biol gica e ou n o biol gica pelo sistema solo vegeta o a emiss o de NO foi explicada com base num mecanismo que envolve a sua forma o no interior da can pia a partir da oxida o do NO pelas mol culas de ozono e ou dos seus produtos de ozon lise Ainda em rela o ao NOx apesar de termos obtido um conjunto de evid ncias experimentais interessantes e consent neas com as observa es experimentais publicadas por outros investigadores as quest es que se levantam quanto medi o correcta do gradiente de concentra o e quanto correc o das metodologias de c lculo dos fluxos destas esp cies reactivas colocam entraves na extrac o de conclus es inequ vocas sobre os mecanismos envolvidos nos processos de remo o destes poluentes gasosos Em boa verdade se a teoria cl ssica do gradiente de concentra o pode n o ser adequada para o c lculo dos fluxos de superf cie de esp cies que reagem com escalas de tempo similares s associadas ao transporte turbulento na atmosfera o emprego de metodologias de c lculo que incluem o efeito das reac es qu micas no gradiente vertical de concentra o destas esp cies pode tamb m conduzir a interpreta es err neas No presente estudo a avalia o do efeito da
247. dignas quando as condi es ambientais se desviam da idealidade ou que desvios s o toler veis para continuarmos a obter fluxos com o rigor desejado A resposta a estas quest es n o linear mas a minimiza o da influ ncia destes factores deve passar quer pela escolha adequada do local quer pela aplica o de algumas modifica es formula o correntemente usada A discuss o que se segue permitir uma melhor compreens o dos problemas que todos estes aspectos causam na interpreta o das medi es de fluxos de superf cie Condi es F sicas e T rmicas da Superf cie Se a superf cie homog nea e apresenta uma extens o suficientemente longa e se as condi es meteorol gicas s o estacion rias atinge se um estado de equil brio que se caracteriza por uma const ncia dos fluxos m ssicos e energ ticos com a altura e por uma invariabilidade a jusante dos perfis de quantidades m dias como a temperatura a concentra o etc No entanto sendo a superf cie tipicamente caracterizada por irregularidades v rias os estados de equil brio da camada limite da atmosfera n o prevalecem em qualquer rea da superf cie terrestre Ao inv s estes coexistem na natureza com estados de desequil brio resultantes de descontinuidades ao n vel dos elementos de rugosidade e de heterogeneidades t rmicas decorrentes da disponibilidade desigual de calor e vapor de gua ao n vel da superf cie ver figura 4 1 N o obstante
248. dos Os grupos da UA UPM e JRC basearam o c lculo dos fluxos turbulentos pela t cnica da correla o turbulenta no procedimento de McMillen 1988 descrito na sec o 6 1 2 4 O grupo do CNRS n o aplica este procedimento determinando as flutua es bem como as respectivas covari ncias a partir da simples m dia aritm tica ao longo de um intervalo de tempo espec fico Quadro 6 3 Instrumenta o usada por cada grupo na medi o de transfer ncia de energia e de fluxos de poluentes e gases vestigiais Instrumenta o Quantidades Grupos ENE ORME Sensores R pidos Kajo Denky U V Ww T n Solent Gill U V W T SRT platina T GFAS OS G2 O a E Scintrex LMA 3 NO z LI 6262 CO H 0 e Otaki CO H 0 Higrom KH20 Campbell HO g E Sensores Lentos Thermo Electron 43S SO a a Thermo Electron 42C NO NO a z z Thermo Electron PS O E a E X representa as componentes flutuante das vari veis enquanto X corresponde aos respectivos valores m dios Os resultados mais relevantes deste estudo intercomparativo apresentam se a seguir A figura 6 18 compara o registo temporal de algumas vari veis ambientais tais como temperatura do ar velocidade e direc o do vento e ainda a concentra o de NO medidas pelos v rios sistemas Se atentarmos em todos os gr ficos verificamos que os valores obtidos pelos diferentes grupos exibem uma concord ncia bastante razo vel As discrep ncias q
249. dos estudos publicados mostram que 6 u aumenta a uma taxa proporcional a z L 13 e GT T exibe normalmente uma varia o proporcional a z L No dom nio z L gt 0 3 a concord ncia entre os valores experimentais e as descri es te ricas sobretudo inequ voca para os valores de 0y u Neste ltimo intervalo de valores z L a turbul ncia de origem mec nica domina sobre a turbul ncia de origem t rmica e Oy apenas depende de u ou seja 0 u independente da estabilidade atmosf rica Relativamente a OrT a situa o encontrada sugere uma certa similaridade com as descri es de Foken e Wichura 1996 bem como com as de Affre et a 1996 Na regi o est vel n o se apresentam valores mas as observa es tamb m est o em conformidade com os valores que v m publicados Em rela o aos valores de 0 u os valores de 6r T exibem uma maior dispers o a qual pode ser uma indica o das condi es insuficientes de fetch em determinados sectores mas 179 Capitulo 6 tamb m pode estar relacionada com a representatividade temporal dos par metros E muito natural que o uso de valores m dios de 15 minutos introduza maior dispers o do que valores m dios de 30 minutos ou de 1 hora Em qualquer dos casos a elevada concord ncia entre as raz es obtidas experimentalmente e as te ricas s o um bom ind cio do correcto funcionamento do sistema e da qualidade dos dados seleccionados Quadro 6 5 L
250. du o e deplec o do fluxo resultante das transforma es qu micas Os modelos assentes nesta aproxima o s o mais completos na avalia o da influ ncia das reac es qu micas sobre os fluxos turbulentos verticais todavia est o dependentes de meios computacionais mais sofisticados e envolvem um consumo de tempo consider vel A investiga o relativa a este tema tem incidido principalmente sobre os xidos de azoto pelo facto de serem entre os v rios compostos atmosf ricos aqueles que participam numa s rie de mecanismos reactivos r pidos Todavia devido ao elevado n mero de reac es envolvidas na qu mica r pida do NOx a maior parte dos estudos experimentais restringe se fundamentalmente ao estudo da influ ncia do esquema reactivo respeitante ao estado fotoestacion rio definido pela tr ade NO NO O Fitzjarrald e Lenschow 1983 Kramm 1989 Vila Guerau de Arellano e Duynkerke 1992 Vila Guerau de Arellano et al 1993 Duyzer 1995 Padro et al 1998 Apesar do ciclo fotoestacion rio ser perturbado por outras reac es qu micas r pidas a avalia o do efeito das reac es qu micas do ciclo de Leighton sobre os fluxos de ozono e dos xidos de azoto particularmente interessante porque as medi es experimentais de fluxos de superf cie raramente envolvem outras esp cies qu micas intervenientes na qu mica do NOx Como vimos no cap tulo 2 o estado fotoestacion rio definido pela tr ade NO NO5 03
251. dual da equa o 5 9 em fun o da humidade PCL ACL V Asc A ta daa cat E eh sa dao lap A E ab Ro Bd E e oi O a 219 Figura 6 48a Compara o entre os valores simulados de velocidades de deposi o Va simulados OS Valores obtidos experimentalmente V Experimenta para o local de Sarrazola ci is iirererereeeerererererereeeerererereeeererererarareereness 224 Figura 6 48b Compara o entre os valores simulados de velocidade de deposi o Va Simulado OS Valores obtidos experimentalmente V Experimental para os locais do monte dos Baldios e herdade de Pancas c 225 Figura 6 49a Evolu o m dia di ria dos n veis atmosf ricos e da transfer ncia vertical de NO e NO prevalecentes nos meses de Janeiro Fevereiro e Agosto de 1997 em Sarrazola e no m s de Setembro do mesmo ano na herdade de PANCAS ic soscercs covespuasspeonde Sms diuo EIEE ries leas Dado EIs a EE lite E cd EE ESSE da Pl SS nad cb EEEE cui 229 Figura 6 49b Evolu o m dia di ria dos n veis atmosf ricos e da transfer ncia vertical de NO e NO observados no monte dos Baldios durante os meses de Mar o Abril Junho e Julho do ano de 1997 ee 230 Figura 6 50 Rela o entre as concentra es de NO medidas e as previstas pelo equil brio fotoestacion rio estabelecido entre a tr ade NO NO 03 ao longo do per odo diurno 00 c ce eeeecessesseesceeecesseeseeseceaecnseeseeseceaecaaeeseesaecseeeseeeeseaee
252. durante uma grande parte do m s de Agosto o coberto vegetal come ou a exibir claros sinais de senesc ncia com uma parte significativa das esp cies vegetais completamente secas Em resultado disso semelhan a do comportamento do fen meno durante a noite a deposi o diurna de ozono 197 Capitulo 6 deve ter ocorrido em larga extens o pela ac o de mecanismos n o estom ticos Consequentemente os valores diurnos de R aumentaram consideravelmente conduzindo a uma varia o dia noite dos valores m dios de R bastante mais t nue do que a observada nos restantes meses O crescimento lento da curva de Rc que se observou nestes meses de Ver o por volta do meio dia resulta provavelmente da resposta dos estomas ao aumento do stress h drico das plantas A baixa representatividade temporal das observa es experimentais recolhidas neste mesmo local em 1997 n o permite avaliar correctamente a varia o sazonal mas a diferen a exibida pelos valores de R entre o per odo de Janeiro Fevereiro e o m s de Agosto parece mais uma vez reflectir o estado biol gico do coberto vegetal prevalecente em cada uma das esta es Em 1997 a evolu o temporal do coberto vegetal quer em termos estruturais quer em termos biol gicos foi diferente da observada em 1995 devido preval ncia de condi es meteorol gicas que condicionaram o normal desenvolvimento das plantas O principal factor prendeu se com o regime de pluviosid
253. duz problemas na medi o quando a camada superficial n o se estende a alturas acima do n vel de medi o Em terrenos complexos ou inclinados a quest o do rigor da medi o de fluxos volta se a colocar devido diverg ncia e converg ncia das linhas de corrente do escoamento que se observa neste tipo de superf cie No entanto gra as ao desenvolvimento e implementa o de procedimentos matem ticos Wesely 1970 Hicks et al 1983 McMillen 1986 G sten e Heinrich 1996 tem havido algum progresso nesta mat ria 74 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Assim de modo a minimizar as principais influ ncias resultantes quer da variabilidade geof sica quer da variabilidade da pr pria vegeta o o local de medi o deve estar inserido numa paisagem plana e extensa com elementos de rugosidade uniformes e horizontalmente homog neos e o suficientemente afastada de fontes e sorvedouros pontuais Nestas condi es podemos assumir com alguma confian a a aproxima o de estado quasi estacion rio e a aus ncia de efeitos advectivos das propriedades do escoamento e do flu do Estacionaridade do Processo e Advec o Os problemas de estacionaridade e de advec o est o normalmente associados mas aqui vamos estud los em separado de modo a facilitar a compreens o da sua an lise Admitamos ent o que estamos em condi es de homogeneidade horizontal mas que as condi es de
254. e 200 4 5 SPORT E EK E D ATT TEETE 8H 10H 12H 14H 16H 18H UTC 15 minutos Figura 6 43 Compara o da resist ncia da can pia R com a resist ncia estom tica Rstom estimada a partir de medi es de condut ncia estom tica ao n vel foliar modelo de Baldocchi e de fluxos de superficie de ozono modelo de Wesely As duas metodologias produziram valores bastante similares para a resist ncia estom tica pese embora o facto de as estimativas obtidas pela formula o de Wesely 1989 serem sistematicamente superiores s obtidas pelo procedimento assente no modelo de Baldocchi N o obstante tendo em considera o que as imprecis es em rela o distribui o de biomassa dificultam a determina o rigorosa da resist ncia da can pia pelo modelo de Baldocchi as diferen as encontradas est o dentro da margem de erro esperada para cada modelo De facto nenhuma das metodologias aplicadas ali s dispon veis produz valores exactos Todas sem excep o s o apenas descri es aproximadas do fen meno em quest o cujos desvios em rela o aos valores verdadeiros s o de dificil determina o Assim admitindo que os valores experimentais de R descrevem razoavelmente bem a ac o da superficie no fen meno de deposi o seca de ozono inferimos que o modelo de Wesely pode ser generalizado com alguma confian a desde que os seus par metros de entrada sejam devidamente reajustados 210 Estudo
255. e parametriza o da influ ncia das propriedades f sico qu micas ou de outros factores que interferem com a via de remo o n o estom tica De um modo geral a deposi o do ozono maioritariamente controlada pela absor o estom tica A deposi o seca de di xido de enxofre tamb m regulada pela actividade dos estomas e em larga extens o pelos mecanismos n o estom ticos associados presen a e composi o de camadas aquosas depositadas nos v rios elementos da superf cie A modela o da deposi o seca do NO tem sido frequentemente baseada na suposi o de que a sua interac o com a superf cie id ntica que se observa para o ozono Todavia esta suposi o raramente confirmada pelas observa es em parte porque o NO produzido ao nivel da can pia em resultado da reac o r pida entre o NO emitido e o ozono que se deposita pode diminuir consideravelmente o fluxo de deposi o deste poluente causando por vezes um fluxo de emiss o Al m disso as plantas e os solos podem emitir NO se as concentra es atmosf ricas forem baixas Bakwin et al 1992 Gao et al 1996 Velocidades de deposi o similares s do ozono s o esperadas apenas em situa es onde as concentra es de NO s o elevadas as emiss es de NO a partir do solo s o m nimas e a vegeta o apresenta uma can pia de folhas com estomas abertos Wesely e Hicks 2000 A deposi o do xido n trico tem pouco significado dev
256. e deposi o S assim ser poss vel atingir o objectivo de a longo termo as emiss es n o violarem as cargas e os n veis cr ticos para a acidifica o e para o ozono respectivamente ver figura 1 1 Modelos Deposi o Atmosf ricos O a A Fluxos de Cargas de Deposi o Balan os Deposi o Atmosf ricos Figura 1 1 Interliga o entre a transfer ncia de massa na interface atmosfera superf cie e os diferentes dom nios relacionados com a polui o do ar e os seus efeitos Capitulo 1 Do exposto resulta que a compreens o do transporte de poluentes da atmosfera para os ecossistemas terrestres importante por varias raz es fundamentais 1 pela necessidade de compreender a composi o da atmosfera terrestre e as suas altera es em fun o das actividades do homem bem como de investigar o transporte e o destino dos contaminantes atmosf ricos a fim de avaliar algumas quest es prementes como o efeito estufa as mudan as do clima e a influ ncia da deposi o de poluentes nos ecossistemas e na sa de humana 2 pelo papel chave no desenvolvimento e regulamenta o de pol ticas e medidas governamentais que visam o controlo das emiss es destes poluentes atmosf ricos ou dos seus precursores de modo a reduzir os efeitos indesej veis da polui o do ar 3 e ainda pelo seu papel crucial na compreens o dos mecanismos subjacentes aos efeitos da polui o do ar na fisiologia e
257. e A E cere 35 4 Pancas E o a eee ene 25 Ginio 2 Eji orestadonano si 25 A aaah Sakon Ga da Equil fotoestacionario gt i gt aCe J4 A gt E M did amp 20 sanai Medido poradi hoonesse B20 fev ge T gt Lact o PR EE amp amp S 15 10 Gotta res pi rere des 5 O A PESE EEIE E pobnessnni o o piada Olaias E PEP RR Je DER 7 Pee cree APR SS O r r r r 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 Hora local Hora local Figura 6 50 Rela o entre as concentra es de NO medidas e as previstas pelo equil brio fotoestacion rio estabelecido entre a tr ade NO NO 03 ao longo do per odo diurno 233 Capitulo 6 A varia o di ria sobretudo a encontrada em Sarrazola e em Pancas denota um aumento das concentra es de NO resultante do pico matinal de emiss o de NO seguido de um decr scimo acentuado em resultado dos processos fotoqu micos de destrui o desta mol cula tais como a sua fot lise e ou a convers o desta esp cie em cido n trico pelos radicais hidr xilo Com a perda de relev ncia dos processos fotoqu micos a partir do ocaso os n veis de NO aumentam substancialmente como consequ ncia directa das emiss es vespertinas e nocturnas de NO No monte dos Baldios a destrui o fotol tica das mol culas de NO ou a convers o do NO em HNO n o foi percept vel principalmente nos tr s primeiros per odos N o temos de momento explica o inequ voca para este
258. e NO evidencia tamb m a capacidade das mesmas em remover esta esp cie qu mica Embora este padr o tenha uma menor representatividade ao n vel dos estudos publicados a bidireccionalidade dos fluxos de NO uma caracter stica que tem sido observada em quase todos os estudos publicados ora nos que se serviram de m todos de caixa Galbally e Roy 1978 1981 Johansson e Granat 1984 ora nos que se basearam na aplica o de m todos micrometeorol gicos Delany et al 1986 Taylor et al 1999 A natureza bidireccional do fen meno de transfer ncia seca de NO encontra se melhor ilustrada na figura 6 51 a qual mostra a distribui o dos registos individuais dos fluxos verticais deste poluente por um conjunto de classes de igual amplitude para cada um dos locais de estudo Analisando a figura vemos que de facto o fen meno apresentou algumas diferen as de local para local principalmente ao n vel do racio entre a ocorr ncia de fluxos de emiss o e de fluxos de deposi o Enquanto na herdade de Pancas e no monte dos Baldios o n mero de medi es correspondentes a deposi o desta esp cie qu mica foi consider vel em Sarrazola n o representaram mais de 5 do n total de medi es tendo a superf cie actuado apenas ocasionalmente como sorvedouro de xido n trico Por esta raz o preciso ter alguma cautela na interpreta o dos valores m dios Por exemplo ainda que em Pancas e em Sarrazola se tenham observado taxas de e
259. e cerca de 6 00 s cm em Setembro Tendo em considera o que a evapora o do solo tende a causar desvios sistem ticos nas estimativas da condut ncia estom tica especialmente em superf cies com vegeta o seca ou senescente devemos considerar que os valores supracitados definem o limite m ximo da contribui o estom tica e o limite m nimo da contribui o n o estom tica Cremos no entanto que em Sarrazola devido aos n veis mais elevados de humidade de superf cie que esta metodologia introduz desvios mais significativos Exceptuando a situa o ocorrida em Setembro 97 a compara o dos valores de Rastom estimados para o per odo diurno com os valores nocturnos de R ver figuras 6 33 e 6 34 referentes aos mesmos per odos denota que os mecanismos n o estom ticos nem sempre foram mais efectivos durante as horas solares do que noite Os valores obtidos no monte dos Baldios sugerem que Rystom se manteve praticamente invari vel ao longo do dia enquanto em Agosto de 97 os mecanismos n o estom ticos removeram mais ozono noite do que durante o dia Embora seja poss vel explicar todas estas tend ncias com base na influ ncia dos diferentes factores envolvidos nos processos de remo o n o estom tica nesta fase parece nos contudo que qualquer explica o justificativa da evolu o temporal de Rastom meramente especulativa Pois a coexist ncia e a interliga o dos mecanismos potencialmente envolvidos
260. e ciniar vera aE ANE ROEE Seen Coy ado ee LEA ce ssh Te CERCA N TA E E SEESE ERNE 171 Tabela 6 2 Percentagem de dados remanescentes referentes a fluxos de di xido de enxofre ap s a aplica o sequencial d cada im dos crit rlos de selec o siseses eresie desis PORCA Sa sobs nda GO Td de Lisboa dl aid K EE IEEE 172 Tabela 6 3 Percentagem remanescente de dados de fluxos de xido n trico e di xido de azoto ap s a aplica o sequencial de cada um dos crit rios de selec o irc ereere errar aeeneeraena era aracaeaeenaarecaenreraeaaana 173 Tabela 6 4 Par metros estat sticos dos valores simulados e experimentais de V e Re estimados para duas regi es marcadamente distintas e para dois per odos diferentes do ciclo di rio Dentro dos par ntesis rectos apresentam se os erros padr o e as gamas dos quartis respectivamente A gama do quartil a diferen a entre o percentil 75 e o percentil 25 ses seus ahcsveds seseveleasitevesssciueds deswheet done EROE USA de studs daccbced de CR AR AU SAR on pena da Siva EE Vea Ab CRS a da 223 Tabela 6 5 Valores m dios H15 e desvios padr o das concentra es e dos fluxos de NO e NO estimados para as v rias campanhas experimentais A amostra de dados que deu origem aos par metros estat sticos respeitantes aos XX Lista de Figuras Tabelas e Quadros fluxos de NOx FNOx FNO FNO cont m somente os per odos seleccionados para os quais dispunhamos de valores de
261. e da Atmosfera CLA Esta camada definida como a regi o da troposfera onde as propriedades do escoamento s o determinadas em larga extens o pelo atrito aerodin mico da superf cie e pela estratifica o da densidade do ar causada pelas diferen as de temperatura entre a superf cie e o ar atmosf rico Pasquill e Smith 1983 Diferen as estas que resultam principalmente do ciclo di rio de aquecimento e arrefecimento radiativo da superf cie e tamb m em parte da advec o de ar de regi es mais quentes ou mais frias da superf cie terrestre Estes efeitos aerodin micos e t rmicos resultantes da presen a da superf cie conferem uma natureza turbulenta ao escoamento da CLA Esta propriedade do escoamento uma das caracter sticas mais proeminentes desta regi o ora pelo papel que desempenha na determina o da estrutura da CLA ora porque promove o transporte vertical de momento calor e mat ria em escalas temporais relativamente curtas Embora na CLA a turbul ncia de origem t rmica e mec nica coexistam a estrutura vertical desta apresenta algumas similaridades com a camada limite bidimensional gerada em t nel de vento Em ambas se distinguem duas sub regi es a camada exterior ou de Ekman e a camada interior ou superficial Fig 3 3 Na regi o exterior o escoamento mostra uma pequena depend ncia relativamente natureza da superf cie e influenciado pela for a de coriolis resultante da rota o do p
262. e das condi es de mistura da CLA se a escala temporal das reac es qu micas Te for inferior ou compar vel escala de tempo do processo de transfer ncia turbulenta Tt Galmarini et al 1997b A influ ncia das reac es qu micas na diverg ncia do fluxo est ilustrada na figura 4 3 atrav s da qual podemos observar que se as esp cies reagem de forma r pida comparativamente com a escala temporal do processo de transfer ncia turbulenta o fluxo vertical dessas mesmas esp cies varia consideravelmente entre a posi o 1 e a posi o 2 Ao inv s se as esp cies reagem de forma lenta de esperar que o fluxo nas duas posi es n o difira significativamente Figura 4 3 Descri o do transporte turbulento de esp cies quimicamente reactivas Galmarini 1997 76 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Este facto sugere que o termo de reac o qu mica da express o 4 2 apenas pode ser desprezado quando o constituinte atmosf rico n o reactivo ou quando participa em reac es com escalas de tempo superiores escala temporal do fluxo turbulento Esp cies qu micas que intervenham em reac es r pidas comportam se de forma diferente e o termo de produ o destrui o qu mica torna a solu o da equa o de conserva o de massa diferente da obtida para uma esp cie inerte ou quasi inerte Lamb 1973 Lenschow 1982 Fitzarrald e Len
263. e das pr ticas de cultivo Williams et al 1988 Wesely et al 1989b Hanson e Lindeberg 1991 A nitrifica o um processo que ocorre predominantemente em condi es de aerobiose sendo considerado a fonte dominante de NO at os solos se tornarem bastante h midos Poth e Focht 1985 Skiba et al 1992 Um solo bem arejado al m de promover o processo de nitrifica o propicia tamb m a difus o dos produtos gasosos para a atmosfera atrav s dos seus poros Em rela o desnitrifica o estima se que as taxas de produ o de NO sejam cerca de duas vezes superiores s observadas na nitrifica o mas a liberta o do NO para a atmosfera fortemente influenciada pela difusividade do poluente atrav s do solo Em condi es prop cias desnitrifica o como s o os solos alagados anaer bicos ainda que o NO possa ser produzido em maiores quantidades a elevada quantidade de gua no solo constitui uma resist ncia consider vel sua liberta o para a atmosfera Nestes casos uma grande parte do NO produzido consumido antes de ser emitido para a atmosfera pelos microorganismos desnitrificadores Byrnes et al 1990 Assim depois das mol culas de xido n trico serem produzidas maioritariamente pelos processos biol gicos do solo s o libertadas para a zona da can pia onde podem ser absorvidas pelas plantas ora atrav s dos estomas ora por absor o cuticular Hanson e Lindberg 1989 e refer ncias citadas
264. e de fric o a i g Comp Monin Obvukhov ii E n Registos di rios de pluviosidade facultados pelo Instituto de Estruturas Agr rias do Baixo Vouga Estes valores foram obtidos com um pluvi metro montado na rea do Polder Piloto Legenda informa o recolhida O informa o parcialmente recolhida x informa o n o recolhida 124 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental 6 1 2 Sistema de Medi o Monitora o 6 1 2 1 Descri o Geral O sistema de medi o monitora o foi concebido e desenvolvido pela Netherlands Energy Research Foundation ECN no mbito da participa o desta institui o nos projectos SREMP e MEDFLUX Ao Departamento de Ambiente e Ordenamento coube a responsabilidade de em estreita colabora o com aquela institui o proceder sua implementa o no campo avaliar o seu funcionamento contribuir para o melhoramento de aspectos v rios e introduzir as altera es necess rias para a inclus o de outros instrumentos de medi o Durante o per odo experimental o sistema de medi o esteve sujeito a um processo de actualiza o quase cont nuo mas as modifica es mais marcantes foram introduzidas aquando da passagem da primeira para a segunda fase experimental deste estudo Embora a configura o de base se tenha mantido praticamente inalterada as modifica es que ocorreram ao n vel do controlo e aquisi o dos dados be
265. e e do litoral para o interior nos meses de Inverno enquanto nos meses de Ver o as temperaturas mais elevadas se fazem sentir na regi o do interior A humidade do ar declina medida que nos afastamos da costa excep o do vale Norte do Tejo onde o clima se mant m h mido e suave 150 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental 6 1 3 3 Condi es Meteorol gicas e Micrometeoroldgicas Prevalecentes nos Diferentes Per odos de Medi o Tendo em conta as condi es climat ricas do territ rio nacional descritas anteriormente torna se evidente que as diferentes reas de estudo apresentam climas contrastantes e por conseguinte as condi es meteorol gicas e micrometeorol gicas observadas nos diferentes per odos de medi o devem ser um reflexo disso mesmo Os padr es temporais das condi es meteorol gicas e micrometeorol gicas registadas em cada local s o apresentadas a seguir sob a forma de registos m dios das vari veis mais relevantes tais como a temperatura a humidade relativa a radia o global a intensidade e direc o do vento a velocidade de fric o e o par metro de estabilidade de Monin Obukhov na figura 6 12 a preval ncia da direc o do vento na figura 6 13 e finalmente a pluviosidade na figura 6 14 Da an lise das figuras anteriores constatamos que a maior parte das vari veis representadas graficamente exibem um comportamento di rio caracter s
266. e longas de modo a obter valores m dios representativos dos processos turbulentos Em teoria o c lculo da m dia temporal dever envolver todas as poss veis ocorr ncias da vari vel no espa o e no tempo ou seja dever ser equivalente m dia de um ensemble Esta m dia imposs vel de obter mas felizmente tem sido demonstrado que num campo estatisticamente estacion rio a m dia de uma s rie temporal suficientemente longa converge para o valor da m dia de ensemble Esta analogia denominada por hip tese erg dica Na pr tica isto 69 Capitulo 4 dificil de conseguir porque durante o periodo de tempo requerido podem ocorrer mudangas sistem ticas nas condi es ou processos que controlam as vari veis Por exemplo devido a influ ncia do ciclo di rio da CLA s ries temporais superiores a 1 hora dificilmente respeitam a suposi o de estacionaridade Actualmente existe um consenso de que o per odo m dio deve estar compreendido entre 15 e 60 minutos para assegurar resultados fi veis como fora estabelecido no passado por outros investigadores Brutsaert 1982 4 2 1 Teoria Micrometeorol gica A determina o experimental de fluxos verticais assenta na equa o de conserva o de uma quantidade escalar S na baixa atmosfera os US af S D D S Eq 4 1 TES Bi fo i ee i l onde U x t o vector tridimensional da velocidade do vento cujas componentes s o representadas doravante po
267. e maxima de deposi o seca Vamax resist ncia de superf cie R 214 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre fazendo a distin o entre o comportamento do fen meno no per odo diurno e no per odo nocturno Vamax J foi definido no cap tulo 5 mas talvez seja conveniente voltar a relembrar que se trata da velocidade de deposi o que resultaria se a resist ncia de superf cie fosse nula V y 1 R R Independentemente do local as velocidades de deposi o seca de SO registadas durante o per odo diuno foram superiores s observadas durante a noite Os valores diurnos das medianas de Va variam entre 0 6 e 0 8 cm s excedendo os valores nocturnos em cerca de um factor de dois Tendo em considera o o conjunto de dados rejeitados pelos crit rios de selec o importante sublinhar que os valores de Va especialmente os valores nocturnos est o sobrestimados Em rela o varia o sazonal de Va observamos uma ligeira varia o de esta o para esta o n o exibindo todavia um padr o regular Por exemplo em Sarrazola verificamos que em 1995 os valores de V diminu ram gradualmente da esta o do Inverno para a esta o do Ver o enquanto em 1997 a tend ncia observada foi precisamente a oposta Em termos de varia o espacial as mol culas de SO foram removidas mais rapidamente em Sarrazola do que nos outros dois locais situados na regi o sul
268. e natureza emp rica necess rios para estimar os fluxos para o topo da camada quasi laminar usando a equa o 5 5 No anexo B apresenta se um esquema ilustrativo desta metodologia Figura B 1 109 Capitulo 5 5 3 Avalia o Quantitativa dos Diferentes Mecanismos de Deposi o Seca Vimos anteriormente que a analogia de resist ncias permite relacionar a magnitude e o padr o temporal dos fluxos de deposi o seca com uma s rie de mecanismos atmosf ricos e de superf cie Os primeiros s o comuns a todos os constituintes e a influ ncia que exercem na deposi o de cada um deles n o apresenta partida diferen as muito significativas Os segundos envolvem um conjunto alargado de interac es f sicas qu micas e biol gicas cuja influ ncia espec fica do constituinte gasoso Por exemplo para gases reactivos como o cido n trico R considerada nula e neste caso o c lculo da velocidade de deposi o obtido a partir do conhecimento de par metros atmosf ricos Para outros gases como o ozono o di xido de enxofre e os xidos de azoto a transfer ncia limitada pelas condi es da superf cie nomeadamente pelo estado fisiol gico do coberto vegetal e propriedades f sico qu micas dos v rios elementos da superf cie As trocas gasosas que ocorrem pelos estomas t m sido simuladas satisfatoriamente com base nos modelos de resist ncias mas o conhecimento actual denota ainda muitas limita es no que concern
269. e o sensor responder de forma lenta as flutua es de maior frequ ncia n o s o detectadas e por conseguinte o fluxo subestimado A maior parte da transfer ncia de energia e de massa est associada a turbilh es que apresentam uma frequ ncia normalizada f nz u com valores que variam sensivelmente entre 0 001 e 2 n a frequ ncia natural em Hz z a altura de medi o e w a velocidade horizontal m dia do vento Isto significa que os sensores devem pelo menos registar as flutua es de frequ ncia f 2 ou n 2u z Kanemasu et al 1979 Verma 1990 Em atmosferas est veis como acontece durante os per odos nocturnos o espectro de turbul ncia pode ser caracterizado por frequ ncias mais elevadas e portanto necess rio o uso de instrumentos com um tempo de resposta mais elevado Devido a este requisito o m todo da correla o turbulenta tem sido aplicado 79 Capitulo 4 com algum xito apenas na medi o de algumas subst ncias atmosf ricas como o ozono o di xido de azoto o di xido de carbono o vapor de gua e em menor extens o o di xido de enxofre Adicionalmente os instrumentos de medi o de vari veis turbulentas t m de apresentar uma raz o sinal ru do relativamente elevada uma vez que o ru do afecta consideravelmente o espectro de pot ncia e os cospectra das propriedades do flu do ou do escoamento Assim se o sinal do instrumento exibe uma varia o significativa de curto termo r
270. e obtiveram num estudo de deposi o seca de SO realizado num terreno com vegeta o rasteira Estes autores estimaram valores m dios de R na gama 0 7 1 65 s em e 0 8 1 10 s cm para superf cies secas e h midas respectivamente Para condi es mais pr ximas das observadas nas duas reas situadas na regi o Sul de Portugal Voldner et al 1986 reportam valores m dios de Rc de 4 s cm numa gama de 1 9 s cm quando a superficie comportava uma cultura agr cola em estado avan ado de desenvolvimento seca e sem folhagem e de 2 s cm quando o terreno consistia numa mistura de vegeta o senescente com clareiras Numa tentativa de proporcionar uma compreens o mais completa dos efeitos da humidade sobre a deposi o seca de SO procuramos avaliar a magnitude dos mecanismos n o estom ticos 218 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre em fun o das condi es de humidade da superf cie relacionando a resist ncia n o estom tica com a humidade relativa para dois per odos distintos do dia per odo diurno e per odo nocturno Os resultados desta an lise est o ilustrados na figura 6 47 A humidade relativa n o uma medida da humidade da superf cie mas certamente um indicador razo vel da humidade da superf cie causada pela condensa o do vapor de gua atmosf rico ou pela deliquesc ncia dos sais sobre a superf cie externa das folhas e at certo ponto
271. e pretender generaliz la a regi es com climas mais secos como as regi es mediterr nicas 226 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOx 6 6 Transfer ncia Vertical de xidos de Azoto Como ficou explicitado nos cap tulos anteriores apesar dos muitos esfor os aplicados no estudo da transfer ncia seca de xidos de azoto xido n trico e di xido de azoto ainda n o dispomos de uma compreens o clara dos mecanismos envolvidos nos processos de remo o destes poluentes gasosos Esta lacuna no conhecimento adv m da conjuga o de uma s rie de obst culos que t m dificultado a obten o de resultados experimentais fi veis Uma das principais dificuldades resulta do facto de as actividades metab licas das plantas e dos microorganismos do solo poderem causar um fluxo de NOx da superf cie para a atmosfera conferindo uma natureza bidireccional transfer ncia destes dois poluentes Outro importante obst culo que se coloca prende se com a medi o rigorosa das concentra es destas esp cies qu micas gasosas Por exemplo como j referimos o cido n trico bem como outras esp cies qu micas oxidadas de azoto podem interferir significativamente com o m todo de medi o de NO usado no presente estudo O facto destes poluentes reagirem na atmosfera com escalas de tempo inferiores ou compar veis escala de tempo do transporte turbulento fazendo com que os fluxos verticais infer
272. e qu mica em quantidades substanciais principalmente durante o per odo diurno 241 Capitulo 6 Como podemos ver pela an lise dos ciclos m dios di rios o primeiro padr o referido anteriormente foi detectado nos primeiros 4 per odos de amostragem efectuados entre Janeiro e Abril de 1997 em Sarrazola e no monte dos Baldios Nestes per odos de medi o o di xido de azoto foi predominantemente depositado tendo os fluxos evolu do diariamente de valores nocturnos muito pr ximos de zero at valores m ximos m dios que variaram de 0 075 a 0 15 ug m s em Sarrazola e de 0 06 a 0 10 ug m s no monte dos Baldios O padr o definido nestes per odos o que tem maior express o na literatura Hargreaves et al 1992 Walton et al 1997a As medi es reportadas em Hargreaves et al 1992 para um terreno de pastagens sito no sudeste de Inglaterra mostram uma varia o dos fluxos de NO de valores nocturnos muito pr ximos de r ros 2d zero at valores m ximos diurnos da ordem das 0 09 ug m s Nos per odos de amostragem que se seguiram a transfer ncia de NO na interface atmosfera superf cie exibiu um comportamento di rio menos claro No per odo de medi o de Junho levado a cabo no monte dos Baldios o perfil di rio denota pela primeira vez a natureza bidireccional dos fluxos deste poluente gasoso caracter stica que tem sido tamb m observada por muitos outros investigadores Hicks et al
273. e se move para baixo Contudo se o ar que desce cont m uma concentra o mais elevada que o ar que sobe ao fim de um determinado per odo de tempo o balan o final resulta num fluxo de deposi o Neste caso os turbilh es com flutua es positivas ou negativas de velocidade vertical transportam flutua es negativas ou positivas de propriedades do flu do ou do escoamento De forma id ntica se o 43 Capitulo 3 gradiente de concentra o do constituinte diminuir com a altura o transporte de massa ou energia traduz se num fluxo de emiss o Nesta situa o os turbilh es com flutua es positivas ou negativas de velocidade vertical transportam flutua es positivas ou negativas de propriedades do flu do ou do escoamento O sentido do fluxo resulta do tipo de interac o que as mol culas de determinado constituinte apresentam com a superf cie se a superf cie actua como sorvedouro ent o o ar que sobe mais pobre que o ar que desce se a superf cie actua como fonte acontece precisamente o contr rio Emiss o Deposi o w neg w pos w pos c neg Figura 3 7 Ilustra o do transporte vertical de massa pelas flutua es verticais do escoamento na CLA adaptado de Stull 1988 e Plantaz 1998 Este transporte ocorre ao longo de toda a camada limite aerodin mica e a sua efici ncia aumenta com o tamanho dos turbilh es Os turbilh
274. e um rato standard O processador um 486DX2 66 MHz com 8 MB de mem ria RAM O disco r gido do tipo IDE com 1 2 GigaByte A motherboard cont m duas portas s rie 1 RS232 e a outra seleccion vel RS232 422 485 e uma porta paralela O computador disp e ainda de uma placa interfacial PC104 contendo 4 portas s rie extra e um painel de transmiss o de dados E S DT23EZ com 8 conversores diferenciais anal gico digitais de 16 bits e 16 canais digitais TTL Time To Live Todas as liga es a esta placa s o efectuadas atrav s de uma caixa que tamb m funciona como fonte estabilizadora de corrente continua de 12V 5V 12 V e 24 V Esta unidade cont m ainda 6 rel s de baixa pot ncia e 2 de alta pot ncia ligados s sa das digitais a partir dos quais se controla as electrov lvulas de 24 V usadas no m todo do gradiente bem como o funcionamento ON OFF do higr metro krypton Computador TES MPC MEDFLUX Zip lomega Caixa de Interface JL E q Le 4333 Sinais de Baixa g Sinais de Alta Frequ ncia Frequ ncia WU Cabo DT23EZ i Interface Figura 6 7 Representa o esquem tica da aquisi o de dados do sistema MEDFLUX Os sinais r pidos s o amostrados atrav s do anem metro ultra s nico o qual al m de medir as componentes do vector de velocidade do vento e a velocidade do som disp e de 5 canais anal gicos de entrada que possibilitam a aquisi o de
275. ea de estudo e localiza o do sistema de medi o b c d e e fotografias ilustrativas das condi es de superf cie em Fevereiro e Julho de 1995 e em Fevereiro e Agosto de 1997 respectivamente eiorinn a aTi EAE AE A EEE edna case devas nites tan suse Tea aba aaa centena 156 Figura 6 16 Monte dos Baldios a fotografia a rea da rea de estudo onde se identifica o ponto de medi o b e c fotografias ilustrativas das condi es de superf cie em Mar o e Julho de 1997 respectivamente 157 Figura 6 17 Herdade de Pancas a esquema da rea de estudo e localiza o do sistema de medi o b fotografia ilustrativa das condi es de superficie em Setembro de 1997 ooo eesesseessesscesecsseeeceeecesecseeseeesecaecaeeeeeeeceaeeeeneees 158 Figura 6 18 S ries temporais da velocidade do vento direc o do vento temperatura do ar e concentra o de NO obtidas pelos quatro grupos As linhas horizontais ponteadas limitam o quadrante caracterizado por condi es razo veis em termos de fethi asc ararcirermisra aroa Er Ea SE AE NAS TANTO RASA CENTOS RATE EAE A AEE A nate andina adia 163 Figura 6 19 a Compara o de s ries temporais do balan o de radia o fluxos de calor latente AE e calor sens vel H b AE Toulouse Vs AE Aveiro c AE Krypton Aveiro Vs AE LI 6262 Aveiro 164 Figura 6 20 Compara o entre os valores de velocidade de fric o u obtidos pelos diferentes grupos
276. ectivo dava pouca ou nenhuma relev ncia distribui o dos poluentes bem como s quantidades depositadas nos ecossistemas Como tal a necessidade de melhorar a efici ncia e a efic cia destas ac es levou formula o de uma nova estrat gia a partir da qual as emiss es s o controladas de forma a evitar as exced ncias dos valores de n vel cr tico e carga cr tica estabelecidos para um dado ecossistema Nilsson e Grennfelt 1988 Bull 1991 Erisman e Draaijers 1995 Estes representam os limiares de concentra o exposi o ou quantidade de um ou mais poluentes abaixo da qual n o ocorrem efeitos nocivos significativos em elementos espec ficos do ambiente Esta nova estrat gia assume que determinado ecossistema tem um limiar acima do qual podem ocorrer consequ ncias nefastas ou seja parte do princ pio que diferentes receptores respondem de forma diferente deposi o Com base nesta nova estrat gia a UN ECE adoptou recentemente um protocolo com vista redu o dos efeitos da acidifica o eutrofiza o e do ozono ao n vel da superf cie Este protocolo foi assinado em 1999 em Gotemburgo e estabelece metas de emiss o para 2010 em rela o a 4 Pre mbulo poluentes Enxofre NOx COV e Am nia UN ECE 2000 Ap s a implementa o integral deste protocolo as emiss es de enxofre NOx COV e Am nia no continente Europeu dever o sofrer redu es de pelo menos 63 41 40 e 17 em rela o a 1990
277. edomin ncia de fluxos de deposi o resulta do facto de as condi es ambientais terem sido mais prop cias para a remo o deste poluente do que para a sua produ o acumula o ao n vel da can pia Na verdade ainda que a an lise baseada nos valores dos fluxos n o seja um procedimento de todo adequado para identificar os mecanismos de superf cie a varia o di ria exibida pelas taxas de deposi o de NO com valores diurnos superiores aos nocturnos evidencia de certa forma a contribui o estom tica na remo o deste poluente Esta constata o consistente com a maior parte dos estudos levados a cabo em reas rurais do Reino Unido onde o registo predominantemente de fluxos de deposi o de NO atribu do essencialmente sua difus o pelos estomas das plantas Hargreaves et al 1992 As concentra es de NO prevalecentes nesses estudos realizados nas Ilhas Brit nicas variam entre os 10 e os 60 ug m enorme o n mero de estudos que demonstram que este poluente se deposita numa grande variedade de esp cies vegetais sendo a absor o regulada exclusivamente pela difus o das mol culas de NO atrav s desses orif cios das plantas Rogers et al 1979 Wesely et al 1982 Okano et al 1988 Hanson et al 1989 Neubert et al 1993 Duyzer 1995 Walton et al 1997a Segundo estes autores o NO sofre um conjunto de transforma es no interior da cavidade estom tica que partida n o limitam a sua remo o
278. eis de varia o dos desvios padr o adimensionais da velocidade vertical do vento e da temperatura em fun o do par metro de estabilidade z L Autores A O Oz L U T Affre et al 1996 z L gt 0 3 1 28 1 12 z LY sobre z L lt 03 1 68 z L todo o dominio instavel Foken e Wichura 1996 z L2 0 0625 141 0 5 z Ly 1 lt z L lt 00625 200 z 1 8 1 z Ly z L lt 1 2 00 z L 1 z by 3 Panofsky et al 1977 z L2 0 0 13 z L lt 0 0 1 3 1 2z D Wesely 1988 z L2 0 31 13 1 85 z L lt 031 1 3 1 2z L 8 125 z Ly 8 Wyngard et al 1971 z L gt 04 1 4 z L lt 04 1 9 z L 3 Este estudo z L gt 0 3 1 2 z L lt 03 LE e Gaby EEA E 180 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais 100 T T T T T T T T T T Sarrazola Baldios Pancas 10 4 ob J 1l 0 1 100 10 4 E 5 1 0 1 0 001 0 01 0 1 10 100 0 001 0 01 0 1 10 100 0 001 0 01 0 1 1 10 100 Z L ZIL ZIL Figura 6 28 Rela es entre os par metros turbulentos de diagn stico Ow u e O7 T e a estabilidade atmosf rica obtidas sem aplica o de crit rios de selec o 100 T T Sarrazola Baldios Pancas 10 4 of Jo PaCS J lui fen 0 ee ia i l i i l l 100 10 1 e A Nasty E 6 il le 1 Em l l 0 001 0 01 0 1 100 0 001 0 01 0 1 10 100 0 001 0 01 0 1 1 10 100
279. elevated sites and precursor emissions in the United States and Europe Atmospheric Environment 28 1 149 158 Knapp A K e Smith W K 1990 Stomatal and photosynthetic responses to variable sunlight Physiologia Plantarum 78 160 165 Kramm G 1989 A numerical method for determining the dry deposition of atmospheric trace gases Boundary Layer Meteorology 48 157 176 Kramm G Beier N Foken T M ller H Sch rder P e Seiler W 1996 A SVAT scheme for NO NO and Os model description and test results Meteorology and Atmospheric Physics 61 89 106 Kramm G Dlugi R Dollard G J Foken T Molders N M ller H Seiler W e Sievering H 1995 On the dry deposition of ozone and reactive nitrogen species Atmospheric Environment 29 21 3209 3231 Kramm G M ller H Fowler D H fken K D Meixner F X Schaller E 1991 A modified profile method for determining the vertical fluxes of NO NO ozone and HNO in the atmospheric surface layer Journal of Atmospheric Chemistry 13 265 288 273 Refer ncias Bibliograficas Kristensen L e Fitzjarrald D R 1984 The effect of line averaging on scalar flux measurements with a sonic anemometer near the surface Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 1 2 138 146 Kruppa S V e Manning W J 1988 Atmospheric ozone formation and effects on vegetation Environmental Pollution 50 101 137 Lamb R G 1973 Note on the application of K theory to diffusion pro
280. em parte Enquanto residente na atmosfera este poluente interage quimicamente com uma grande variedade de subst ncias contribuindo para a forma o de deposi o cida e de epis dios de smog fotoquimico O ozono ainda um g s de estufa com uma contribui o relevante na altera o global do clima Quando entra em contacto com os mais variados elementos da superf cie interv m activamente na redu o do tempo de vida m dio de materiais economicamente importantes na redu o da produ o e perda de qualidade dos produtos agr colas e ainda na sa de e no bem estar das popula es O di xido de enxofre e o di xido de azoto s o tamb m dois poluentes de grande perigosidade n o s pelos efeitos directos que causam nos seres vivos e inanimados mas tamb m porque s o precursores de aeross is e outros compostos cidos respons veis por fen menos ambientais cujos efeitos se manifestam escala local regional e global 2 3 1 Efeitos Directos nos Diferentes Elementos da Superf cie e na Sa de Humana Efeitos na Vegeta o As plantas s o elementos receptores de subst ncias atmosf ricas biologicamente t xicas as quais s o suscept veis de induzir efeitos adversos quando presentes numa larga gama de concentra es e num espectro amplo de condi es ambientais Com base no tipo de resposta das plantas exposi o a poluentes do ar os efeitos s o tradicionalmente classificados em agudos e cr nicos As respostas
281. eno efeito da tens o de corte no escoamento atmosf rico O comprimento de Monin Obukhov representa a altura acima do solo onde a produ o de turbul ncia mec nica iguala a produ o de turbul ncia t rmica Este par metro d nos uma medida directa da estabilidade atmosf rica Stull 1988 L positivo ou negativo se as condi es atmosf ricas s o est veis ou inst veis respectivamente Em condi es de atmosfera neutra o valor de L tende para infinito Ainda que as equa es anteriores pare am de f cil aplica o a medi o correcta dos termos de covari ncia requer uma aten o especial no que concerne a aspectos relacionados com caracter sticas t cnicas do equipamento de medi o e de aquisi o de dados montagem das unidades de medi o de vari veis turbulentas e processamento da informa o recolhida Businger 1986 Baldocchi et al 1988 Verma 1990 Kaimal e Finnigan 1994 etc As considera es mais relevantes para uma correcta implementa o da t cnica da correla o turbulenta ser o discutidas de forma breve j a seguir Caracter sticas T cnicas do Equipamento unidades de medi o e aquisi o de dados A t cnica da correla o turbulenta requer instrumentos com uma resposta suficientemente r pida de modo a garantir a medi o de toda a gama espectral de turbilh es envolvidos no transporte vertical do constituinte atmosf rico Businger 1986 Businger e Delany 1990 De facto s
282. entos no sentido de melhorar as potencialidades e o rigor dos seus resultados O modelo de deposi o cida e de oxidantes ADOM foi o primeiro a incorporar um m dulo de deposi o seca descrito em termos de resist ncias Este modelo foi desenvolvido nos princ pios dos anos oitenta Pleim et al 1984 e a partir de ent o tem vindo a ser testado e melhorado Padro e Edwards 1991 Padro 1996 O m dulo ADOM j foi tamb m usado no modelo de oxidantes fotoqu micos CALGRID Yamartino et al 1992 Um outro algoritmo de deposi o seca bastante conhecido e generalizado o que est incorporado no modelo de deposi o cida regional RADM desenvolvido para determinar as velocidades de deposi o seca de SO SO4 Os HNO e outras subst ncias consideradas relevantes no processo de deposi o cida para a regi o Este dos EUA Este algoritmo tem vindo a sofrer altera es e melhoramentos desde a sua primeira vers o Shieh et al 1986 Walcek et al 1986 Chang et al 1987 at ao seu estado actual Wesely 1989 Wamsley e Wesely 1996 A vers o desenvolvida por Wesely 1989 rectificada mais tarde por Wamsley e Wesely 1996 difere da original na forma como a resist ncia de superf cie calculada Na primeira vers o a resist ncia global da superf cie Rc aparecia tabelada em fun o do uso do solo e da esta o do ano enquanto na actual R determinada em fun o de uma s rie de resist ncias em s rie e p
283. erencia o da equa o dos gases perfeitos Tanner et al 1993 A principal desvantagem deste sensor prende se com a diminui o gradual da intensidade do sinal ao longo do tempo principalmente em ambientes bastante h midos Esta redu o do n vel do sinal tem sido apontada como sendo uma consequ ncia da forma o de um composto org nico nas superf cies pticas de MgF na presen a de luz UV de alta intensidade Este fen meno designado na literatura espec fica por scaling encrostamento das lentes facilmente eliminado ou reduzido com a passagem regular de um algod o embebido em gua sobre as superf cies pticas A altera o do ganho do aparelho ou a perda da intensidade da l mpada com o tempo s o outras causas plaus veis que podem estar na origem da diminui o do sinal de sa da do sensor De modo a ultrapassar o problema cr tico do scaling implementou se uma calibra o on line do higr metro KH O usando para o efeito valores absolutos de humidade do ar estimados de um modo independente 136 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Outro aspecto negativo associado a estes sensores tem a ver com a grande probabilidade de poderem ser danificados quando operam em condi es de humidade extrema durante longos per odos CAMPBELL 1993 Por conseguinte implementamos um sistema que possibilita o controlo autom tico do instrumento permitindo ligar ou desligar o higr me
284. erimental de 1997 Da an lise das figuras 6 35 e 6 36 verificamos mais uma vez que os v rios par metros de deposi o seca apresentam uma varia o di ria caracter stica com os valores diurnos a distinguirem se nitidamente dos valores nocturnos Mas enquanto os valores diurnos de velocidade de deposi o s o sistematicamente superiores aos valores nocturnos os valores das resist ncias quer da associada ao transporte do poluente na atmosfera quer da respeitante interac o deste com a superf cie denotam uma varia o em sentido contr rio 192 Va Os cm s R R S cm R O S em 0 5 t Fevereiro 95 PIO 9 iii Sarrazola J mm Total 24H Diurno m Nocturno 0 5 Janeiro 97 Sarrazota ER Total 24H Abril 95 s Fevereiro 97 Diurno 0 4 J Junho 95 f E EE E EA p LR a ag ET a 044 0 Agosto OT ta Eea ga said ne mmm Nocturno s Agosto 95 4 a o 0 3 4 5 0 2 a 2 4 se 0 1 0 0 3 0 4 2 5 4 g 6 2 0 4 w 1 5 4 a 1 0 x 0 5 4 0 0 25 4 20 4 g 6 n 15 O 10 J x 5 4 0 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 Jan Fev Ago 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set UTC 15 minutos Ano 1997 UTC 15 minutos Ano 1995 Figura 6 35 Varia o temporal da velocidade de deposi o seca Vg da resist ncia atmosf rica Ra R
285. ertical na atmosfera e os mecanismos de superf cie envolvidos na remo o dos gases em quest o No cap tulo 4 descrito e discutido um n mero relevante de diferentes metodologias experimentais usadas na medi o de fluxos de deposi o seca de propriedades do escoamento e de constituintes gasosos com especial nfase para os m todos micrometeorol gicos Os pormenores t cnicos mais relevantes as vantagens e as desvantagens de cada m todo s o tamb m apresentados No cap tulo 5 a nossa aten o cinge se descri o matem tica parametriza o dos processos de deposi o seca S o apresentadas de forma sum ria algumas formula es matem ticas empregues em alguns modelos descrevendo se com algum detalhe a parametriza o assente na analogia de resist ncias bem como as vantagens da sua aplica o O cap tulo 6 restringe se ao estudo realizado em Portugal Este aparece dividido em 3 partes distintas A primeira parte exp e os detalhes experimentais caracteriza o dos locais de Capitulo 1 amostragem e descri o t cnica do sistema de medi o controlo e aquisi o de dados Na segunda est patente uma an lise de qualidade dos dados experimentais na globalidade e definem se os crit rios de selec o de dados os quais visam o incremento da qualidade dos dados custa da redu o do tamanho da base de dados inicial Na terceira e ltima parte apresentam se os principais resultados dando se e
286. erwent 1979 Droppo 1985 Delany et al 1986 Massman 1993 Padro et al 1994a Cieslik e Labatut 1995 culturas agr colas Wesely et al 1978 milho Wesely et al 1982 rebentos de soja G sten et al 1991 girassol Padro et al 1994b vinha Padro 1996 algod o e em florestas Wesely et al 1983 Padro et al 1991 1992 Coe et al 1995 corroboram a varia o di ria dos valores de V e a rela o estreita entre este par metro e a resist ncia de superficie De um modo geral o intervalo de valores de Va representativos da deposi o de ozono em superf cies vegetais compreende valores m dios nocturnos normalmente inferiores a 0 10 cms e valores diurnos que v o desde valores de aproximadamente 0 20 cm s at valores da ordem de 1 cm s Correspondentemente a gama mais representativa dos valores de R varia geralmente entre valores m dios nocturnos superiores a 10 00 s cm e valores diurnos m nimos da ordem dos 0 50 s cm Olhando para o intervalo de valores publicados para superf cies com vegeta o vemos que os valores m ximos m dios de V obtidos no presente estudo se situam na metade inferior do intervalo de valores publicados enquanto os valores m nimos m dios de R s o manifestamente superiores aos valores m nimos reportados Todavia talvez importe real ar que esta diferen a n o significa necessariamente que as condi es ambientais mais favor veis deposi o de ozono n o se tenham
287. es do ano Um desses mecanismos pode estar associado evolu o das caracter sticas f sicas e qu micas da superf cie ao longo do seu ciclo de crescimento Baldios 0 15 D E a Precipita o E a A g e se Y Trovoadas com queda de chuva Asas 040 S fo 2 E E g E a ss ved y 0 05 oo oo HH 0 00 15 16 17 18 19 Tempo Dias Julho 97 Figura 6 37 Resist ncia de superficie deposi o de ozono antes e ap s um evento de precipita o 6 4 3 An lise Quantitativa dos Mecanismos de Superf cie Para melhor compreendermos a complexidade do fen meno de deposi o seca de ozono e podermos determinar com maior confian a as rela es de causa efeito defendidas anteriormente a resist ncia estom tica respeitante deposi o de ozono foi avaliada de forma quantitativa O exerc cio consistiu na determina o de estimativas da resist ncia estom tica Rstom relativa ao ozono atrav s da aplica o do m todo directo e de Penman Monteith cuja formula o subjacente foi apresentada no cap tulo 5 sec o 5 4 2 2 1 De modo a eliminar ou a reduzir a contribui o da evapora o da massa de gua que pudesse estar presente na superf cie Rstom foi estimada apenas para o per odo diurno compreendido entre as 11 00 e as 17 00 horas locais de dias sem pluviosidade Per odos associados a condi es atmosf ricas com humidade relativa superio
288. es m ximos m dios de 10 ug m na herdade de Pancas e de 5 a 8 ug m em Sarrazola Os ve culos motorizados s o a priori a principal fonte de NO contido nas massas de ar que atravessam os locais durante este per odo matinal O facto de estes m ximos m dios diurnos terem diminu do do Inverno para o Ver o em Sarrazola aponta tamb m no sentido das emiss es autom veis constitu rem a principal fonte deste poluente Helas et al 1987 Pois ainda que as emiss es do tr fego autom vel se fa am sentir durante todo o ano nos meses de f rias a curva di ria da intensidade de tr fego rodovi rio manifestamente diferente da observada nos restantes meses bvio que as diferen as entre estas duas esta es do ano quer em termos de predomin ncia dos ventos quer no que concerne aos n veis atmosf ricos de ozono e de outros fotooxidantes podem tamb m estar na origem do padr o sazonal observado No monte dos Baldios 231 Capitulo 6 as emiss es autom veis podem tamb m estar na origem do maximo m dio matinal de aproximadamente 0 5 ug m por m como a influ ncia antropog nica muito reduzida os processos naturais de produ o de NO assumem um papel mais importante na abund ncia e na varia o temporal deste poluente Os n veis elevados de NO observados em Sarrazola no per odo nocturno dos meses de Inverno denunciam tamb m os efeitos das emiss es que adv m do aquecimento dom stico os valores noct
289. eskmap W M Vermeulen A T Van Den Bulk W C M Bakker D F Beemsterboer B M ls J J Veltkamp A C e Wyers G P 1995 Determination of the relative importance of sources and sinks of carbon dioxide NRP Proj n 852076 ECN The Netherlands Hicks B B e Matt D R 1988 Combining biology chemistry and meteorology in modelling and measuring dry deposition Journal of Atmospheric Chemistry 6 117 131 Hicks B B e McMillen R T 1984 A simulation of eddy accumulation method for measuring pollutant fluxes Journal of Climate and Apllied Meteorology 23 637 643 Hicks B B 1988 Some introductory notes to na issue of boundary layer meteorology dedicated to Arthur James Dyer Boundary Layer Meteorology 42 1 8 Hicks B B Baldocchi D D Meyers T P Hosker Jr R P e Matt D R 1987 A preliminary multiple resistance routine for deriving dry deposition velocities from measured quantities Water Air and Soil Pollution 36 311 330 271 Refer ncias Bibliograficas Hicks B B Matt D R McMillen R T 1989 A micrometeorological investigation of surface exchange of Os SO and NO a case study Boundary Layer Meteorology 47 321 336 Hicks B B Matt D R McMillen R T Womack J D e Shetter R E 1983 Eddy flues of nitrogen oxides to a deciduous forest in complex terrain Em Transactions of the Meteorology of Acid Deposition Ed P J Samson pp 189 201 APCA Conference Hicks B B Wesely M L Co
290. essa se de forma id ntica O mecanismo de produ o efectiva de ozono est ilustrado na figura 2 5 na qual se representa os COV e o CH por RH Os principais passos deste processo s o 1 a forma o de radicais hidr xilo a partir da fot lise do ozono 2 a convers o de NO a NO por radicais per xilo HO e RO com regenera o de radicais hidr xilo 3 e a fot lise do NO com produ o de Os co Ni LO hv a lt 310nm gt 0 D O os Epro e 36 S HO2 4 0H 2 O D H 0O gt 2HO 3 CO OH gt H CO 4 RH OH gt R H 0 NO NOs 5 H M gt HO M 6 R M gt RO M 7 HO NO gt OH NO 8 RO NO gt RO NO 9 RO gt produtos carbonilo g s HO hy Os Figura 2 5 Mecanismo b sico de forma o fotoqu mica do ozono troposf rico Apesar da oxida o de CO CH e COV conduzir forma o de Os na presen a de luz solar conv m real ar que as reac es descritas anteriormente competem na mesma massa de ar com uma s rie de outras reac es que ao consumirem directamente as mol culas de ozono e ou ao destru rem quimicamente os principais reagentes das reac es anteriores reduzem as taxas de produ o fotoqu mica deste poluente Seinfeld e Pandis 1998 Baumgartel et al 1999 Os mecanismos reactivos mais importantes que podem conduzir redu o dos n veis de ozono na baixa troposfera s o 18 Polui o do Ar Poluentes E
291. estar na origem do decr scimo observado nos n veis de ozono entre elas temos a altera o dos n veis de polui o do local em resultado do aumento de circula o de viaturas e da opera o de m quinas v rias envolvidas na constru o do dique do Baixo Vouga No monte dos Baldios os valores de ozono descrevem um padr o muito similar ao registado em Sarrazola distinguindo se do anterior principalmente pelos elevados n veis nocturnos gt 50 Lg 3 ea da x R pct m e por conseguinte pelo varia o dia noite menos acentuada Em m dia a diferen a entre os A R 5 3 x valores diurnos e nocturnos n o foi al m de 20 ug m No m s de Mar o ocorreu inclusive uma situa o em que os valores se mantiveram elevados durante as 24 horas do dia n o se discernindo qualquer diferen a entre os valores nocturnos e diurnos Esta situa o est associada a condi es meteorol gicas bastante peculiares que impediram a forma o da camada de invers o nocturna e 190 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono preval ncia dos baixos n veis de NO ou outros poluentes atmosf ricos capazes de destruir as mol culas de ozono Em Pancas a varia o di ria dos n veis de ozono volta a aproximar se mais das curvas registadas em Sarrazola com os valores de pico da ordem das 100 ug m a ocorrerem a meio da tarde Depois do sol posto os n veis de ozono entram numa fase
292. estas situa es de desequil brio invalidarem a hip tese de fluxo constante conv m ter presente que quando o ar atmosf rico passa de um tipo superf cie para um outro de rugosidade e ou temperatura diferentes o escoamento sofre uma perturba o mas acaba por se ajustar s novas condi es O ajustamento n o imediato ao longo de toda a profundidade da camada de ar mas desenvolve se em altura medida que o ar se move para jusante como se ilustra na figura 4 2 A camada de ar cujas propriedades est o completamente ajustadas s condi es de superf cie designada por Camada Interna Ajustada CIA Esta camada representa somente cerca de 10 da camada de ar que foi perturbada pela descontinuidade denominada por Camada Limite Interna CLI A parte restante da CLI compreendida entre z 5 x lt d x uma zona de transi o onde os fluxos poder o ser constantes com a altura mas continuam ainda a variar com a dist ncia a jusante do local de perturba o do escoamento bordo de ataque 73 Capitulo 4 Altura Z m Limite Interna a x Mudan a lt Camada de Rugosidade _ Interna AN A 4 4 Ajustada Distancia x m Figura 4 2 Desenvolvimento da camada limite interna resultante da mudan a de rugosidade da superficie Assim verificamos que para as descontinuidades da superficie nao representarem um obst culo s medi es micrometeorol gicas de fluxos de superf cie e
293. estri es respeitantes velocidade de fric o e ao par metro de estabilidade resulta precisamente da necessidade de incrementar a efici ncia de rejei o dos filtros em rela o s condi es referidas Neste caso as condi es de extrema estabilidade ou instabilidade da atmosfera coincidem frequentemente com os per odos de vento fraco Outros crit rios tais como a verifica o da hip tese de Taylor as condi es de fetch e as flutua es observadas na direc o do escoamento foram inclu dos para assegurar a detec o de medi es potencialmente afectadas pelos problemas de n o estacionaridade e n o homogeneidade do escoamento atmosf rico Foken e Wichura 1996 A condi o para a valida o da hip tese de Taylor foi sugerida em 1976 por Willis e Deardorff citado em Stull 1988 na qual est impl cito que a intensidade de turbul ncia deve ser relativamente inferior velocidade m dia do vento A direc o do vento o par metro que permite seleccionar apenas as medi es associadas a situa es em que o vento sopra de quadrantes com condi es razo veis de fetch eliminando deste modo os per odos em que as medi es se efectuaram na zona de transi o das camadas limites internas a qual caracterizada por um escoamento turbulento fortemente instacion rio Mas se a inclus o deste crit rio foi um ponto assumido logo de in cio a defini o dos limites de valida o foi particularmente di
294. esultante do ru do electr nico do instrumento os fluxos verticais medidos n o ser o certamente precisos A avalia o deste efeito envolve procedimentos complexos e nem sempre com resultados evidentes uma vez que as varia es de um sinal ruidoso confundem se facilmente com as varia es turbulentas da propriedade do escoamento ou do flu do Os estudos realizados por Lenschow e Kristensen 1985 e por Wesely e Hart 1985 demonstraram que mesmo quando as flutua es associadas ao ru do dos sensores n o se correlacionam com a velocidade vertical do vento a coer ncia das medi es reduzida e a dispers o dos valores dos fluxos aumenta substancialmente de per odo de amostragem para per odo de amostragem Finalmente o sistema de aquisi o de dados n o deve comprometer as caracter sticas anteriormente apresentadas para os sensores de medi o A utiliza o de sistemas modernos computadorizados de aquisi o de dados implica necessariamente que os sinais anal gicos electr nicos sejam digitalizados Em determinadas situa es esta convers o anal gico digital introduz um problema denominado de aliasing Hamming 1983 no qual os sinais de frequ ncia elevada aparecem como sinais de baixa frequ ncia A forma de minimizar este efeito consiste em amostrar os sinais electr nicos a uma frequ ncia de pelo menos 2 3 vezes a frequ ncia mais alta de significado f sico que se pretende medir teorema de Shanon Um processo de elimi
295. et Ano 95 Conc O ug m Fluxo O ug m s 140 120 100 Janeiro 97 aise RR Sarrazola s Fevereiro 97 e Agosto 97 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos Fev Ago Ano 1997 Figura 6 34 Varia o temporal da concentra o e dos fluxos de deposi o seca de ozono prevalecente em Sarrazola durante o ano alguns meses de 1995 e de 1997 Nos gr ficos referentes aos ciclos m dios di rios o eixo das abcissas corresponde ao tempo universal UTC Universal Time Coordinate e o eixo das ordenadas representa a m dia H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as O e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o Capitulo 6 Relativamente as concentra es atmosf ricas de ozono verificamos que a caracter stica dominante a sua varia o di ria consent nea com o padr o esperado Salvo raras excep es os n veis de ozono come am a aumentar logo ap s o raiar do sol at atingirem valores m ximos entre o meio dia e as tr s horas da tarde para logo a seguir voltarem a decrescer atingindo os n veis mais baixos entre a meia noite e o crep sculo matutino Este comportamento di rio dos n veis de ozono demonstra a import ncia da produ o fotoquimica e do transporte vertical da atmosfera na abund ncia deste poluente na baixa troposfera Galbally et al 1986 Wa
296. eta o o qual come a com a germina o passando posteriormente por uma s rie de transforma es morfol gicas e fisiol gicas at atingir o seu estado final de matura o No caso de uma planta anual a sua parte a rea morre e somente as sementes s o transferidas para o pr ximo ciclo sazonal As plantas perenes n o morrem mas frequentemente entram numa fase de dorm ncia antes de voltar ao crescimento vegetativo Ao longo do ciclo de vida de uma planta h no entanto uma s rie de outros factores externos que regulam o seu crescimento e desenvolvimento Os mais importantes est o relacionados com as condi es meteorol gicas e factores ed ficos como pH salinidade 52 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos textura atmosfera etc Se os solos s o pouco arejados verifica se um consumo de O e uma acumula o de CO Estas condi es limitam a absor o de nutrientes especialmente o pot ssio Os solos saturados em gua apresentam um arejamento deficiente e por isso a capacidade de absor o de nutrientes pelas ra zes reduzida Como acabamos de ver a abertura e o fecho dos estomas envolve um processo complexo sobre o qual ainda pairam muitas incertezas e portanto nem sempre f cil prever o comportamento de curto e longo termo destas unidades estruturais Essa complexidade ainda maior quando pretendemos avaliar o comportamento estom tico global de uma comunidade vegetal can pia devido influ
297. eterminada empiricamente Dyer e Hicks 1970 Businger et al 1971 Pruit et al 1973 Dyer 1974 A maior parte destas fun es de correc o de estabilidade apresentam uma estrutura id ntica e n o existem raz es especiais para escolher umas ou outras Neste trabalho usamos as express es recomendadas por Dyer 1974 posteriormente usadas por outros investigadores Erisman et al 1994a entre outros e que s o conhecidas por rela es de Businger Dyer z d 1 5 2 L gt 0 D ait Eq 4 19 pa L lt 0 L No entanto como a varia o vertical das propriedades escalares n o linear a aplica o directa da equa o 4 18 torna se particularmente inconveniente uma vez que requer pelo menos 3 medi es em altura para o estabelecimento do perfil vertical da propriedade escalar Uma alternativa mais pr tica cuja aplica o se generalizou envolve a vers o integrada da equa o 4 18 a qual permite determinar directamente o fluxo vertical de uma propriedade escalar dispondo apenas de 2 pontos de medi o em altura Berkowicz e Prahm 1982 F ia Eq 4 20 Pero sendo z L a fun o integrada de correc o de estabilidade para o calor a qual definida por 522 L gt 0 Y 2 Ts Eq 4 21 Sin Pes v 1 162 a L lt 0 2 L A aplica o desta metodologia na determina o do fluxo vertical de constituintes n o reactivos pode conduzir a erros da ordem dos 10 30 Baldocchi et al 1988 F
298. etros baseou se na aproxima o da analogia de resist ncias 211 Capitulo 6 A estrat gia adoptada na avalia o da transfer ncia seca de SO diverge ligeiramente da an lise preconizada para o ozono principalmente ao n vel do detalhe da evolu o di ria e mensal do fen meno mas ainda assim suficientemente v lida para proporcionar a determina o das rela es causais mais proeminentes permitindo identificar e compreender os factores mais preponderantes no controlo do fen meno de transfer ncia seca de di xido de enxofre 6 5 1 Concentra es e Fluxos de Deposi o Os n veis atmosf ricos de SO prevalecentes em cada um dos locais de estudo juntamente com as taxas de transfer ncia deste poluente entre a atmosfera e a superf cie est o ilustrados na figura 6 44 Em concreto para cada uma das vari veis apresentamos o intervalo de valores definido pelos percentis 5 e 95 indicando ainda os valores dos percentis 25 50 e 75 Nesta mesma figura sobressaem ainda as diferen as registadas nos n veis de concentra o e na magnitude dos fluxos de deposi o seca de di xido de enxofre entre o per odo diurno e nocturno em cada um dos locais de estudo Conv m real ar no entanto que enquanto os par metros estat sticos respeitantes concentra o foram estimados a partir de todas as medi es dispon veis antes da aplica o da selec o de dados as amostras referentes s estimativas de fluxos cont m apenas o
299. experimentais n o re nem as condi es subjacentes sua aplica o Por isso os resultados obtidos n o representam certamente os fluxos reais destas esp cies azotadas O m todo MFC99 conduziu a diverg ncias de fluxos consider veis para o NO e o NO em resultado das baixas raz es NO NOx e dos gradientes negativos de NO medidos nos diferentes locais de estudo Nestas circunst ncias conclu mos que o esquema de reac o deve integrar um conjunto adicional de reac es incluindo estas e outras esp cies reactivas para uma correcta avalia o dos fluxos de superf cie de NO e NO Principalmente na regi o sul da Europa os fotooxidantes respons veis pela oxida o do NO em NO al m do ozono parecem exercer uma importante influ ncia na diverg ncia do fluxo das esp cies azotadas Em suma vemos que a estrat gia experimental adoptada n o permite avaliar de forma inequ voca os fluxos de NO e NO na interface atmosfera biosfera mas cremos que o comportamento do fen meno descrito pelos fluxos calculados pela teoria K conservativa d uma imagem muito pr xima do fen meno real N o obstante para que as incertezas que se levantaram se dissipem necess rio desenvolver novas estrat gias experimentais para estudar o fen meno de transfer ncia vertical destas esp cies qu micas reactivas Por exemplo medi es paralelas de gradiente de concentra o e de fluxos de correla o turbulenta das esp cies mais relevantes da
300. f cil na medida em que a rejei o de medi es assentes nos pressupostos te ricos isto exclus o de medi es relativas a massas de ar provenientes de sectores com fetch inferior a 500 m colocaria em risco o objectivo nuclear deste trabalho Assim antes de se estabelecerem os limites adequados para a direc o do vento a transfer ncia seca foi analisada por sectores de 10 de modo a avaliar a influ ncia das medi es respeitantes a massas de ar transportadas de sectores que se apresentavam mais cr ticos na magnitude e no padr o de transfer ncia seca caracter sticos de cada local Face aos resultados obtidos este crit rio apenas foi aplicado base de dados recolhida no monte dos Baldios de forma a rejeitar os per odos relativos a 168 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais massas de ar provenientes do sector compreendido entre os 70 e os 100 para o qual o fetch era inferior a 100 m As restri es referentes ao dom nio de valida o dos valores do coeficiente de arrasto e dos valores da tens o de Reynolds foram inclu das pela sua efic cia na detec o de condi es ambientais desfavor veis e pelo facto de se terem revelado dois par metros bastante sens veis a anomalias v rias do sistema de medi o Em ambas as situa es os valores experimentais destes dois par metros assumem normalmente valores ditos ilegais Al m destes oi
301. f Geophysics 24 1 110 140 Warneck P 2000 Chemistry of the natural atmosphere Academic Press San Diego CA Wayne W S Wehrle P F e Carrol R E 1967 Oxidant pollutant and athletic performance Journal of America Medical Association 199 901 904 Webb K Pearman G I and Leuning R 1980 Correction of flux measurements for density effects due to heat and water vapour transfer Quarterly Journal Royal Metereological Society 106 85 100 Weber P e Rennemberg H 1996 Dependency of nitrogen dioxide NO fluxes to wheat triticum aestivum L leaves from NO concentration light intensity temperature and relative humidity determined from controlled dynamic chamber experiments Atmospheric Environment 30 17 3001 3009 Weber P Nussbaum S Fuhrer J Gfeller H Schlunegger U P Brunold C e Rennenberg H 1995 Uptake of atmospheric NO and its incorporation into free amino acids in wheat Triticum aestivum L Physiologia Plantarum 94 71 77 Weidensaul T C e McClenahen 1986 Soil air pollutant interactions Em Air Pollutants and their Effects on Terrestrial Ecosystem Eds A H Legge e S V Krupa pp 397 414 Advances in Environmental Science and Technology 18 John Wiley amp Sons USA Wellburn A R 1990 Why are atmospheric oxides of nitrogen usually phytotoxic and not alternative fertilizers New Phytologist 115 395 429 Wesely M L e Hart R L 1985 Variability of short term eddy correlation estima
302. feitos e Estrat gias de Controlo e a fot lise do ozono seguida da reac o com o H O levando produ o de radicais OH Este radical hidr xilo o principal agente de destrui o de ozono na troposfera livre e as reac es do ozono com os radicais OH e HO que ocorrem predominantemente na aus ncia de NOx e as reac es do ozono com hidrocarbonetos principalmente alcanos e carbonilos contendo liga es duplas de carbono bem como a sua interac o qu mica com o NO e reac o do ozono com NO preferencialmente durante a noite com produ o do radical nitrato NO3 e outras reac es diurnas de oxida o de NO como por exemplo aquelas que levam forma o de HNO e de PAN e reac es envolvendo os radicais per xilo as quais ao causarem uma redu o na abund ncia destas esp cies limitam a convers o de NO em NO Por exemplo numa atmosfera isenta ou com baixos n veis de NOx o CH 0 e o HO formam per xido de hidrog nio e hidroper xido de metilo cujo destino mais prov vel serem transportados para a superf cie pela chuva uma vez que s o sol veis em gua Al m deste sumidouro de ozono por via reaccional em fase gasosa o ozono tamb m removido da atmosfera pelo processo de deposi o seca Este processo representa o mecanismo mais importante de remo o do poluente na camada limite da atmosfera Em termos globais a deposi o seca apresenta uma contribui o de cerca de 30 no
303. ferentes qu mica detalhada do isopreno e dos seus produtos de oxida o As interac es com a superf cie s o parametrizadas por um modelo de resist ncias definidas para o n vel foliar Estes autores avaliam ainda a influ ncia da transfer ncia radiativa e as reac es fotoqu micas no interior da can pia bem como o efeito das emiss es de isopreno e de NO Mais recentemente McDonald Buller et a 1999 formularam e avaliaram tr s modelos de deposi o seca que incluem 22 reac es fotoqu micas apresentando tamb m algum grau de sofistica o Todavia segundo Wesely e Hicks 2000 a metodologia mais simples e a que se apresenta mais apropriada para introduzir em modelos atmosf ricos ou interpretar as observa es experimentais a implementada por Padro et al 1998 Estes autores formularam um modelo operacional multi camada com o objectivo de descrever o padr o de transfer ncia seca do esquema reactivo definido pela tr ade NO NO5 03 De um modo geral o modelo simula o transporte turbulento das esp cies que interv m no ciclo fotoestacion rio usando a teoria K reactiva e descreve as interac es com a superf cie atrav s de um modelo de resist ncias big leaf Com esta alternativa a simula o da transfer ncia seca destas esp cies envolve um procedimento num rico iterativo utilizado em Baldocchi 1988 bastando conhecer as concentra es das tr s esp cies a uma dada altura acima da superf cie e alguns dados d
304. for regional acid deposition EPA 600 3 86 0837 U S Environmental Protection Agency Research Triangle Park NC Singh H B Ludwig F L e Johnson W B 1978 Tropospheric ozone concentrations and variabilities in clean remote atmospheres Atmospheric Environment 12 2185 2196 Skiba U Fowler D e Smith K 1994 Emissions of NO and N O from soils Environmental Monitoring and Assessment 31 153 158 Skiba U Hargreaves K J Fowler D e Smith K A 1992 Fluxes of nitric and nitrous oxides from agricultural soils in a cool temperate climate Atmospheric Environment 26A 14 2477 2488 Slemr F e Seiler W 1984 Field measurements of NO and NO emissions from fertilized and unfertilized soils Journal of Atmospheric Chemistry 2 1 1 24 Slemr F e Seiler W 1991 Field study of environmental variables controlling the NO emissions from soil and the NO compensation point Journal of Geophysical Research 96 13017 113031 Smith R I Fowler D Sutton M A Flechard C e Coyle M 2000 Regional estimation of pollutant gas dry deposition in the UK model description sensitivity analyses and outputs Atmospheric Environment 34 3757 3777 Smith C J e Chalk P M 1980 Fixation and loss of nitrogen during transformations of nitrite in soils Soil Science Society of America Journal 44 288 291 Speer R E Peterson K A Ellestad T G e Durham J L 1985 Test of a prototype eddy accumulator for measuring atmospheric vert
305. fora da CLA atrav s do topo quer modificando o balan o de radia o superf cie Stull 1988 Ao longo deste per odo diurno a CLA portanto caracterizada por uma intensa instabilidade ou neutralidade atingindo o seu m ximo desenvolvimento ao fim da tarde Com a aproxima o do ocaso a superf cie come a a arrefecer mais rapidamente do que o ar atmosf rico Deste modo o perfil de temperatura sofre uma invers o que se desenvolve da superf cie at uma altura de aproximadamente 100 200 metros O topo desta regi o de invers o delimita a camada limite nocturna est vel Contrariamente ao que sucedia na CMC o escoamento nesta camada caracterizado por uma forte tens o de Reynolds com uma mistura de origem estritamente mec nica de pequenos turbilh es e exibindo ocasionalmente uma certa actividade ondulat ria Em determinadas situa es quando um escoamento de ar frio passa atrav s de uma superf cie quente a camada limite nocturna pode tamb m ser convectiva Acima desta identifica se a camada residual por corresponder parte restante da camada de mistura convectiva diurna Em casos muito est veis isto com ventos fracos e um forte arrefecimento da superf cie durante a noite geralmente associados a per odos de c u limpo a CLE geralmente bastante complexa devido interac o de v rios fen menos arrefecimento radiativo separa o do fluxo em camadas discretas turbul ncia intermitente ocorr ncia fre
306. gura 6 51 Distribui o de frequ ncias dos fluxos de NO obtidos em cada um dos locais de estudo Os dados de fluxos foram distribu dos em 29 classes com uma amplitude de 0 01 ug m s Face grande variabilidade dos factores potencialmente envolvidos na transfer ncia desta esp cie qu mica a compara o dos valores em termos de magnitude n o linear Todavia verificamos pelo menos que a ordem de grandeza dos fluxos estimados neste estudo se encontra dentro da gama das taxas de emiss o de NO 0 002 0 20 ug NO m s medidas em superf cies naturais ou cultivadas Johansson 1989 Da mesma ordem de grandeza o intervalo de valores 236 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy m dios anuais reportado em Bouwman 1990 para terrenos cultivados e fertilizados em climas temperados entre 0 0075 ug NO m s e 0 083 ug NO m s Como vimos no cap tulo 5 e em conformidade com as principais constata es reportadas na maior parte dos estudos publicados Slemr e Seiler 1991 Skiba et a 1994 o padr o de varia o dos fluxos de NO caracterizado por per odos de emiss o e deposi o reflecte a exist ncia de um ponto de compensa o i e a concentra o de NO ao nivel da superficie Co n o nula Isto significa que a emiss o deste poluente ocorre sempre que as concentra es de NO ao n vel da superficie s o superiores aos n veis atmosf ricos desta esp
307. he no anexo B Com esta metodologia model mos a varia o vertical dos fluxos para v rios cen rios de condi es de superf cie Em concreto estud mos a influ ncia dos fluxos de emiss o de NO provenientes do solo bem como das resist ncias de superf cie das tr s esp cies qu micas Os resultados obtidos n o s o apresentados mas mostraram que a emiss o de NO pode mudar significativamente os fluxos de NO No entanto mesmo experimentando uma larga gama de emiss es de NO do solo o modelo n o proporcionou uma clara e plaus vel explica o para os perfis de concentra o de NO tendo sido necess rio introduzir um fluxo de emiss o de NO ao n vel da can pia para descrever as emiss es observadas deste poluente 252 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy Apesar da incurs o profunda que se fez neste dom nio de conhecimento n o foi poss vel determinar com rigor os desvios subjacentes aos fluxos obtidos pela teoria cl ssica dado que as diferen as obtidas entre as duas metodologias que contemplam o efeito das reac es qu micas sugerem que nenhuma delas adequada para o c lculo correcto dos fluxos de esp cies reactivas podendo mesmo em alguns casos introduzir desvios mais elevados nos valores reais do que a pr pria teoria cl ssica O m todo FC conduziu a diverg ncias de fluxos relativamente pequenas e aceit veis mas devemos sublinhar que em m dia os nossos dados
308. hos part culas alcalinas ou am nia Seinfeld e Pandis 1998 Outras reac es qu micas de destrui o do NOx s o as que conduzem produ o de uma variedade de compostos azotados oxidados org nicos e inorg nicos de entre os quais se destaca o peroxiacetil nitrato PAN O NOx juntamente com os seus produtos de reac o s o convencionalmente designados por NOy Al m destes processos de remo o qu mica de NOx na atmosfera os xidos de azoto com maior predomin ncia para o NO s o transportados para a superf cie atrav s do processo de deposi o seca enquanto que o cido n trico bem como os compostos particulados s o depositados na superf cie quer por via seca quer por via h mida Hanson e Lindberg 1991 A etapa de transporte de material azotado para a superf cie completa o ciclo destes poluentes Actualmente existem ainda muitas incertezas relativamente quantifica o destes fluxos de deposi o mas segundo alguns estudos a deposi o gasosa de NO e HNO representa a principal via de remo o de azoto da camada limite planet ria para a superf cie terrestre Hanson e Lindberg 1991 Holland e Lamarque 1997 A remo o pela precipita o o processo dominante fora da camada limite e determina o tempo de resid ncia de todos os componentes sol veis inclu dos na fam lia de compostos azotados denominada NOy Estudos de balan o de azoto efectuados para o continente Europeu mostram que o processo
309. i o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos que a camada superficial est em equil brio denotadas pelos subscritos 0 e 2 os fluxos que saem do volume de controlo igualam os fluxos que entram e por conseguinte a raz o de mistura da propriedade escalar x mant m se inalterada Por outro lado o valor da raz o de mistura alterado sempre que ocorrem fen menos de advec o ou de diverg ncia ou converg ncia do fluxo situa o interm dia denotada pelo subscrito 1 A advec o definida como sendo o transporte de uma propriedade pelo escoamento m dio da atmosfera e ocorre quando existe um gradiente espacial dessa propriedade A converg ncia do fluxo traduz se pela acumula o do material no interior do volume de controlo porque o fluxo de entrada superior ao de sa da A diverg ncia do fluxo representa a situa o oposta Baldocchi et al 1988 Fz olin U Fo in U F in F in F o 0ut F in F out F in F out gt X Xi gt gt k gt yN F o 0ut F out F out A Xo z XZ Xo Z Torre Torre Torre So S S2 Zo2 4 lant ta D x Figura 4 1 Descri o esquem tica da equa o da continuidade medida que uma parcela de ar flui de uma superficie de rugosidade zp para uma superf cie de rugosidade Zo O balan o dos fluxos que entram
310. i o Europeia UE e pela Comiss o Econ mica das Na es Unidas para a Europa UN ECE O papel da Uni o Europeia traduz se principalmente na implementa o de pol ticas ambientais e na cria o de directivas como instrumento de base de gest o de qualidade do ar A introdu o de catalisadores nos ve culos autom veis constituiu uma das medidas ambientais de extrema import ncia para a redu o de 30 NOx e COV at ao ano 2000 e portanto no controlo de oxidantes fotoqu micos como o ozono previstos no 5 Programa de Ac o em mat ria de Ambiente da UE Outro instrumento de gest o ambiental com repercuss es ao n vel dos poluentes atmosf ricos a directiva integrada de preven o e controlo da polui o que visa essencialmente a redu o das emiss es de poluentes para a atmosfera gua e solo a partir de fontes fixas impondo para tal limites poss veis de alcan ar com o uso da melhor tecnologia poss vel O trabalho da UN ECE cujos estados membros incluem pa ses europeus juntamente com os EUA e o Canad tem se desenvolvido sob os ausp cios da Conven o sobre o Transporte de Poluentes Atmosf ricos a Longa Dist ncia CLRTAP a qual foi o primeiro instrumento de coordena o internacional direccionado para a resolu o de problemas de polui o do ar Esta conven o foi assinada em 1979 mas apenas entrou em vigor em 1983 No mbito desta conven o t m sido negociados v rios protocolos com o objectiv
311. i escrito em Pascal 32 bits para o sistema OS 2 O sistema operativo IBM OS 2 Warp Version 3 foi usado pela sua fiabilidade robustez bom desempenho em ambiente multitarefa interface de programa o e pelos modestos recursos do sistema O software apresenta se estruturado em v rios m dulos Para cada tarefa espec fica de controlo medi o ou processamento foi escrito um programa separado ver figura 6 8 e quadro 6 2 Os v rios programas comunicam por meio de mecanismos de mem ria compartilhada e ou conduta nomeada do ingl s named pipe Estes mecanismos s o parte integrante de um programa servidor MEASSRV sendo tamb m controlados por este A utiliza o do mecanismo de conduta nomeada permite uma maior flexibilidade na transfer ncia de dados em tempo real do que a mem ria compartilhada Vermeulen 1998 Al m disso permite futuros desenvolvimentos com extens o a outros programas mantendo sempre uma elevada compatibilidade A utiliza o de sem foros permitiu evitar conflitos de acesso ao hardware e mem ria entre as diferentes execu es em ambiente multitarefa De um modo geral o software permite a aquisi o armazenamento processamento em tempo real e representa o gr fica Os dados instant neos s o armazenados em formato bin rio comprimido permitindo desta forma o armazenamento de quantidades elevadas de informa o Os valores m dios s o guardados em ficheiros ASCII Toda a informa o armazenada
312. ia em fun o da frequ ncia das varia es da velocidade do vento Gama Gama Mesometeorol gica Micrometeorol gica Turbul ncia Vento Forte l Per odo 1 Ano 4 Dias 12 Horas 1 Hora 1 Minuto 1 Segundo Figura 3 6 Esbo o do espectro de energia da velocidade do vento junto superf cie adaptado de BLWTL 1999 42 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Da an lise da figura observamos que a energia n o est distribu da de uma forma homog nea verificando se a exist ncia de quatro picos de energia bem delimitados por zonas de conte do energ tico baixo ou nulo fossos espectrais Cada um dos picos de energia est associado a fen menos distintos mas de forma a introduzir alguma simplifica o estes s o agrupados convenientemente em duas categorias e os tr s picos mais esquerda est o associados s varia es quasi estacionarias da velocidade m dia do vento resultantes das varia es temporais lentas de processos climatol gicos sin pticos e ainda das varia es mais r pidas associadas ao ciclo diurno e o pico direita est associado turbul ncia ou processos turbulentos da CLA cuja escala temporal pode variar entre d cimos de segundo a v rios minutos mas apresenta propriedades estat sticas localmente estacion rias A turbul ncia atmosf rica geralmente idealizada como uma mistura de turbilh es eddies de dimens es muito vari veis que
313. ial satisfa o esta elevar se a n veis bastante superiores se o trabalho realizado servir como ferramenta de apoio ao desenvolvimento de novos estudos experimentais ou de modela o atmosf rica Conv m pois n o esquecer que apesar dos efeitos da polui o sobre os seres vivos e mais especificamente sobre as plantas terem vindo a ser estudados entusiasticamente por todo o mundo e muito embora se tenham tornado conhecidas e explicadas muitas rela es causais ainda necess rio elucidar e compreender muitos factores e mecanismos que facilitem a compreens o destes fen menos t o complexos Tamb m n o menos verdade que embora a qualidade do ar esteja a melhorar em alguns aspectos noutros continua a deteriorar se Os efeitos da polui o do ar sobre a sa de humana e o ambiente s o problemas graves em todo o globo terrestre e exigem um esfor o continuado de todos sem excep o de modo a cumprir e a fazer cumprir as normas e as conven es que estabelecem os limites para as emiss es de subst ncias poluentes ou precursoras de poluentes nisi utile est quod facimus stulta est gloria Se O que fazemos n o til v a gl ria Fedro T Xog 261 262 Refer ncias Bibliograficas Abeles F B Craker L E Forrence L E e Leather G R 1971 Fate of air pollutants removal of ethylene sulfur dioxide and nitrogen dioxide by soil Science 173 914 916 Acad mie des Sciences 1993 Ozone et propri
314. iam geralmente entre valores pr ximos de zero e 5 0 s em dependendo de um conjunto alargado de condi es de superf cie que determinam a ac o dos dois mecanismos mais importante ou vistos como tal de remo o de SO 216 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre a absor o de SO pelos estomas e a absor o de SO nas superf cies aquosas Fowler e Unsworth 1979 Chamberlain 1980 Erisman et al 1993 Portanto tendo em considera o que as nossas observa es compreendem um largo espectro de condi es ambientais n o surpreendente que os valores experimentais de R tenham uma amplitude consider vel e exibam algumas tend ncias menos claras e esperadas A avalia o das tend ncias temporais e espaciais definidas por R sugerem que os mecanismos n o estom ticos t m uma contribui o significativa na deposi o seca de di xido de enxofre quando comparada com o processo de difus o de SO pelos orif cios estom ticos De facto na aus ncia de mecanismos n o estom ticos R deveria seguir um padr o mais consent neo com a varia o di ria exibida pelo comportamento de abertura e fecho dos estomas Por exemplo em superf cies com coberturas vegetais biologicamente activas os valores diurnos de R deveriam ser bastante inferiores aos valores nocturnos Seguindo um racioc nio id ntico a varia o sazonal de Rc principalmente em Sarrazola durante o ano
315. ias prolongadas bem como pelo empenho e profici ncia empregues na correc o sint ctica e gramatical deste manuscrito que certamente ficou muito mais enriquecido em termos lingu sticos Tamb m aos meus pais pelo carinho e zelo que sempre demonstraram ao longo de toda a minha forma o acad mica Deixo tamb m o meu sincero reconhecimento aos demais que por mero lapso n o constam na lista apresentada O meu bem haja a todos Indice Simbologia e Nomenclatura Xiii Lista de Figuras Tabelas e Quadros xvii 1 PREAMBULO sine aneeshatti Wanna tenon an 1 1 1 Enquadramento e Importancia Cientifica 1 1 2 Motiva o Acrescida e Justifica o Cient fica 4 1 3 Objectivos de Estudo e Estrat gia Adoptada 5 1 4 Plano da Tese 7 2 POLUI O DO AR POLUENTES EFEITOS E ESTRAT GIAS DE CONTROLO e 9 2 1 Introdu o 9 2 2 Poluentes na Troposfera e Principais Interac es 11 2 2 1 Di xido de Enxofre SO 11 2 2 2 xidos de Azoto nox 13 2 2 3 Ozono Troposf rico 03 16 2 3 Os Efeitos Ambientais dos Poluentes 20 2 3 1 Efeitos Directos nos Diferentes Elementos da Superf cie e na Sa de Humana 21 2 3 2 Acidifica o e Eutrofiza o dos Ecossistemas Naturais 26 2 3 3 Implica es no Clima 27 2 4 Medidas Pol ticas e Estrat gias de Controlo 28 3 A DEPOSI O SECA DE POLUENTES GASOSOG ccssssssssssssssssecsssscscsscsscacescsscsnsacsscaeacsecaneaceseoes 33 3 1 Introdu o 33 3 2 Transporte Vertical de Massa n
316. ical fluxes of water vapor and particulate sulphate Journal of Geophysical Research 90 2119 2122 Srivastava H S e Ormrod D P 1989 Nitrogen dioxide and nitrate reductase activity and nitrate content of bean leaves Environmental and Experimental Botany 29 433 438 Stedman J R Campbell G W e Vincent K J 1997 Estimated high resolution maps of background air pollutant concentrations in the UK in 1994 National Environmental Technology Centre United Kingdom Stocker D W Stedman D H Zeller K F Massman W J e Fox D G 1993 Fluxes of nitrogen oxides and ozone measured by eddy correlation over short grass prairie Journal of Geophysical Research 98 12619 12630 Stocker D W Zeller K F e Stedman D H 1995 O and NO fluxes over snow measured by eddy correlation Atmospheric Environment 29 11 1299 1305 Stull R 1988 An introduction to boundary layer meteorology Kluwer Academic Publishers United States of America Sutton M A Asman W A H e Schjorring J K 1992 Dry deposition of reduced nitrogen Em Proceedings Workshop on Deposition 3 6 November G teborg Sweden Sutton M A e Fowler D 1993 A model for inferring bi directional fluxes of ammonia over plant canopies Em proceedings of the WMO conference on the measurement and modelling of atmospheric composition changes including pollutant transport Sofia 4 8 October 1993 World Meteorological Organization Geneva pp 179 182 Sutton
317. ico din mico continuamente alimentado por subst ncias resultantes dos processos naturais e de actividades antropog nicas decorrentes na superf cie do globo terrestre Uma vez dentro deste reactor essas subst ncias prim rias s o parcial ou totalmente oxidadas ao longo de um percurso que culmina com a devolu o destas subst ncias aos mais variados ecossistemas terrestres e aqu ticos A deposi o seca um destes processos prim rios de transporte de poluentes da atmosfera para a superf cie que embora por um lado contribua para a limpeza da atmosfera por outro pode conduzir a altera es qu micas ao n vel da superf cie com consequ ncias nefastas para os seres vivos e inanimados que a integram De facto a deposi o seca integra duas facetas antag nicas em termos ambientais Se os poluentes n o fossem transportados para a vizinhan a da superf cie por inefici ncia dos mecanismos de transporte os impactes dos poluentes nos ecossistemas deixavam de constituir um problema ambiental mas em contrapartida sem deposi o e na aus ncia de outros processos de redu o ou transforma o as concentra es atmosf ricas aumentariam at limites que apenas dependeriam das taxas de produ o e de emiss o desses poluentes para a atmosfera A deposi o seca de uma dada subst ncia poluente geralmente expressa em quantidade de massa depositada por unidade de rea de superf cie e unidade de tempo i e em termos
318. idade T cnica de Lisboa agradecimentos com enorme satisfa o que expresso por escrito a minha gratid o a todas as pessoas e institui es p blicas ou privadas que contribuiram para a prepara o e o desenvolvimento deste trabalho de doutoramento Ao supervisor da tese Professor Doutor Casimiro Adri o Pio do Departamento de Ambiente e Ordenamento da Universidade de Aveiro pela confian a depositada em mim ao convidar me para levar adiante este projecto de investiga o pela inestim vel orienta o cient fica pelos ensinamentos pelos contactos proporcionados e ainda pelas condi es log sticas facultadas ao longo de todas as fases do trabalho Universidade de Aveiro e ao seu Departamento de Ambiente e Ordenamento DAO pelo acolhimento e pelas condi es magn ficas facultadas durante o tempo integral do trabalho comiss o Europeia pelo apoio financeiro facultado atrav s dos projectos SREMP e MEDFLUX Funda o para a Ci ncia e Tecnologia FCT pela atribui o da Bolsa de Doutoramento pelo financiamento concedido para participa es em confer ncias realizadas no estrangeiro e ainda pelo contributo financeiro disponibilizado atrav s do Projecto AMAZOC Energy Research Foundation ECN Holanda pelo acolhimento e pela forma o t cnica e cient fica proporcionada durante o per odo em que l estive e ao Dr Alex Vermeulen membro dessa institui o pela orienta o durante o per
319. idade cient fica dos dados experimentais ao longo dos v rios per odos de medi o Como ilustra o deste nosso exerc cio apresentamos a seguir duas formas diferentes de avalia o do fecho do balan o de energia da superf cie da herdade de Pancas Na figura 6 26 os dois membros da equa o anterior s o relacionados linearmente para o per odo diurno Na figura 6 27 mostra se o ciclo di rio m dio dos principais termos da equa o de balan o juntamente com a varia o di ria m dia do termo residual Da an lise de ambas as figuras verifica se que o termo residual atinge um pgs k 7 Pat 2 bree pr we 2 valor m dio para o per odo diurno pr ximo dos 40 W m exibindo um maximo de 80 W m por T Capitulo 6 volta das 12 horas tempo universal UTC Numa base di ria o valor do termo residual do balan o de energia bastante mais pequeno lt 10 W m Deste modo conclui se que o sistema de medi o fecha o balan o de energia na superf cie com um grau de incerteza na ordem dos 10 20 o qual compar vel com os valores publicados na literatura Foken e Oncley 1995 Pederson et al 1995 600 7 7 E 600 H Y 39 775 1 034 X y 66 385 901 X r 0 776 i r2 0 670 500 a 500 Aresta tornasse E i E 300 Arssesesesseseneisscosaeness 300 4 Q Q 1d 1d 200 bad a is A A a A TET SPAI VIENE OT ETTET 200 RA A s a b 0 T T T T T 0 T T T T T 0 100
320. idente impedindo que esta atinja a superficie terrestre A influ ncia indirecta adv m do facto de os aeross is contribu rem para o aumento do albedo das nuvens ao servirem como n cleos de condensa o de vapor de gua Esta situa o resulta tamb m num arrefecimento global do ar superficial Todavia como as nuvens tamb m absorvem eficazmente a radia o infravermelha emitida pela superf cie geram um efeito contr rio ao anterior i e ao aquecimento do ar superficial A importante influ ncia dos aeross is no clima requer portanto descri es precisas do campo de concentra es dos mesmos A qualidade cient fica dessas descri es est dependente do conhecimento detalhado do balan o m ssico dos seus precursores O ozono tamb m apresenta uma influ ncia directa e indirecta na altera o global do clima A ac o directa resulta das suas propriedades naturais de g s de estufa Baird 1999 O espectro de absor o de energia deste poluente apresenta uma banda de absor o numa regi o de elevado comprimento de onda 9 10 um a qual permite a absor o tempor ria da radia o t rmica infravermelha emitida pela superf cie Imediatamente a seguir a radia o absorvida reemitida em todas as direc es de forma completamente aleat ria Parte desta radia o reabsorvida pela superf cie terrestre conduzindo a um aquecimento adicional quer da superf cie quer do ar superficial efeito estufa A influ nci
321. ido sua fraca capacidade oxidante e baixa solubilidade em gua Os estudos de transfer ncia seca do xido n trico t m dado especial nfase aos fluxos de emiss o desta esp cie qu mica Williams et al 1992a Aneja et al 1997 uma vez que estes se revelam muito mais importantes do que os fluxos de deposi o em praticamente todas as superf cies Como vimos no cap tulo 3 o NO 110 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos predominantemente emitido pelos solos em fun o da temperatura teor de gua e concentra es atmosf ricas de NO e NO na atmosfera Hicks et al 1989 Contudo se bem que existam algumas parametriza es para estimar os fluxos de emiss o do solo de NO dif cil simular adequadamente a variabilidade temporal e espacial dos diferentes factores 5 3 1 Resist ncias Associadas aos Mecanismos Atmosf ricos A resist ncia aerodin mica R o primeiro obst culo que surge no percurso das subst ncias que se transferem da atmosfera para a superf cie Esta resist ncia varia em fun o da intensidade de turbul ncia da atmosfera sendo a sua magnitude geralmente descrita em fun o da velocidade do vento da estabilidade atmosf rica e das propriedades f sicas da superf cie Erisman et al 1994a 1 z d z d Zo eS ee ef z E jefe Eq 5 6 Esta descri o matem tica de R deriva directamente da integra o da rela o fluxo vertical t
322. idos das t cnicas micrometeorol gicas n o correspondam exactamente s taxas de transfer ncia que ocorrem ao n vel dos elementos de rugosidade representa um outro entrave ao estudo do fen meno de transfer ncia destas esp cies qu micas Fitzjarrald e Lenschow 1983 Kramm et al 1995 Galmarini et al 1997a Este aspecto pode assumir especial import ncia quando o m todo usado assenta na medi o do gradiente de concentra o pelo efeito que as reac es t m no perfil vertical de concentra o de ambas as esp cies e no pr prio coeficiente de difusividade turbulenta como vimos no cap tulo 4 Tem havido algumas tentativas para compreender o efeito das reac es qu micas no fen meno de transfer ncia seca destas duas esp cies azotadas e contemplar esses efeitos na formula o do m todo do gradiente de concentra o mas em boa verdade apesar dos v rios estudos experimentais e de modela o dispon veis na literatura o papel das reac es qu micas ainda n o foi descrito de forma precisa e rigorosa Talvez seja por esta raz o que a teoria K cl ssica continue a ser empregue no c lculo de fluxos de superf cie de NO e NO a partir de medi es de perfis verticais de concentra o Duyzer 1995 Eugster e Hesterberg 1996 Taylor et al 1999 etc Na presente investiga o a informa o experimental foi tamb m numa primeira fase analisada com a teoria cl ssica do gradiente de concentra o Somente a posterio
323. iese C J e Mennen M G 1999 Long term continuous measurements of SO dry deposition over Speulder forest Water Air and Soil Pollution 109 1 4 232 262 Eugster W Hesterberg R 1996 Transfer resistances of NO determined from eddy correlation flux measurements over a litter meadow at a rural site on the Swiss plateau Atmospheric Environment 30 8 1247 1254 Fall R 1999 Biogenic emissions of volatile organic compounds from higher plants Em Reactive Hydrocarbons in the Atmosphere Ed C N Hewitt pp 41 96 Academic Press San Diego CA Fehsenfeld F 1995 Measurement of chemically reactive trace gases at ambient concentration Em Biogenic Trace Gases Measuring emissions from soil and water Ed P A Matson e R C Harriss pp 206 258 Methods in Ecology Blackwell Science Ltd Ferenbaugh R W Gaud W S e State J S 1979 Pollutant sorption by desert soils Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 22 681 684 Fernandez I J 1985 Acid deposition and forest soils potential impacts and sensitivity Em Acid deposition Environmental Economic and Policy Issues Eds D D Adams e W P Page pp 223 239 Plenum New York Fevrot C e Leroux G 1976 Meteorologia Almedina Coimbra Finlayson Pitts J B e Pitts J N Jr 2000 Chemistry of the upper and lower atmosphere theory experiments and applications Academic Press San Diego CA Firestone M K Firestone R B e Tiedje J M 1979 Ni
324. integrado no sensor A medi o de temperatura tamb m usa um sistema integrado electr nico em combina o com uma PRT 100 9 a qual permite medi es reprodut veis A resolu o do sensor de temperatura de 0 1 C na gama de 40 a 60 C e a resolu o do sensor de humidade de 2 na gama de 20 a 99 CAMPBELL 1993 139 Capitulo 6 Fluxo de calor atrav s do solo O fluxo de calor atrav s do solo foi medido com uma termopilha contida num inv lucro de pl stico de elevada condutividade t rmica Prato Transdutor HFT 3 Estes sensores s o pequenas unidades circulares de espessura reduzida com duas superf cies planas uma superior outra inferior cada uma com 10 cm de rea Estas superf cies est o separadas por um material de condutividade t rmica conhecida O sinal anal gico de sa da proporcional ao fluxo de calor do solo O factor de proporcionalidade ou de calibra o usado foi o enviado pelo manufacturador o qual foi obtido num meio de condutividade t rmica de 0 906 W m C Este facto pode introduzir um desvio sistem tico nos valores estimados se o meio onde estes sensores s o utilizados apresentarem uma condutividade t rmica diferente Nestes casos o coeficiente de calibra o deve ser determinado para as condi es do local A obten o de um valor representativo requer geralmente tr s ou mais unidades colocadas alguns cent metros abaixo da superf cie do solo Se a superf cie for
325. io os quais podem existir em quantidades suficientemente elevadas para induzirem efeitos t xicos na vegeta o ao n vel das ra zes Foy 1987 Minocha et al 1996 Adicionalmente reduz a disponibilidade de nutrientes importantes para o crescimento das plantas incluindo o pot ssio o c lcio e o magn sio Rorison 1980 1995 Cinderby et al 1998 Em situa es de exposi o prolongada a elevadas concentra es de cido n trico ou nitratos o abaixamento do pH bastante acentuado assiste se a um decr scimo de cati es b sicos a abund ncia de nutrientes necess rios para o crescimento da vegeta o reduzida mas a disponibilidade de azoto elevada Nestas condi es as plantas podem utilizar uma grande parte destas quantidades excessivas de azoto NO para o seu crescimento Fernandez 1985 A deposi o cida tamb m influencia o modo de vida de algumas popula es humanas Por exemplo na Costa Este do Norte da Am rica a morte dos peixes de alguns meios aqu ticos em resultado da acidifica o influenciou toda a actividade comercial que se desenvolvia em torno da pesca A floresta e a agricultura tamb m s o fortemente influenciados pela destrui o da vegeta o Este fen meno tem sido registado na parte Este do Norte da Am rica e no continente europeu Finalmente a deposi o cida afecta um n mero elevado de elementos estruturais e ornamentais constru dos pelo Homem Edif cios e fachadas constr
326. ior ou igual a 3 3 metros Outros autores apresentam uma rela o em fun o do comprimento de rugosidade z gt 10z Businger 1986 min O alinhamento vertical do sensor de velocidade do vento relativamente s linhas de corrente do escoamento um outro aspecto que nos merece especial aten o Esta quest o coloca se tamb m quando as linhas de corrente do escoamento n o s o perfeitamente horizontais superf cie como acontece por exemplo em terrenos com declives ou com determinado tipo de obst culos capazes de causar desvios no escoamento m dio Se considerarmos que o sensor de velocidade do vento est desalinhado um ngulo a no sentido contr rio ao ponteiro dos rel gios o fluxo vertical de um escalar wc e o erro relativo associado s o definidos respectivamente por we cos o w c sino u c Eq 4 12 e e cosa 1 sina r we Eq 4 13 sendo we e u a os valores medidos inicialmente pelo sensor Em termos m dios tem se verificado que os fluxos de escalares s o afectados na ordem dos 3 4 por cada grau de inclina o enquanto as estimativas da tens o de Reynolds ww podem apresentar desvios superiores a 10 Estes erros de inclina o t m sido minimizados pela implementa o de um procedimento de rota o 3D do sistema de coordenadas Wesely 1970 McMillen 1986 Baldocchi et al 1988 Giisten e Heinrich 1996 No entanto segundo alguns autores este procedimento s gar
327. iores do que as respeitantes s medi es em plataformas fixas N o obstante o uso de plataformas m veis avi es apresenta se como o nico meio capaz de proporcionar quer medi es de fluxos locais quer de fluxos representativos de escalas espaciais similares s dimens es das malhas dos diferentes modelos atmosf ricos Estes aparelhos podem sondar toda a profundidade da CLA excepto os primeiros metros e permitem a obten o de medi es estatisticamente significativas e de forma mais r pida cerca de uma ordem de magnitude que as proporcionadas pelas medi es em plataformas fixas Al m disso os avi es possibilitam tamb m a realiza o de medi es de perfis verticais e horizontais de v rias propriedades da CLA O m todo mais usual de determina o de fluxos superficiais a partir de avi es consiste na medi o rigorosa do termo de covari ncia w s ao longo de um determinado percurso ou per odo de tempo Affre et al 1999 Apesar destas medi es micrometeorol gicas em plataforma m vel assentarem nos mesmos pressupostos j explanados para as medi es de fluxos turbulentos em pontos fixos as primeiras introduzem dificuldades acrescidas em resultado de algumas nuances que lhes s o peculiares A principal raz o prende se com a mobilidade do avi o a qual implica que o aparelho seja equipado com sistemas de registo r pido e rigoroso das suas coordenadas espaciais de modo a obter com exactid o a velocid
328. ips Boundary Layer Meteorology 7 363 372 Dyer A J e Hicks B B 1970 Flux gradient relationships in the constant flux layer Quarterly Journal Royal Meteorological Society 96 715 721 EEA 1995 Europe s environment the Dobris assessment D Stanners e P Bourdeau Eds European Environmental Agency Copenhagen Denmark 61 6pp Elsa P S 1997 Caracteriza o do coberto vegetal contribui o para a modeliza o da deposi o seca de poluentes atmosf ricos Tese de Mestrado Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento Aveiro Portugal Enders G Teichmann U e Kramm G 1989 Profiles of ozone and surface layer parameters over a mature spruce stand Em Mechanisms and Effects of Pollutants Transfer into forests Ed H W Georgii pp 21 35 Kluwer Academic Publishers Erisman J W e Draaijers G P J 1995 Atmospheric deposition in relation to acidification and eutrophication Studies in Environmental Science 63 Elsevier Science B V Amsterdam Erisman J W e Wyers G P 1993 Continuous measurements of surface exchange of SO and NH implications for their possible interaction in the deposition process Atmospheric Environment 27A 13 1937 1949 Erisman J W 1992 Atmospheric deposition of acidifying compounds in the Netherlands PhD Thesis University of Utrecht The Netherlands Erisman J W 1994 Evaluation of a surface resistance parameterization of sulphur dioxide Atmospheric
329. irar as seguintes ila es 182 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Fluxos de Energia e de Di xido de Carbono AE W m R W m H W m AEE E T Sarrazola e 097 Sooners Baldios ca Setembro 97 iss Pancas Fevereiro 97 450 he ee NO Dama BOO dieden 300 i EEI AIEEE EE z R 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos UTC 15 minutos UTC 15 minutos Raz o de Bowen B 8H 10H 12H 14H 16H 18H 8H 10H 12H 14H 16H 18H 8H 10H 12H 14H 16H 18H UTC 15 minutos UTC 15 minutos UTC 15 minutos Figura 6 30 Ciclos m dios di rios do balan o de radia o R fluxo de calor sens vel H fluxo de calor latente AE juntamente com a evolu o diurna da raz o de Bowen B H AE estimados a partir das observa es experimentais registadas nas diferentes reas de estudo durante o ano de 1997 No per odo de Mar o Baldios a curva correspondente ao fluxo de calor latente e a estimativa dos valores m dios de referem se mais concretamente aos ltimos 5 dias do per odo de medi o Em Sarrazola durante o per odo experimental efectuado em Agosto de 1997 os valores diurnos de B excederam por muito pouco a unidade Esta situa o indicia que o subsolo proporciona gua suficiente s plantas para estas se manterem em actividade
330. is LAI O indice de rea foliar correspondente as folhas expostas ao sol LAI o mesmo ndice mas referente aos elementos foliares expostos sombra sombra PAR PAR representam a densidade de fluxo de radia o PAR nas folhas ao sol e sombra sombra respectivamente A fun o g corresponde ao inverso da express o colocada entre os par ntesis rectos da equa o 5 16 A primeira aproxima o mais simples mas considerada adequada para can pias rasteiras como culturas agr colas e vegeta o nativa A ltima particularmente importante em can pias com estruturas verticais consider veis Modelo de Wesely De modo a desenvolver uma alternativa mais simples e mais pr tica que a anterior Wesely 1989 derivou uma parametriza o a partir do mesmo esquema de Jarvis Basicamente a parametriza o de Wesely define a resist ncia estom tica global de uma dada esp cie gasosa em fun o da radia o solar RG e da temperatura do ar T 200 Y 400 R R 1 Eq 5 19 stom H20 i xo a E q onde R a resist ncia estom tica global m nima para o vapor de gua definida em fun o de 11 classes de uso do solo e 5 categorias sazonais Em termos gerais a equa o 5 19 descreve a resist ncia estom tica razoavelmente bem excepto em determinadas condi es de stress ambiental como falta de gua O modelo de Baldocchi permite uma melhor compreens o dos mecanismos de deposi
331. isse simples avalia o dos fluxos ou das velocidades de deposi o seca a aplica o de crit rios de rejei o seria partida desnecess ria na medida em que as curvas respeitantes base de dados original sem selec o parecem descrever de forma bastante adequada o fen meno em quest o Todavia como a rejei o de dados de fluxos n o resulta simplesmente do facto da vari vel fluxo apresentar incertezas elevadas mas tamb m por lhe estarem subjacentes condi es ambientais que n o permitem uma interpreta o correcta dos mecanismos de transfer ncia a partir da aproxima o da analogia de resist ncias imp e se que todos os par metros sejam estudados a partir de uma base de dados comum Importa ainda sublinhar que os desvios ilustrados na figura 6 25 a priori plaus veis n o devem ser interpretados como desvios absolutos porque mesmo que a curva resultante da base de dados original se aproxime mais do comportamento real do fen meno as medi es efectuadas durante o per odo nocturno n o est o isentas de erros o o E E D D 3 o o o o x x 0 4 gt a04 O RR Denenenananeneelaaaensnanenaanios Wwe E e Ww fe e Com selec o 3 Com selec o 0 5 ci PFE Sem selec o SEER UERR RR Rea 0 5 si PEREP S em selec o Ti Tj E 2 2 o o gt gt 0 0 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos UTC
332. isso as altera es qu micas dos solos devido exposi o prolongada a n veis elevados de polui o do ar podem alterar significativamente as interac es do poluente com os mais variados elementos do solo Outro factor a presen a de metais pesados em solos pr ximos de fundi es os quais podem levar inibi o de reac es do solo catalisadas por enzimas Estas inibi es foram observadas nas fosfotases em solos 57 Capitulo 3 contaminados com cobre e vanadio Linzon e Tabatabai 1986 Em regi es afastadas de fontes deste tipo de metais n o s o todavia de esperar inibi es do g nero Do exposto resulta que os estudos respeitantes s interac es dos poluentes com o solo devem ter em considera o os v rios factores bi ticos f sicos e qu micos que influenciam esta rela o tais como condi es micrometeorol gicas o tipo de solo em rela o sua capacidade tamp o e de transfer ncia a actividade microbiol gica a mat ria org nica do solo a presen a de oxig nio e outros gases na atmosfera do solo os i es met licos de transi o a dura o da exposi o dos solos aos poluentes a v rias concentra es a alcalinidade dos solos a temperatura do solo etc 3 3 3 Destrui o em Superf cies Aquosas Vimos anteriormente que as superf cies aquosas desempenham um papel crucial na remo o de poluentes quer ao n vel da vegeta o quer ao n vel do solo Tamb m julgamos ter deix
333. ist ncia ao transporte de outras esp cies qu micas gasosas As raz es entre a difusividade molecular do vapor de gua e do poluente podem ser encontradas em Hicks et al 1987 ou em Wesely 1989 No que concerne a R a maioria dos estudos consideram esta resist ncia nula para os poluentes bastante sol veis em gua como o di xido de enxofre Voldner et al 1986 Wesely 1989 Erisman et al 1994a e para os poluentes reactivos como o caso do ozono Rich et al 1970 Leuning et al 1979 Wesely 1989 N o obstante tendo em considera o os aspectos discutidos no cap tulo 3 a resist ncia do mes filo pode em determinadas condi es atingir magnitudes consider veis capazes de inibir pelo menos temporariamente a deposi o de poluentes como o ozono e o di xido de enxofre Wesely 1989 descreve esta resist ncia em fun o da constante de Henry para o g s de interesse e de um par metro emp rico f relacionado com a reactividade do g s R H 3000 100 f Eq 5 11 5 3 2 1 1 Resist ncia Estomatica da Can pia derivada a partir de Dados Experimentais M todo Directo A resist ncia estom tica transfer ncia do vapor de gua pode ser derivada directamente a partir do conhecimento do fluxo de vapor de gua e da humidade absoluta num dado n vel acima 113 Capitulo 5 da superf cie considerando que a cavidade estom tica est saturada em vapor de gua Coe et al 1995 Room
334. istry of air pollution Academic Press New York Lendzian K J e Unsworth M H 1983 Ecophysiological effects of atmospheric pollutants Em Encyclopedia of plant Physiology Eds O L Lange P S Nobel C B Osmond e H Zeigler 12 D pp 465 501 Springer Berlim Lendzian K J e Kerstiens G 1988 Interactions between plant cuticles and gaseous air pollutants Em Association of Applied Biologists Environmental Aspects of Applied Biology 17 part 2 97 104 Wellesbourne UK Lenschow D H e Kristensen L 1985 Uncorrelated noise in turbulence measurements Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 2 1 68 81 Lenschow D H 1982 Reactive trace species in the boundary layer from a micrometeorological perspective Journal of Meteorological Society of Japan 60 473 480 Lenschow D H 1995 Micrometeorological techniques for measuring biosphere atmosphere trace gas exchange Em Biogenic Trace gases measuring emissions from soil and water Eds P A Matson e R C Harriss pp 126 163 Methods in Ecology Blackwell Science Ltd Leucken D J Berkowitz C M e Easter R C 1991 Use of a Tree dimensional cloud chemistry model to study the transatlantic transport of soluble sulfur species Journal of Geophysical Research 96 22 477 22 490 Leuning R Unsworth M H Neumann H N e King K M 1979 Ozone fluxes to tobacco and soil under fiels conditions Atmospheric Environment 13 1155 1163 LI COR 1996 Some recomen
335. itos e Estrat gias de Controlo das mais variadas tentativas de reduzir os efeitos da polui o do ar de reas urbanas apenas em meados do s culo XX s o implementadas medidas pol ticas Clean Air Acts em alguns pa ses mais desenvolvidos com as quais se consegue alcan ar um resultado nitidamente positivo Parte do sucesso deveu se ao aumento da altura das chamin s e da instala o de fontes afastadas dos grandes centros urbanos Estas medidas tiveram no entanto consequ ncias adversas e imprevis veis como foi o emergir de problemas ambientais com repercuss es escala regional e global Os efeitos da acidifica o dos ecossistemas e dos n veis de ozono superficial s o dois exemplos que ilustram bem a verdadeira e actual dimens o dos problemas de polui o atmosf rica Com a tomada de consci ncia da natureza transfonteiri a da polui o do ar foi amplamente reconhecido que o controlo e a minimiza o dos seus efeitos exige uma ac o coordenada internacionalmente A prioridade dos v rios governos nacionais e de algumas organiza es internacionais com responsabilidades no controlo da qualidade do ar tem incidido sobre o controlo das emiss es de compostos de enxofre de xidos de azoto e de outros compostos precursores do ozono troposf rico ou seja o controlo das emiss es dos poluentes prim rios Ao n vel do Continente Europeu a consecu o destes objectivos est a ser assegurada fundamentalmente pela Un
336. ivamente A gama do quartil a diferen a entre o percentil 75 e o percentil 25 M dia STE Mediana Gama do Quartil Diurno Nocturno Diurno Nocturno N pontos 2528 994 2528 994 R s cm Experimental 1 23 044 1 05 049 0 72 1 13 0 71 1 00 Saal Modelado 1 56 041 0 51 063 1 07 1 52 0 06 60 Va cm s Experimental 0 76 0086 0 60 011 0 68 52 0 53 42 Modelado 0 66 0085 0 76 014 0 56 44 0 67 51 N pontos 335 209 335 209 R sem Baldios Experimental 1 59 14 5 14 29 0 78 1 71 3 52 7 25 ie Modelado 2 29 21 1 81 17 1 24 2 61 0 54 2 37 Va cm s Pancas Experimental 0 70 026 0 33 15 0 59 53 0 23 35 Modelado 0 34 016 0 38 016 0 28 24 0 35 37 223 Capitulo 6 Va Simulado cm s 1 Vg Simulado cm s Va Simulado cm s 4 0 S Inverno 95 per odo diurno 3 5 00 05 10 15 20 25 30 35 40 Va Experimental cm s 7 4 0 35 S Ver o 95 per odo diurno 00 05 10 15 20 25 30 35 40 Va Experimental cm s t 4 0 35 S Verao 97 periodo diurno 00 05 10 15 20 25 30 35 40 Va Experimental cm s A Va Simulado cm s i Va Simulado cm s a Va Simulado cm s 4 0 S Inverno 95 per odo nocturno 3 5 0 0 05 10 15 20 25 30 35 40 Va Experimental cm s ty 4 0 S Ver o 95 per odo nocturno 0 0 05 10 15 2
337. iza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 1987 Meyers e Baldocchi 1988 entre outros mas ao mesmo tempo s o mais dif ceis de implementar U S EPA 1994 apresenta uma descri o integrada dos tr s m dulos que acab mos de destacar Uma outra aplica o importante da analogia de resist ncias s o os m todos de infer ncia Matt e Myers 1993 Brook et al 1997 Estes t m sido frequentemente utilizados na determina o de estimativas cont nuas de velocidades de deposi o seca em alguns locais espec ficos da rede nacional de deposi o seca dos EUA CASTnet Wesely e Hicks 2000 Esta aproxima o requer medi es locais de concentra es ambiente observa es das condi es de superf cie e registos convencionais das condi es meteorol gicas Clarke et al 1997 Hicks et al 1987 No continente europeu os modelos de infer ncia tamb m t m sido conjugados com modelos de transporte a longas dist ncias na cartografia da deposi o seca da forma como est ilustrado na figura 5 3 Pul et al 1993 Exemplo deste facto a incorpora o do modelo de deposi o de componentes acidificantes EDACS e do modelo emp rico de deposi o cida holand s DEADM Dutch Empirical Acid Deposition Model em modelos de transporte a longa dist ncia Erisman e Draaijers 1995 Neste caso as concentra es s o estimadas a partir do modelos de transporte a longas dist ncias e V calculado a p
338. l Meteorology Society 106 599 620 Galbally I E e Roy C R 1981 Ozone e nitrogen oxides in the southern Hemisphere troposphere Em Proceedings of the Quadrennial Ozone Symposium Boulder Colorado August 1980 431 438 Galbally I E 1971 Ozone profiles and ozone fluxes in the atmospheric surface layer Quarterly Journal Royal Meteorology Society 97 18 29 Galbally I E Miller A J Hoy R D Ahmet S Joynt R C e Attwood D 1986 Surface ozone at rural sites in the Latrobe Valley and Cape Grim Australia Atmospheric Environment 20 2403 2422 Galbally I E 1989 Factors controlling NOx Emissions from Soils Em Exchange of Trace Gases between Terrestrial Ecosystems and the Atmosphere Eds M O Andreae e D S Schimel pp 23 37 John Wiley amp Sons U K Galmarini S 1997 Turbulent Transport of nitrogen oxides in the atmospheric boundary layer University of Utrecht Holland Galmarini S Vila Guerau de Arellano J e Duynkerke P G 1997b Scaling the turbulent transport of chemical compounds in the surface layer under neutral and stratified conditions Quarterly Journal Royal Meteorology Society 123 223 242 Galmarini S Vila Guerau de Arellano J e Duyzer J 1997a Fluxes of chemically reactive species inferred from mean concentration measurements Atmospheric Environment 31 15 2371 2374 Gao W e Wesely M L 1994 Numerical modeling of the turbulent fluxes of chemically reactive trace gases in the
339. l gica substancial Em conson ncia com o que descrevemos na sec o 3 3 e em conformidade com as principais determina es extra das de estudos de deposi o seca de ozono Leuning et al 1979 Wesely 1983 Gao et Wesely 1995 Cieslik e Labatut 1997 etc durante as horas solares com os estomas normalmente abertos as mol culas de ozono difundem se atrav s destes orif cios das folhas e reagem rapidamente no interior da cavidade estom tica noite com os estomas fechados ou quando a vegeta o est biologicamente inactiva a quantidade depositada de ozono n o pode ser ignorada mas consideravelmente inferior Neste ltimo cen rio a deposi o pode resultar da interac o qu mica das mol culas de ozono com os mais variados elementos da superf cie qualquer que seja o estado em que se encontrem Turner et al 1973 Galbally e Roy 1980 Pul e Jacobs 1994 A varia o sazonal dos valores de R observados em Sarrazola em 1995 apresentam tamb m uma excelente correla o com a presum vel curva evolutiva das taxas de actividade biol gica da vegeta o ao longo do seu ciclo de crescimento anual Entre Fevereiro e Abril a vegeta o encontrava se num per odo de elevada actividade fisiol gica enquanto que a partir de meados de Junho sensivelmente a vegeta o entrou em fase de decl nio assistindo se portanto a um decr scimo acentuado das trocas gasosas entre esta e a atmosfera A partir de meados de Julho e
340. l anal gico A utiliza o destas sa das oferece algumas vantagens em termos pr ticos mas tem a desvantagem de n o permitirem uma frequ ncia de aquisi o equivalente ao tempo de resposta do aparelho A transmiss o do sinal atrav s das sa das DAC efectuada a uma frequ ncia de 5 Hz para o CO enquanto para o H O duas das cinco leituras em cada segundo perdem se Se para o CO a aquisi o do sinal atrav s destas sa das uma op o v lida na medi o de fluxos de H O pode representar uma importante limita o LI COR 1996 Apesar de partida este aparelho reunir as especifica es t cnicas necess rias para ser usado na medi o de fluxos pela t cnica da correla o turbulenta a sua utiliza o para esse efeito est rodeada de certos requisitos t cnicos que n o v m especificados no manual do utilizador A figura 6 5 ilustra o modo como o LI 6262 foi integrado no sistema MEDFLUX Em tra os gerais o ar 133 Capitulo 6 atmosf rico foi conduzido at c lula da amostra do analisador por ac o de uma bomba rotativa colocada no fim da linha de amostragem O caudal de amostragem foi mantido a sensivelmente 8 1 min o m ximo que o aparelho permite de 10 1 min de modo a assegurar um escoamento turbulento ao longo de toda a linha de amostragem reduzindo portanto a atenua o das elevadas frequ ncias do sinal A c lula de refer ncia foi purgada em cont nuo por uma corrente gasosa
341. l da superf cie adaptado de RGAR 1997 107 Capitulo 5 Para a descri o matem tica destes processos de transfer ncia bidireccional apareceu o conceito de ponto de compensa o Este ponto define o valor de concentra o ao n vel da superf cie para a qual as taxas de emiss o igualam as taxas de deposi o e portanto a transfer ncia se anula Assim se a concentra o atmosf rica for superior concentra o do ponto de compensa o o constituinte gasoso depositado Na situa o oposta a esp cie gasosa emitida pela superf cie Esta aproxima o envolvendo o conceito de ponto de compensa o tem sido usada com maior frequ ncia na avalia o dos padr es de transfer ncia da am nia observados em alguns estudos experimentais Sutton e Fowler 1993 Sutton et al 1994 Plantaz 1998 Muito recentemente este conceito foi incorporado pela primeira vez num modelo de deposi o atmosf rica para estimar os fluxos de superf cie de am nia Smith et al 2000 Relativamente ao NOx Duyzer et al 1995 introduziram tamb m o conceito de ponto de compensa o numa parametriza o de modo a modelar a natureza bidireccional dos fluxos de NO em algumas can pias em resultado do mecanismo reactivo descrito anteriormente Walton et al 1997 Conv m real ar todavia que embora o conceito de velocidade de deposi o seca n o deva ser generalizado para subst ncias que sejam emitidas pela superf cie ou p
342. l vertical de concentra o fosse medido com elevado rigor e precis o Para tal tivemos em considera o dois importantes aspectos o primeiro prende se com a capacidade e a sensibilidade de resposta do instrumento de medi o o segundo com a influ ncia da varia o temporal e implicitamente a varia o espacial dos n veis atmosf ricos destas esp cies gasosas na medi o do gradiente Na determina o correcta do gradiente de concentra o imprescind vel que os valores de concentra o estejam bem acima do limite de detec o dos aparelhos usados Deste modo tendo por base as especifica es t cnicas dos instrumentos de medi o rejeitamos os fluxos de SO derivados de concentra es inferiores a 0 5 ug m e os fluxos de NO e NO referentes a per odos em que os valores de concentra o destes poluentes s o inferiores a 0 2 ug m Relativamente ao SO o limite inicialmente adoptado foi posteriormente incrementado para 3 ug m de modo a assegurar uma avalia o mais correcta dos mecanismos de deposi o seca deste poluente com base 169 Capitulo 6 na aproxima o da analogia de resist ncias Na verdade ainda que no come o parecesse razo vel excluir apenas os per odos respeitantes a concentra es inferiores a aproximadamente tr s vezes o limite de detec o do aparelho verificamos que quando as concentra es de SO s o inferiores a 3 ug m os fluxos exibem uma varia o aleat ria de
343. laneta Contrariamente anterior a camada superficial principalmente 37 Capitulo 3 influenciada pelos processos que ocorrem na interface atmosfera superficie sendo praticamente insens vel rota o da Terra Quando em equil brio os fluxos verticais de energia e de massa que se observam nesta camada n o apresentam varia es verticais superiores a 10 sendo por esta raz o tamb m comummente denominada por Camada de Fluxo Constante Oke 1987 a b Il Regi o do balan o geostr fico Atmosfera livre Camada Limite Turbulenta z Direc o do Escoamento Zi Il Regi o de transi o Camada de Camada Limite Ekman Z lt lt 2 x Regi o de constante tens o de corte Camada log linear Neutral Varios Camada limite 1 a D0 aa metros da atmosfera C da Turala Subcamada logar tmica CE S g 3 D D aa E OO UA Camada superficial UDO da atmosfera NY Subcamada din mica Escoamento z 7 o Laminar 29 25 Sub camada viscosa ou laminar Perfil Vertical Perfil Vertical Perfil Vertical Ri d Eecoamente doFluxo da Difusivdade da Propriedade Figura 3 3 a Estrutura da camada limite da atmosfera b Desenvolvimento da camada limite e varia o vertical da natureza de transporte vertical na camada superficial Oke 1987 Dentro da camada superficial poss vel discernir ainda mais duas subcamadas distintas em rela
344. lation and profile flux measurements Journal of Geophysical Research 90 2111 2118 Dunfield P F e Knowles R 1998 Organic matter heterotrophic activity and NO consumption in soils Global Change Biology 4 199 207 Dutaur L Cieslik S Carrara A e Lopez A 1999 The importance of stationarity in the determination of deposition fluxes Em Proceedings of Eurotrac Symposium 98 Eds P M Borrel e P Borrel pp 171 176 WITpress Southampton Duyzer J e Fowler D 1994 Modelling land atmosphere exchange of gaseous oxides of nitrogen in Europe Tellus 46B 353 372 Duyzer J H 1994 Deposition of ozone and nitrogen dioxide to european forest IMW TNO Report R94 060 Duyzer J H Meyer G M e van Aalast R M 1983 Measurement of dry deposition velocities of NO NO and O and the influence of chemical reactions Atmospheric Environment 17 10 2117 2120 Duyzer J H Walton S Gallagher M e Pilegaard K 1995 A multilayer model to describe the above and below canopy exchange of NOx and O with forests Em Dry deposition of Ozone and Nitrogen Oxides over Europe Vol 2 TNO Report TNO MW R 95 148 Duyzer J 1992 Modelling dry deposition of nitrogen oxides Em Proceedings Workshop on Deposition 3 6 November 1992 G teborg Sweden Duyzer J 1995 Dry deposition of nitrogen compounds to semi natural ecosystems PhD Thesis University of Utrecht Holanda Dyer A J 1974 A review of flux profile relationsh
345. lenta eddy correlation determina o fluxo vertical de um escalar atrav s de um plano horizontal por unidade de rea e durante um determinado per odo de tempo atrav s da quantifica o experimental do termo de covari ncia entre a componente vertical da velocidade do vento w e a quantidade escalar S Baldocchi et al 1988 Verma 1990 F us ws ws Eq 4 9 A determina o do termo de covari ncia w s requer registos simult neos rigorosos e suficientemente longos de w t e s t de tal modo que a m dia temporal convirja em termos estat sticos para a m dia de um ensemble A equa o 4 9 tem sido aplicada com sucesso em medi es de fluxo de quantidade de movimento T calor sens vel H vapor de gua e alguns poluentes atmosf ricos F T p wu Eq 4 9a H pe wT Eq 4 9b Faro A w q Eq 4 9c F wc Eq 4 9d onde u T g e c s o a velocidade longitudinal do vento a temperatura a humidade absoluta e a concentra o do poluente respectivamente Al m da medi o de fluxos a medi o directa da turbul ncia atmosf rica permite determinar alguns par metros importantes como a velocidade de fric o u e o comprimento de Monin Obukhov L 78 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos u w Eq 4 10 i Eq 4 11 k g wT A velocidade de fric o fornece nos informa o sobre a turbul ncia mec nica valores baixos de u indicam um pequ
346. leo e de carv o Dentro deste tipo de fontes destacam se as refinarias as centrais termoel ctricas as metalurgias do cobre o aquecimento dom stico e o tr fico autom vel Charlson et al 1994 Benkovitz et al 1996 O restante resulta de emiss es naturais como a actividade vulc nica e de transforma es qu micas na atmosfera como por exemplo a oxida o de compostos reduzidos de enxofre sulfureto de dimetilo DMS sulfureto de carbonilo COS cido sulfidrico H5S etc de origem essencialmente biog nica Aneja 1990 Bates et al 1992 Esta oxida o levada a cabo por radicais hidr xilo OH durante o per odo diurno e de radicais nitrato NO durante a noite Pham et al 1995 Na atmosfera o SO pode sofrer uma degrada o oxidativa em fase gasosa fase l quida e superf cie de s lidos A principal reac o de oxida o do SO em fase gasosa envolve a sua convers o em cido sulf rico H2SO4 ap s reac o com o radical hidr xilo O H SO gasoso pode a posteriori sofrer uma nuclea o homog nea com o vapor de gua e possivelmente com outras subst ncias como a am nia dando origem a aeross is de sulfato Warneck 2000 A oxida o em fase aquosa um processo muito mais complexo e ocorre quando as mol culas de SO interagem com o nevoeiro nuvens ou com as got culas de chuva bem como com aeross is higrosc picos O resultado desta interac o a forma o inicial de cido sulf
347. lguns estudos sugerem que as plantas expostas a elevadas concentra es de SO sofrem um retardamento no seu crescimento com altera es da sua morfologia fun es fisiol gicas e uma acelera o do processo de senesc ncia Lendzian e Unsworth 1983 outros autores referem que as plantas podem usar uma grande parte do SO absorvido na s ntese de compostos de enxofre necess rios para o seu crescimento e desenvolvimento principalmente quando outras fontes de enxofre s o pouco abundantes Rennenberg 1984 DeKok 1990 Conv m salientar todavia que estas rela es causais carecem todavia de maior evid ncia experimental dado que a hip tese de surgirem apenas em resultado do efeito da polui o do ar circunstancial Estes efeitos dependem n o somente das concentra es e do tempo de exposi o mas tamb m de uma s rie de factores gen ticos ambientais e qu micos que determinam a resposta da vegeta o O estudo destas rela es causais em condi es controladas s o importantes mas n o produzem resultados totalmente esclarecedores porque geralmente restringem se ao estudo da ac o isolada de um ou dois poluentes Os estudos laboratoriais que contemplam a ac o conjunta de mais do que um poluente demonstram que estes podem apresentar algumas sinergias suscept veis de incrementar consideravelmente o impacte que resultaria da ac o individual de cada um deles Runeckles 1986 Efeitos na Sa de Humana Os efei
348. liza o dos resultados obtidos com estes m todos de superf cie para a rea natural envolvente encerra incertezas significativas Foi no sentido de ultrapassar este problema inerente aos m todos de superf cie que come aram a emergir novas metodologias nomeadamente os m todos micrometeorol gicos com os quais o fluxo vertical de uma determinada subst ncia medido a uma dada altura acima da superf cie Estes m todos micrometeorol gicos ou aerodin micos de medi o de fluxos de esp cies qu micas s o tamb m fundamentados numa longa hist ria de investiga o meteorol gica Dentro desta classe os m todos mais amplamente estudados e implementados envolvem medi es de gradientes verticais m dios m todo do gradiente ou a medi o de flutua es turbulentas correla o turbulenta ou eddy correlation de propriedades do escoamento e do flu do em plataformas fixas e m veis Os m todos do gradiente existem h mais de 80 anos estando a sua g nese associada aos estudos iniciais sobre as propriedades do vento e dos perfis de temperatura junto superf cie Wesely et al 1989 A correla o turbulenta tamb m come ou a ser explorada durante o mesmo per odo tendo sido Scrase o primeiro autor a demonstrar que a correla o turbulenta podia ser implementada como t cnica experimental embora tenha dado grande nfase dificuldade inerente a essa tarefa Wesely et al 1989a Posteriormente na Austr lia Swinba
349. lizadas em 1997 Nos gr ficos referentes aos ciclos m dios di rios o eixo das abcissas corresponde ao tempo universal UTC Universal Time Coordinate e o eixo das ordenadas representa a m dia H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as 0 e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de medi o 188 Figura 6 34 Varia o temporal da concentra o e dos fluxos de deposi o seca de ozono prevalecente em Sarrazola durante o ano alguns meses de 1995 e de 1997 Nos gr ficos referentes aos ciclos m dios di rios o eixo das abcissas corresponde ao tempo universal UTC Universal Time Coordinate e o eixo das ordenadas representa a m dia H15 dos valores correspondentes a cada per odo de 15 minutos entre as O e as 24 horas do ciclo di rio registados ao longo de cada m s de MediGdO es eceseescseesecseesesecesesecuevsecsecsevsecaesesecsaesecsevsccssesececeaseecnevseeneeaesaes 189 Figura 6 35 Varia o temporal da velocidade de deposi o seca Va da resist ncia atmosf rica Ra Rp e da resist ncia de superf cie R prevalecente em Sarrazola durante alguns meses de 1995 e de 1997 i 193 Figura 6 36 Varia o di ria m dia dos par metros de deposi o seca de ozono prevalecente em cada uma das campanhas experimentais de campo levadas a cabo no monte dos Baldios e na herdade de Pancas 194 Figura 6 37 Resist n
350. lizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais e a escolha aplica o e avalia o de uma s rie de crit rios restritivos de modo a eliminar os registos associados quer a falhas instrumentais quer a condi es que n o satisfa am os requisitos te ricos de aplicabilidade dos m todos micrometeorol gicos descritos no cap tulo 4 e e finalmente a aplica o de testes de diagn stico de avalia o de qualidade dos dados tais como a determina o do termo residual do balan o de energia da superf cie e a compara o dos valores experimentais de desvios padr o adimensionais com os valores estimados por formula es emp ricas existentes Alguns destes itens j foram explorados nas sec es anteriores enquanto outros ser o objecto de discuss o a seguir 6 2 1 Estudo de Intercompara o Durante as duas primeiras semanas de Maio de 1997 foi levada a cabo nos arredores de Madrid uma campanha experimental de campo de intercompara o com o objectivo de avaliar o fen meno de transfer ncia de poluentes atmosf ricos usando para o efeito diferentes sistemas e metodologias de medi o Este exerc cio foi muito prof cuo como teste de verifica o da integridade precis o rigor e validade dos dados experimentais obtidos no mbito deste trabalho de doutoramento Este evento consistiu na medi o em paralelo de vari veis meteorol gicas concentra es e fluxos verticais por 4 grupos de i
351. lizados no mbito desta investiga o A organiza o de todo o trabalho experimental esteve sujeita a condicionalismos que nos for aram a fazer desvios mais ou menos significativos em rela o ao plano de trabalho inicialmente previsto Principalmente no que concerne segunda fase a estrat gia inicialmente delineada previa a realiza o de pelo menos duas campanhas experimentais em cada local de estudo em dois per odos diferentes de modo a avaliar a varia o sazonal dos par metros de deposi o dos diferentes gases Importa portanto sublinhar que a organiza o do trabalho experimental n o foi a desejada mas sim a poss vel O quadro 6 1 sumaria a informa o que foi recolhida na primeira fase do estudo e em cada campanha experimental da segunda etapa Al m dos fluxos verticais dos poluentes e constituintes gasosos j citados procedeu se ainda monitora o de transfer ncia de energia e de uma s rie de vari veis meteorol gicas como a temperatura humidade relativa radia o global balan o de radia o quantidade de precipita o e o perfil de temperatura do solo Estas vari veis ambientais assumem um papel muito importante em estudos de transfer ncia de massa ou de energia dado que possibilitam o estabelecimento de rela es causais podendo tamb m ser necess rias para calcular alguns par metros relevantes De um modo geral o sistema de medi o funcionou relativamente bem durante a maior parte do te
352. locados sobre a superf cie deixando se expostos s condi es ambientais durante um determinado per odo de tempo Os valores obtidos com estas metodologias s o no entanto pouco representativos dos Capitulo 4 valores caracteristicos da superficie principalmente quando esta esta isenta de humidade Apesar de ser sobejamente reconhecido que estes aparelhos raramente medem uma taxa de evapora o representativa da vizinhan a da superf cie estas unidades s o ainda usadas na maior parte dos sistemas de observa o meteorol gica Mais tarde a partir dos anos trinta com o desenvolvimento do lis metro de pesagem houve um progresso consider vel na medi o das taxas evapora o dado que este aparelho mede a taxa de perda de gua de uma amostra isolada da superf cie de interesse Estes aparelhos s o bastante mais rigorosos que os anteriores e continuam a ser amplamente usados como unidades padr o de evapora o pela comunidade cient fica agr cola este tipo de sistemas que est na origem do desenvolvimento dos primeiros sistemas de medi o como as caixas e as superf cies colectoras usadas na determina o experimental da transfer ncia vertical de gases e part culas respectivamente Apesar da longa hist ria subjacente ao desenvolvimento destas metodologias torna se hoje claro que estas s o inerentemente limitadas por alterarem o ambiente local e portanto o padr o de transfer ncia seca Isto significa que a genera
353. logical Society 101 543 550 Grantz D A 1990 Plant response to atmospheric humidity Plant Cell and Environment 13 667 679 Grantz D A Zhang X J Massman W J Hartog G den Neumann H H e Pederson J R 1995 Effects of stomatal conductance and surface wetness on ozone deposition in field grown grape Atmospheric Environment 29 21 3189 3198 Gravenhorst G e Bottger A 1982 Field measurements of NO and NO fluxes to and from the ground Em Acid Deposition Eds S Beilke e A J Elshout pp 172 184 D Reidel Dordrecht Grosjean D e Harrison J 1985 Response of Chemiluminescence NOx analysers and ultraviolet ozone analysers to organic air pollutants Environmental Science Technology 19 862 865 Gisten H Ernest N Heinrich G 1991 Continuous eddy flux measurements of ozone over agricultural land Em Air Pollution Research Report 39 Proc COST 611 BIATEX Meeting Delf October 1991 Gisten H Heinrich G M nnich E Sprung D Weppner J Ramadan A B Ezz El Din M R M Ahmed D M e Hassan G K Y 1996 On line measurements of ozone surface fluxes Part II Surface Level ozone fluxes onto the Sahara Desert Atmospheric Environment 30 911 918 Gisten H Heinrich G Schmidt R W H Schurath U 1992 A novel ozone sensor for direct eddy flux measurements Journal of Atmospheric Chemistry 14 73 84 G sten H e Heinrich G 1996 On line measurements of ozone surface fluxes Part I Methodology an
354. ltura de medi o observa o e a superf cie Esta ltima 247 Capitulo 6 quest o motivou uma incurs o profunda por este dominio cujos principais resultados se apresentam na sec o que se segue 6 6 2 Influ ncia das Reac es Qu micas nos Fluxos Verticais de NO e NO Com o prop sito de averiguar o efeito das reac es qu micas na diverg ncia dos fluxos de NO e NO e vermos at que ponto a emiss o de NO resulta do facto de a atmosfera actuar preferencialmente como fonte ou sorvedouro deste poluente algures entre o ponto de medi o e a superf cie as taxas de transfer ncia destas esp cies qu micas foram estimadas pela aplica o de metodologias cujos pressupostos te ricos foram descritos no cap tulo 4 Estas metodologias contemplam apenas o efeito das reac es do ciclo de Leigthon ou seja as reac es que envolvem a triade NO NO e O vide sec o 4 2 4 o que representa uma simplifica o muito grosseira do problema N o obstante como apenas disp nhamos de informa o experimental respeitante a estas tr s esp cies qu micas n o foi poss vel estender o estudo a outras esp cies que interv m na qu mica r pida dos xidos de azoto Num primeiro exerc cio aplicamos o procedimento designado por factor de correc o FC desenvolvido por Duyzer Duyzer 1995 este procedimento estabelece de uma forma bastante simples uma rela o entre os fluxos de superf cie e os estimados pela teoria cl
355. lui o atmosf rica Apesar de nessa poca estar mais sensibilizado para outras reas do mbito das ci ncias do ambiente era certamente dif cil resistir a t o pertinente e interessante desafio Por um lado porque a polui o atmosf rica uma disciplina que tem vindo progressivamente a ocupar um lugar de destaque no seio da comunidade cient fica est ncias pol ticas e sociedade em geral e por outro porque era muito gratificante e honroso desenvolver um estudo sobre deposi o de poluentes gasosos integrado numa equipa de investiga o de m rito reconhecido em Portugal e no estrangeiro Esta motiva o inicial foi bastante importante para ultrapassar as dificuldades e as m ltiplas vicissitudes com as quais me fui deparando ao longo da execu o deste trabalho de investiga o N o obstante apesar de todos os reveses que surgiram e de nem sempre ter sido f cil corresponder a todas as exig ncias subjacentes a uma investiga o desta natureza considero que desenvolvemos um trabalho cientificamente v lido e de grande utilidade para a prossecu o das medidas que visam a melhoria da qualidade do ar e a protec o dos ecossistemas em geral Importa agora que os modeladores tenham num futuro pr ximo em considera o estes valores experimentais ao inv s de usarem par metros que na maior parte dos casos n o se adequam realidade geogr fica desta regi o Apesar da conclus o desta disserta o me ter causado uma espec
356. luxos de deposi o terem prevalecido nuns per odos e os fluxos de emiss o noutros o comportamento bidireccional do fen meno foi uma caracter stica comum a todos os per odos de medi o Sarrazola Jan Fev Sarrazola Ago 500 SSPNNWWAR aono SSo00065060 N de Medi es N de Medi es o Classes Fluxo de NO ug m s Classes Fluxo de NO ug m s Baldios Mar Abr Baldios Jun Jul 300 f 275 p DBO a a E S a erraram eeereeeeereereertte es 225 f a 200 n Q 175 rs amp 150 2 B 125p 8 100k S005 eo seemed EA 8 ie e 8 150 gt Sp gt 75 o Classes Fluxo de NO ug m s Classes Fluxo de NO ug m s Pancas 125 100 3 9 75 pe 2 o S 50 O oii EE Figura 6 53 Distribui o de frequ ncias dos fluxos zZ a i de NO obtidos em cada um dos locais de estudo Os dados de fluxos foram distribu dos em 28 classes com uma amplitude de 0 02 ug m s Classes Fluxo de NO ug m s 243
357. m a valida o da hip tese de fluxo constante Deste modo para assegurarmos a avalia o do fen meno de transfer ncia seca a partir de uma s rie de medi es o mais isenta poss vel de erros desenvolvemos um filtro de selec o de dados para cada um dos poluentes atmosf ricos estudados neste trabalho Os filtros s o constituidos por um conjunto de crit rios restritivos capazes de eliminar preferencialmente os registos experimentais recolhidos em condi es desfavor veis ao estudo da transfer ncia vertical de ozono di xido de enxofre e xidos de azoto na interface atmosfera superficie Basicamente a aplica o dos filtros de selec o visa a elimina o de dados de fluxos associados a per odos em que se registaram condi es meteorol gicas desfavor veis medi o rigorosa de fluxos e de perfis verticais de concentra o sempre que a an lise dos fluxos em termos de analogia de resist ncias gera resultados de interpreta o dificil ou amb gua e quando 166 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais se detectam valores ilegais de vari veis relevantes Consideram se valores ilegais os dados de uma vari vel que s o literalmente imposs veis de ocorrer tendo em linha de conta o fen meno em observa o Os crit rios restritivos que constituem os filtros de selec o desenvolvidos para este estudo encontram se li
358. m como a inclus o de novas unidades de medi o tornaram o sistema muito mais robusto est vel e sofisticado sobre esta vers o final do sistema aqui designada por sistema MEDFLUX que nos vamos debru ar As principais caracter sticas da configura o do sistema de monitora o na sua vers o inicial s o descritas em Pio e Feliciano 1996 ou em Pio et al 2000 Basicamente o sistema MEDFLUX representado esquematicamente na figura 6 2 uma estrutura f sica funcional constitu da por uma s rie de sensores comercialmente dispon veis e um conjunto de outros elementos electr nicos que no seu todo permitem avaliar quantitativamente a transfer ncia de energia calor sens vel e calor latente e de fluxos verticais de ozono di xido de carbono e vapor de gua pelo m todo da correla o turbulenta proporcionando ainda a determina o dos fluxos de di xido de enxofre xido n trico e di xido de azoto atrav s da medi o do perfil vertical de concentra o destas esp cies qu micas A obten o dos fluxos por estas duas t cnicas faz se a partir de um anem metro ultra s nico tridimensional posicionado no topo de um mastro de 5 metros de altura acoplado a sensores que registam as flutua es de elevada frequ ncia e a instrumentos que respondem de forma mais lenta concentra o dos constituintes ou dos poluentes em quest o Estes sensores qu micos operam no interior de caixas de alum nio estanques e
359. m ficheiro ASCII gradient csv Este programa possibilita a visualiza o gr fica de vari veis armazenadas em base de dados de uma forma r pida e simples O utilizador selecciona a vari vel e o per odo de tempo que pretende ver graficado O programa disp e de outras particularidades com grande interesse pr tico 144 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Na figura 6 9 est o representados os valores estimados para um per odo de 24 horas que conduziram maximiza o dos fluxos dos tr s constituintes Verifica se que o valor do tempo de atraso 0 1 n o produz diferen as muito significativas no c lculo dos fluxos mas demonstra claramente o qu o importante a aplica o desta correc o A an lise que aqui se apresenta foi verificada para diferentes per odos tendo se obtido em todos os casos valores sempre muito coerentes para o ozono entre 0 4 e 0 45 segundos enquanto para o CO e H20 os valores foram de 1 7 e 1 8 segundos respectivamente Embora o CO e o HO sejam amostrados pelo mesmo sistema a natureza el ctrica das mol culas de H O faz com que este constituinte apresente maiores tempos de atraso Moncrieff et al 1997 100 4 ozono o 9814 E 8 E 967 Q 0 4 4 se 92 4 90 00 01 02 03 04 05 06 07 08 0 9 Tempo de atraso s 100 4 co 98 4 o E E 96 E Q 944 17 e 92 90 4 88 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 Tempo
360. ma de equa es diferenciais S kO NO J NO dz NO2 a J NO k0 NO a J NO k O NO 03 _ kuz 0c do dz i NO NO O Ci Para ultrapassar as dificuldades inerentes s metodologias anteriores Duyzer derivou e testou um procedimento de correc o a aplicar directamente ao fluxo vertical estimado pela teoria cl ssica do gradiente Duyzer 1995 Este m todo simples rapidamente implementado mas considera que no n vel mais elevado de medi o as tr s esp cies est o em equil brio fotoestacion rio e que a varia o do fluxo com a altura descrita por uma fun o logar tmica Segundo o autor esta correc o deve ser aplicada apenas em situa es que envolvam medi es 91 Capitulo 4 abaixo dos 4 metros de altura e a magnitude dos fluxos seja da mesma ordem da dos valores que serviram para testar este procedimento de correc o traduzido matematicamente por 4 OF Zi F C Fa oe F a eh n Eq 4 30 zl 1 Ano2 5T ku te vo Fos O Bule Daat Ayo Los sendo Fy o fluxo de superficie e F o fluxo vertical obtido sem ter em considera o o efeito das reac es qu micas ou seja pela teoria cl ssica do gradiente As metodologias dispon veis constituem uma importante ferramenta quer no c lculo de estimativas de fluxos de superf cie quer na interpreta o das medi es do gradiente de concentra o Os resultados de estudos experimentais
361. mandos s o executados de hora a hora permitindo assim uma verifica o hor ria dos par metros de funcionamento do instrumento Este programa possibilita a leitura dos canais anal gicos da interface E S DT23 Este programa apresenta uma interface gr fica muito amiga do utilizador O intervalo de medi o o per odo m dio os coeficientes de calibra o que relacionam a sa da em Volts com as unidades de medi o s o facilmente introduzidos para cada tipo de sensor Os par metros de entrada s o armazenados no ficheiro adio par e os de sa da s o guardados num ficheiro de texto denominado admeas csv O Gradient controla a medi o dos perfis de concentra o de SO NO e NO Inicialmente l o ficheiro de entrada designado por gradient set para depois controlar a comuta o das electrov lvulas de acordo com os par metros introduzidos pelo utilizador No essencial os par metros definidos estabelecem o n mero de amostragens em cada n vel de medi o durante o per odo m dio e o modo como esta se deve processar A amostragem em cada n vel caracterizada por um per odo inicial de estabiliza o durante o qual o sistema n o regista os valores que est o a ser medidos pelos analisadores e por um per odo de medi o propriamente dito Uma vez por dia as v lvulas s o comutadas para uma posi o de forma a conduzir ar zero isento de SO e NOx at aos sistemas de medi o Os dados de sa da s o armazenados nu
362. mantiveram acima das concentra es atmosf ricas durante a maior parte do tempo Em Sarrazola foram mesmo sistematicamente superiores s concentra es atmosf ricas Este registo consent neo com o estado actual de conhecimento o qual estabelece que os pontos de compensa o s o normalmente superiores aos valores de concentra o atmosf rica de NO podendo variar entre 1 a 1500 ppbv Johansson e Galbally 1984 Johansson e Granat 1984 Remde et al 1989 Baumgartner e Conrad 1992 Kim et al 1994 Dunfield e Knowles 1998 Note se que o facto de as concentra es do ponto de compensa o serem superiores aos n veis atmosf ricos n o significa que o poluente n o tenha sido removido pela superf cie indica apenas que nesse local os processos de produ o emiss o de NO ao n vel da superf cie foram mais efectivos do que os mecanismos de remo o 237 Capitulo 6 Tendo em considera o a descri o exarada na sec o 3 4 sobre os processos de produ o emiss o de NO pelas superf cies a emiss o pode ser vista essencialmente como a perda desta esp cie qu mica durante os processos de oxida o do NH a NO nitrifica o e de redu o qu mica do NO a N desnitrifica o Firestone et al 1979 Johansson e Galbally 1984 Estes dois processos dependem essencialmente do tipo de solo da temperatura do solo do teor de gua do solo da quantidade de mat ria org nica do solo do teor de azoto mineral
363. mas como ocorre em cont nuo ao longo do tempo as doses fornecidas superf cie s o bastante significativas Deste modo a compreens o dos mecanismos que regulam a deposi o seca tem uma import ncia crucial em toda esta estrat gia de controlo de qualidade do ar O elevado grau de desenvolvimento apresentado pelas actuais metodologias experimentais tem contribu do de forma consider vel para a compreens o do processo de deposi o seca Pre mbulo Todavia a quantifica o de fluxos de massa resultantes deste processo uma tarefa bastante complexa e as estimativas actuais apresentam incertezas elevadas superiores s inerentes aos processos de deposi o h mida rain out e wash out Al m disso sendo este processo influenciado por mecanismos ambientais fortemente vari veis no espa o e no tempo a generaliza o dos resultados de estudos experimentais levados a cabo em pa ses de maior latitude Norte da Am rica e Norte da Europa para regi es mais a Sul com condi es ambientais completamente diferentes incrementa consideravelmente essas incertezas S o muitos os investigadores que advertem para a extrapola o de informa o de uma regi o para outra uma vez que o conhecimento dispon vel limitado Hicks 1985 Erisman e Wyers 1993 Brook et al 1997 De facto os factores envolvidos no processo de deposi o seca s o suficientemente complexos e suscept veis de levantar quest es de valida
364. mb m actuar como subst ncias poluentes Considera se poluente toda a subst ncia que apresenta uma concentra o suficientemente elevada suscept vel de provocar efeitos adversos mensur veis tanto no Homem como nos animais e nas plantas ou ainda num vasto conjunto de materiais da natureza Uma parte significativa dos compostos poluentes dos quais se destacam o xido n trico NO di xido de enxofre SO e os compostos org nicos vol teis COV prov m maioritariamente de emiss es gasosas geradas pelas actividades humanas ind stria autom veis aquecimento dom stico etc e processos naturais vulc es p ntanos solos etc Outros como o ozono O e em menor extens o o di xido de azoto NO resultam de interac es qu micas e fotoqu micas entre os v rios compostos presentes na atmosfera Os primeiros s o designados por poluentes prim rios denominando se os segundos por poluentes secund rios Uma vez na atmosfera estes compostos podem ser transportados para dist ncias mais ou menos longas relativamente sua fonte dependendo do tempo de perman ncia que caracteriza cada um deles medida que s o transportados pelo escoamento atmosf rico os poluentes v o interagindo quimicamente entre si at serem depositados na superf cie ora por ac o dos processos de deposi o h mida ora pelos processos de deposi o seca O ciclo de vida global dos poluentes atmosf ricos bem como as diferentes interac e
365. mbientes com concentra es atmosf ricas de NO relativamente baixas relacionaram as concentra es de ponto de compensa o com a resist ncia da superf cie deposi o de ozono com os fluxos de emiss o do solo de NO e ainda com um par metro adimensional relacionado com a estrutura da can pia Walton et al 1997a b Assim de esperar que em regi es com baixas concentra es de NO na presen a de elevadas resist ncias deposi o de ozono consequentemente de NO de emiss es proeminentes de NO e com taxas de fot lise mais acentuadas na atmosfera acima da can pia do que no seu interior seja muito prov vel que a superf cie actue como fonte de NO Numa situa o inversa a deposi o desta esp cie qu mica ser certamente o fen meno predominante 245 Capitulo 6 Tendo por base os factores que potencialmente interv m no fendmeno de transfer ncia de NO poder amos eventualmente esbo ar uma justifica o para cada uma das situa es ilustradas na figura 6 49 No entanto n o pretendendo incorrer em interpreta es com elevada probabilidade de constitu rem meras conjecturas procuraremos apenas estabelecer a rela o causal subjacente caracter stica dominante do fen meno a varia o sazonal bem marcada caracterizada por dois padr es di rios completamente distintos O padr o di rio concernente s primeiras 4 campanhas experimentais Janeiro Fevereiro Mar o e Abril traduzido pela pr
366. metriza es bem como a valida o de outras j existentes obtidas de forma id ntica ou n o Esta metodologia de desenvolvimento de parametriza es apresenta no entanto alguns pontos fracos o primeiro reside na dificuldade em obter valores de Rc rigorosos para todo o espectro de condi es ambientais o segundo resulta do facto de os valores de Rc obtidos por este processo exibirem geralmente uma dispers o significativa em resultado da sensibilidade que este par metro residual apresenta em rela o aos erros em Va Ra e Ry Este segundo aspecto particularmente relevante em condi es ambientais que dificultam a quantifica o dos processos turbulentos como em condi es atmosf ricas muito est veis 5 2 2 Principais Limita es A descri o dos fluxos de deposi o seca em termos de resist ncias tem uma aplica o quase generalizada e apresenta se como a aproxima o mais v lida de estimativa de quantidades depositadas por via seca Al m disso devido sua capacidade de quantificar a import ncia dos processos de superf cie relativamente aos processos atmosf ricos constitui uma ferramenta extremamente til na interpreta o das medi es experimentais de fluxos e na generaliza o das mesmas Todavia apesar desta sua import ncia crucial no dom nio do estudo da deposi o seca existem alguns aspectos menos positivos que devem ser ressalvados Uma primeira condi o impl cita no uso da aproxima
367. miss o da mesma ordem de grandeza as diferen as foram bastante significativas em termos de valores m dios em Sarrazola a superf cie constitui uma fonte natural de NO cuja capacidade de emitir este poluente variou entre valores da ordem das 0 010 ug NO m 1 s nos meses de Inverno e das 0 045 ug NO m s no Ver o na herdade de Pancas a transfer ncia l quida de NO num m s do per odo estival ocorreu a uma taxa m dia de 0 011 ug NO m s No monte dos Baldios a superf cie actuou sistematicamente como uma fonte de menor intensidade cujas taxas m dias de emiss o foram inferiores a 0 050 ug NO m s entre Mar o e Junho tendo se aproximado de cerca de 0 010 ug NO m s no m s de Julho 235 Capitulo 6 Sarrazola 350 300 250 8 7 200 a 3B 150 o 100 Ko o Zz 50 0 mra rm E 151 a ee ear BgToqTocqoroonrvoToNoTDONvoNTIS SUS S CO E E ESEC E EG ng CM OSS aot GNO CONS FT OON DO ae ggg see eee ose SEES cere rs ee Classes Fluxo de NO ug m s Pancas 60 50 2 40 E 5 30 o 2 o o Ss 10 0 1 ra S 2 1 Classes Fluxo de NO ugm s Baldios 600 500 8 400 re Oo 5 300 s 200 Ko S 100 Classes Fluxo de NO ug mi s1 Fi
368. mission of air pollutants in Europe Projecto Comunit rio Quantification of Pollutant Dry Deposition Fluxes over Mediterranean Type Ecosystems Projecto n ENV4 CT95 34 Projecto Comunit rio Surface Resistance Emergency Measuring projecto EV5V CT93 316 United Nations Economic Comission for Europe Radia o ultravioleta Tempo universal coordenado do ingl s universal time coordinated xvi Lista de Figuras Tabelas e Quadros Lista de Figuras Figura 1 1 Interliga o entre a transfer ncia de massa na interface atmosfera superficie e os diferentes dominios relacionados com a polui o do ar e os seus efeitos eeeeeecessesseescesscsecsseesecssecsseeseeseceaecaeeeseeseecaeeeseseeeseeeeceaeeneensens 3 Figura 1 2 Enquadramento cient fico do principal objectivo da presente investiga o cceeesceeeceseeseeeeceeeceseeeeeeeeeees 6 Figura 2 1 Ilustra o do destino e dos efeitos ambientais dos poluentes emitidos para a atmosfera 10 Figura 2 2 Etapas mais relevantes do ciclo de vida do di xido de enxofre A magnitude dos diferentes fluxos representados Gg S ano referem se a m dias anuais estimadas por Chin e Jacob 1996 para o Continente E ropeu sss hiaesscatesvacenud es seat diana fi or ara ado dores AIEA EA Glen ua EP ea sseace SRA QUA ENIO dente Dao EU Sea Dus NT on Ada RE Cadena Aes 11 Figura 2 3 Principais etapas do ciclo de vida dos xidos de azoto na troposfera 14
369. mite identificar e avaliar os principais mecanismos envolvidos neste fen meno 102 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 5 2 Descri o Matem tica da Deposi o Seca Analogia de Resist ncias 5 2 1 Aproxima o Geral Em aplica es de modela o num rica ou em estudos onde os fluxos verticais t m de ser estimados sem o uso directo de medi es de campo o fluxo de deposi o seca de um poluente gasoso definido universalmente pelo produto entre a concentra o do poluente C a uma dada altura acima da superf cie e um par metro designado por velocidade de deposi o seca Vai F V C Eq 5 1 66 66 O sinal menos foi adoptado por conven o para indicar que o fluxo vertical do poluente negativo quando o transporte do poluente se d da atmosfera para a superf cie Para a maior parte das esp cies qu micas de interesse as concentra es s o facilmente medidas com a tecnologia dispon vel Ao inv s a velocidade de deposi o seca dif cil de determinar uma vez que se trata de um par metro que depende da esp cie qu mica e de uma grande infinidade de factores meteorol gicos e de superf cie cujas rela es causais ainda n o est o totalmente esclarecidas Deste modo a estimativa correcta de fluxos de deposi o seca usando a aproxima o traduzida pela eq 5 1 implica necessariamente que Va traduza de forma rigorosa a variabilidade
370. mo os valores do par metro R determinados com base no estudo apresentado na sec o 6 4 4 A utiliza o de dados de precipita o no c lculo de Rastom eq 5 20 foi somente tomada em considera o nos per odos de 1997 uma vez que em 1994 1995 os valores de precipita o foram registados numa base di ria Como consequ ncia os valores parametrizados de Rc referentes ao per odo de medi o de 1994 95 foram portanto ligeiramente sobrestimados em termos m dios expect vel que os desvios sejam apenas significativos para aqueles per odos em que os eventos de pluviosidade ocorreram com elevada frequ ncia Depois de termos modelado os valores de Rc estes foram usados juntamente com valores de R e R na simula o dos valores de Vy Finalmente conclu mos o estudo com a 222 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre compara o entre os valores simulados e os valores experimentais de Va e Rc Esta an lise comparativa encontra se ilustrada na figura 6 48 sob a forma de uma s rie de gr ficos xy e na tabela 6 4 onde a compara o se apresenta em termos de valores m dios e de medianas de longo termo Tabela 6 4 Par metros estat sticos dos valores simulados e experimentais de Va e R estimados para duas regi es marcadamente distintas e para dois per odos diferentes do dia Dentro dos par ntesis rectos apresentam se os erros padr o e as gamas dos quartis respect
371. mosfera que prevalecem durante as condi es nocturnas juntam se aos mecanismos de 196 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono superf cie para reduzir a magnitude do processo de deposi o de ozono Queremos com isto dizer que se a influ ncia dos processos atmosf ricos no padr o sazonal e espacial do fen meno de deposi o do poluente pouco significativa em compara o com a influ ncia dos processos de superf cie a varia o di ria um resultado da conjuga o de ambos os factores A identifica o das vias de remo o das mol culas de ozono ao n vel da superf cie portanto uma tarefa imperativa para o estudo da deposi o seca deste poluente luz do conhecimento adquirido nestas ltimas d cadas e atendendo varia o di ria sazonal e espacial de R a deposi o seca de ozono parece estar de facto fortemente correlacionada com o comportamento de abertura e fecho dos estomas da vegeta o Mas al m dos resultados experimentais evidenciarem o papel nuclear dos estomas na remo o de ozono denotam tamb m clara e inequivocamente que as mol culas de ozono interagem com outros elementos da superf cie em propor es mais ou menos significativas A remo o por esta via designada n o estom tica est patente na ocorr ncia de fluxos nocturnos bem como na observa o de fluxos diurnos em per odos em que a vegeta o n o apresentava uma actividade bio
372. mover o constituinte atmosf rico na camada de ar abaixo do ponto de medi o Este fen meno particularmente frequente quando as medi es s o efectuadas muito pr ximo de fontes de emiss o dos poluentes de interesse Pegando outra vez na equa o 4 2 os erros resultantes da advec o horizontal podem ser avaliados atrav s da express o que se segue AF 2 U 08 ax dz u S ax z Eq 4 6 75 Capitulo 4 onde u e dS dx s o os valores m dios da velocidade do vento e do gradiente horizontal de Ay ES 1 concentra o entre os n veis Z zo Assim verificamos que para u 1 m s a presen a de um lt in See Poe 3 A Re gradiente horizontal na concentra o do constituinte atmosf rico de 10 ug m km origina um erro 2 ol de aproximadamente 50 em valores de fluxos da ordem das 100 ng m s obtidos a 5 metros de altura Propriedades Reactivas dos Poluentes Atmosf ricos A maior parte dos constituintes atmosf ricos s o esp cies quimicamente activas Significa isto que ap s serem emitidas para a atmosfera por qualquer processo natural ou antropog nico participam numa s rie de reac es qu micas durante a sua perman ncia nesse meio Deste modo importante termos presente que se estas transforma es ocorrem quando essas subst ncias s o transportadas ou misturadas pelo escoamento turbulento a quantidade de massa l quida transferida afectada numa propor o dependent
373. mpo Na primeira fase as falhas mais relevantes estiveram associadas medi o de fluxos de ozono durante o per odo inicial No decorrer da segunda os problemas experimentais mais importantes incidiram sobre a medi o da humidade relativa bem como da transfer ncia seca de CO e de vapor de gua durante o per odo inicial O sistema esteve sujeito a muitas outras falhas pontuais mas sem grande relev ncia em termos globais 123 Capitulo 6 Quadro 6 1 Informa o recolhida em cada um dos per odos de medi o efectuados durante o presente estudo INFORMACAO RECOLHIDA Var meteorol gicas Velocidade do vento a i E Direc o do vento E x Temperatura s nico E 1 E Temperatura rotronic O O Humidade relativa E Oo O A E Radia o global x A Balan o de radia o x x Precipita o a Grad Temperat solo x x x x x Concentr Fluxos Ozono a Di xido de carbono x x x x Vapor de gua x O Oxidos de azoto x x A Di xido de enxofre E A E cido n trico x x O O x O x x x Fluxos de Energia Calor sens vel E Calor latente Krypton x x O Calor latente LI 6262 x x x x Calor atrav s do solo x x x x x x x O E Par m de Turbul ncia Velocidad
374. mpostos com propriedades oxidantes e acidificantes tem merecido uma aten o muito especial pela sua import ncia na implementa o de estrat gias de controlo da qualidade do ar assentes no conceito de carga e n vel cr tico e ainda na avalia o de outros fen menos cujos efeitos est o directamente relacionados com a distribui o dos poluentes na atmosfera Apesar do elevado n mero de programas experimentais que t m sido levados a cabo nas ltimas d cadas as medi es proporcionam apenas uma imagem limitada do fen meno quer no espa o quer no tempo e portanto a modela o deste processo natural de remo o de poluentes apresenta se como o nico meio capaz de proporcionar o estabelecimento de rela es mais rigorosas entre as emiss es e os efeitos das mesmas nos ecossistemas na sa de p blica e no meio ambiente em geral Al m disso a modela o deste fen meno permite ainda identificar as limita es do nosso conhecimento sobre os fen menos em quest o e pode ser usada no planeamento de experi ncias de campo N o obstante a import ncia que actualmente a descri o matem tica da deposi o seca apresenta como complemento das medi es experimentais toda a investiga o que envolve a concep o o desenvolvimento e a valida o de modelos matem ticos capazes de especificar as quantidades de massa que entram saem e permanecem no reservat rio atmosfera tem o seu sustent culo no conhecimento resultante
375. n mero de experi ncias sugerem que esta varia o se traduz por um decr scimo linear da condut ncia estom tica medida que o d fice de press o de vapor aumenta Aphalo e Jarvis 1991 Roberts et al 1990 Assim medida que o ar atmosf rico se torna mais seco os estomas tendem a fechar de modo a reduzir a perda de gua da planta 51 Capitulo 3 continua o quadro 3 2 Di xido de Carbono A maior parte dos estudos existentes sobre esta quest o referem que os estomas respondem aos n veis de CO nos espa os intercelulares C Wong et al 1979 sugeriram que os estomas actuam de forma a manter C constante Plantas C3 saud veis mant m C volta de 230 umol CO mol e as plantas C4 aproximadamente 130 umol CO mol Esses mesmos estudos mostram que para concentra es atmosf ricas de CO inferiores a 1000 ppm n o se vislumbra qualquer interfer ncia no fecho dos estomas Acima deste valor os resultados obtidos sugerem um decr scimo linear na condut ncia estom tica com o aumento da concentra o Esta influ ncia tanto maior quanto mais elevada for a intensidade luminosa Poluentes A extens o da resposta estom tica ao stress induzido pela presen a de poluentes Atmosf ricos atmosf ricos depende do influxo deste poluente para o interior da folha e da sua toxicidade ou da toxicidade dos seus produtos de reac o com os constituintes celulares Mansfield e Freer Smith 1984 sugeriram que um g
376. n ncia com um m todo padr o comummente usado em v rios estudos de qualidade do ar o qual envolve a inser o de um conversor catal tico a montante da c mara de reac o capaz de converter todo o NO em NO antes da detec o No 42C a convers o levada a cabo com um conversor de superf cie de xido de molibd nio aquecido a 325 C A corrente gasosa resultante contendo todo o NOx na forma de NO depois misturada com o fluxo de ar proveniente do ozonisador e o NO novamente determinado por quimiluminesc ncia A concentra o de NO obtida por diferen a entre as leituras de concentra o de NO correspondentes leitura em modo NO corrente gasosa n o passa pelo conversor catal tico e leitura em modo NOx com convers o pr via do NO em NO A medi o de NO com esta t cnica encerra algumas limita es porque os conversores catal ticos ou parte deles convertem outros xidos de azoto em NO e por conseguinte conduzem a uma medida de NOy Por exemplo alguns estudos mostram a propens o do molibd nio em converter outros compostos como o HNO e o PAN em NO Grosjean e Harrison 1985 Fehsenfeld 1995 Este analisador possui um conversor anal gico digital de 10 bits o qual transforma o sinal anal gico num valor digital correspondente raz o de mistura de ambos os poluentes podendo estes sinais serem adquiridos via uma liga o RS232 6 1 2 2 3 Vari veis Meteorol gicas Convencionais Balan o de
377. n o permite identificar o sentido do fluxo a sua aplica o restringe se a esp cies qu micas que sejam transferidas unidireccionalmente i e depositadas ou emitidas mas nunca sujeitas alternativamente a fluxos bidireccionais Uma segunda variante desta aproxima o assenta no facto de em escoamentos turbulentos bem desenvolvidos as vari ncias da velocidade horizontal e vertical do vento da temperatura e concentra o estarem relacionadas com os seus respectivos fluxos de um modo caracter stico Esta rela o traduzida pela seguinte express o F r 0 0 Eq 4 25 we 87 Capitulo 4 onde r o coeficiente de correla o entre a componente vertical da velocidade do vento w e a concentra o da esp cie qu mica C Os par metros Ow O s o os desvios padr o de cada uma das vari veis correlacionadas Esta variante apresenta uma desvantagem relativamente anterior porque r C uma fun o da estabilidade atmosf rica geralmente do par metro z L mas por outro lado atractiva porque n o necessita da medi o directa de fluxos Existe ainda uma terceira formula o a qual relaciona o fluxo de uma esp cie qu mica com o seu desvio padr o normalizado 0 u f z L Eq 4 26 Fr onde f z L uma fun o emp rica do par metro de estabilidade O empirismo desta fun o incrementa o grau de incerteza desta aproxima o 4 2 3 4 Acumula o Turbulenta Edd
378. n WD Eq 6 3 De forma id ntica o anemometro estima a velocidade do som atrav s da seguinte rela o 1 1 05 d Eq 6 4 ti b constituindo este um meio indirecto de determina o r pida da temperatura que poder ser posteriormente usada na estimativa dos fluxos de calor sens vel e de outros par metros tais como o comprimento de Monin Obukhov A obten o da temperatura pelo Solent baseia se na rela o entre esta propriedade atmosf rica e a velocidade do som Moncrieff et al 1997 2 Cc e T _ T 1 0 3192 Eq 6 5 es a z Eq 6 5 onde c a velocidade do som no ar Ta a temperatura absoluta do ar e a press o de vapor de gua e P a press o atmosf rica absoluta Comparando a temperatura dada pelo s nico temperatura ac stica com a temperatura virtual ou potencial 7 1 0 38 e P verificamos que a diferen a entre as duas pequena 0 0 02 e 4Pa sendo portanto a primeira adequada para o c lculo do fluxo de calor sens vel na maior parte das condi es ambientais Em condi es atmosf ricas normais s o esperados erros inferiores a 0 5 na temperatura o que corresponde a cerca de 1 5 K Em termos de flutua es os erros s o bastante mais tolerados Boxel 1986 N o obstante se as press es parciais de vapor de gua forem elevadas como na esta o h mida a aplica o de procedimentos de correc o deve ser equacionada A forma como se podem efectuar e
379. na o adicional deste efeito passa pela introdu o de um filtro electr nico passa baixa com uma frequ ncia de corte igual frequ ncia mais elevada associada ao transporte turbulento Montagem das Unidades de Medi o Na montagem de um sistema de correla o turbulenta n o devemos menosprezar a import ncia da altura de medi o do alinhamento vertical do sensor de velocidade vertical do vento da dist ncia entre sensores bem como da configura o global do sistema devido sua influ ncia directa na distor o do escoamento atmosf rico Como vimos anteriormente na sec o 4 2 2 a medi o de fluxos verticais deve ser efectuada na parte da camada limite completamente ajustada s condi es da superf cie A espessura dessa regi o da camada limite aumenta com o fetch ou com a dist ncia a jusante do bordo de ataque 80 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos Deste modo a altura maxima de medi o Zmax deve ser definida em fun o do fetch x ou seja lt x 100 Zmax A altura m nima de medi o est relacionada com o tempo de resposta do equipamento porque medida que nos aproximamos da superf cie as flutua es s o mais r pidas elevada frequ ncia e por conseguinte s o necess rios tempos de resposta superiores Da equa o f nz u resulta que para uma frequ ncia de medi o de 10 Hz e w 1 m s a altura minima de medi o Zi deve ser super
380. ndar os 2 m s mantendo se nestes n veis baixos durante o per odo nocturno A periodicidade sazonal da intensidade do vento m dio traduzida por uma maior amplitude di ria durante o per odo estival uma consequ ncia directa da forte influ ncia que os fen menos de brisa exercem sobretudo durante os meses mais quentes do ano Este fen meno de circula o atmosf rica transporta massas de ar de Noroeste durante o per odo diurno e de Sudeste durante o per odo nocturno No Inverno este efeito n o est ausente mas n o atinge as propor es 151 Capitulo 6 observadas no Ver o e portanto nesta esta o mais fria a preval ncia do vento determinada em larga extens o pelas condi es sin pticas Tendo em considera o a varia o temporal da velocidade de fric o e do comprimento de Monin Obukhov podemos ainda constatar que a atmosfera diurna de Sarrazola se caracteriza por uma mistura bem desenvolvida resultante ora de efeitos t rmicos ora de efeitos mec nicos A noite com o arrefecimento nocturno e com a diminui o da intensidade do vento a turbul ncia da camada superficial decai drasticamente conduzindo a uma atmosfera est vel em qualquer um dos per odos Temperatura C Rad Global W m Humidade Relativa Vel Vento m s Dir Vento Us m s L m Sarrazola Setembro 97 Fevereiro 97 Baldios Abril 97 Ba2 Pancas ce Agoo 97 Julh
381. nde ao valor m dio de um conjunto de valores distinguindo se da m dia aritm tica pelo facto de n o se dar o mesmo peso aos valores da amostra para o c lculo da m dia O par metro H15 cuja rotina de c lculo se apresenta no Anexo C revelou ser o mais adequado na estimativa da tend ncia central dos par metros de deposi o seca principalmente da resist ncia de superf cie visto ser muito menos sens vel influ ncia da presen a de valores extremos outliers do que a m dia aritm tica Quando estimado para os valores de Rc o par metro H15 sistematicamente superior mediana e inferior m dia aritm tica sendo os desvios mais ou menos significativos consoante o n mero e a magnitude dos valores extremos Se os valores extremos est o ausentes o par metro H15 e a m dia aritm tica convergem para um valor id ntico Uma das an lises mais importantes envolveu a convers o das s ries temporais de 15 minutos registadas ao longo de um determinado per odo de tempo conjunto espec fico de dados num nico ciclo de 24 horas semelhan a do que fizemos para caracterizar as condi es meteorol gicas e micrometeorol gicas os fluxos de energia e a transfer ncia de di xido de carbono Numa segunda an lise igualmente importante mas mais simples de concretizar definiram se tr s subconjuntos a partir dos valores de cada uma das vari veis que integram os mesmos conjuntos usados na an lise anterior determinando se os pa
382. nescentes Crit rios Selec o xido N trico Di xido de Azoto Sarrazola 97 Baldios 97 Pancas 97 Sarrazola 97 Baldios 97 Pancas 97 1 82 14 95 43 82 52 82 14 95 43 82 52 2 81 37 91 19 76 58 81 37 91 19 76 58 3 66 26 82 03 62 25 66 26 82 03 62 25 4 65 92 81 51 60 32 65 92 81 51 60 32 5 64 96 79 82 59 03 65 00 79 82 59 03 6 64 87 79 23 58 02 64 87 79 23 58 02 7 63 03 78 11 56 66 63 03 78 11 56 66 8 63 03 23 77 56 66 63 03 23 77 56 66 9 10 32 96 33 51 29 94 62 51 23 77 56 66 11 29 41 30 90 25 36 52 185 68 35 51 14 12 24 98 25 56 20 13 41 37 51 43 36 39 N Inicial 4760 4299 1396 4760 4299 1396 Dados 2500 E p z 2000 Jeca mm Dados iniciais Jr mm Remanesc NO 55 Remanesc NO 1500 shal limitar 1000 RR E gaabi gt sited Elen bine 500 a Ase amp J oe o Jan Fev Ago Mar Abr Jun Jul Set N de Dados Figura 6 24 Rela o entre o n mero inicial e o n mero remanescente de dados referentes transfer ncia de de xido n trico e di xido de azoto a para cada per odo mensal de medi es levado a cabo em Sarrazola durante 1997 b para cada campanha experimental de campo efectuada no monte dos Baldios em 1997 e c para a campanha experimental de campo realizada na herdade de Pancas em 1997 173 Capitulo 6 Da an lise dos resultados obtidos constatamos que para o ozono a rejei o de dados foi da ordem dos 30 a 50 dependendo das condi es meteorol gicas pre
383. nforma o amostrada Tradicionalmente os sinais turbulentos eram digitalizados e os dados instant neos eram gravados em fitas digitais para processamento a posteriori Mais tarde com o desenvolvimento de microprocessadores a pre os acess veis come ou se a implementar o processamento on line em tempo real dos fluxos de massa e de energia permitindo portanto uma melhor qualidade no controlo da qualidade dos dados e at certo ponto ultrapassar as limita es de espa o inerentes s unidades de armazenamento discos r gidos Um dos procedimentos mais usados na determina o de vari ncias e covari ncias envolve o c lculo da m dia corrida em tempo real usando para o efeito um filtro digital recursivo passa baixa Lloyd et al 1984 s Os 1 a s Eq 4 15 onde s e s representam a m dia com e sem a contribui o do ltimo valor instant neo s da vari vel s respectivamente O par metro a estabelece a rela o entre o intervalo de amostragem At e a constante de tempo do filtro T a exp AT T Eq 4 16 O valor de I n o est prescrito mas normalmente os valores usados est o compreendidos entre os 100 e os 200 s Valores superiores at cerca de 1000 s n o introduzem diferen as significativas nos valores m dios estimados mas como requerem mais tempo para a inicializa o do filtro s o geralmente postos de parte Segundo Baldocchi et al 1988 mais importante especificar uma ra
384. nk Priestley Taylor e Webb Hicks 1988 exploraram esta aproxima o e come aram um trabalho rduo de automatiza o das an lises Por volta dos anos 60 com o aparecimento de t cnicas electr nicas de processamento de dados a implementa o desta t cnica entra numa fase de grande expans o A principal contribui o do americano Arthur James Dyer que desenvolve o primeiro sistema integrador electr nico de resposta r pida Hicks 1988 Ultimamente a implementa o desta 68 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos t cnica em plataformas m veis representa mais um passo importante na quantifica o de fluxos de deposi o ou de superf cie semelhan a do que sucedeu com as outras metodologias a primeira experi ncia que envolveu plataformas m veis avi es parece ter sido a efectuada por Bunker em 1955 na qual foram medidos fluxos de calor sens vel e de quantidade de movimento Wesely et al 1989a Foram estas medi es outrora muito rudimentares que estabeleceram a utilidade destas plataformas na medi o de fluxos turbulentos neste contexto que se insere este cap tulo Assim a seguir apresenta se uma descri o breve de v rias t cnicas de medi o de fluxos de deposi o emiss o seca com especial nfase para as duas t cnicas micrometeorol gicas usadas neste trabalho a t cnica da correla o turbulenta e a t cnica do gradiente de concentra o Outras t
385. no crescimento da vegeta o em ecossistemas rurais ou urbanos permitindo redefinir os valores dos n veis e das cargas cr ticas Durante muitos anos este papel nefasto da deposi o de poluentes foi desprezado ou simplesmente n o compreendido mas actualmente o seu estudo crucial para a melhoria dos padr es de qualidade do ambiente e da qualidade de vida na medida em que regula os n veis de poluentes na atmosfera e ao mesmo tempo contribui para o aumento de cargas de poluentes nos mais variados ecossistemas 1 2 Motiva o Acrescida e Justifica o Cient fica A efic cia das ac es pol ticas que est o em curso no controlo da qualidade do ar est dependente de um acompanhamento t cnico e cient fico e portanto da nossa capacidade para descrever adequadamente os v rios processos atmosf ricos principalmente os processos de pequena escala que envolvem o percurso do poluente na camada limite da atmosfera a emiss o transporte dispers o transforma es qu micas e fundamentalmente a deposi o na superf cie terrestre O transporte de poluentes para a superf cie ocorre essencialmente atrav s dos processos de deposi o h mida por ac o directa da precipita o e de deposi o seca atrav s da qual os poluentes s o removidos pela superf cie ap s serem transportados at sua vizinhan a por ac o da turbul ncia atmosf rica Este ltimo processo transfere os poluentes de uma forma mais lenta
386. nos per odos de Abril 97 Baldios e Agosto 97 Sarrazola bem como da similitude observada na magnitude dos seus valores ao longo do per odo diurno constatamos que a deposi o de ozono foi controlada pela actividade estom tica No primeiro per odo a via estom tica foi respons vel pela remo o de cerca de 70 das mol culas de ozono enquanto no segundo a contribui o desta via foi normalmente superior a 80 Em ambas as situa es os valores m dios diurnos de 1 R om 1 R 1 Rswm foram superiores a 15 s nstom cm Em rela o aos per odos de Julho 97 Baldios e de Setembro 97 Pancas a aus ncia de qualquer tipo de correla o entre a condut ncia total e a condut ncia estom tica demonstra que os mecanismos estom ticos n o determinaram a varia o di ria do fen meno de deposi o seca de ozono Em ambos os casos a condut ncia da superf cie foi substancialmente superior condut ncia estom tica indicando que a maior parte do ozono foi removido pela ac o de mecanismos n o estom ticos Em Julho a contribui o m dia destes mecanismos na remo o total de ozono foi de cerca de 50 enquanto em Setembro foi da ordem dos 70 Ainda que nestes dois locais tenhamos registado uma contribui o consider vel dos mecanismos n o estom ticos os 203 Capitulo 6 valores m dios diurnos de Rastom estimados para os dois per odos foram relativamente elevados de aproximadamente 10 00 s cm em Julho e d
387. nte a correc o para o tempo de atraso lag or delay time que os sinais r pidos das concentra es de ozono do di xido de carbono e do vapor de gua apresentam em rela o ao sinal instant neo da componente vertical da velocidade do vento As duas primeiras j foram descritas e discutidas no cap tulo 4 A correc o dos fluxos para o tempo de atraso requer necessariamente a determina o pr via do mesmo Este foi estimado a partir do reprocessamento off line dos dados instant neos armazenados para v rios per odos de desfasamento entre os dois sinais correlacionados O valor que maximiza a covari ncia entre a componente instant nea de cada um dos constituintes e a componente instant nea da velocidade vertical do vento corresponde ao tempo de atraso de uma vari vel em rela o outra 143 Capitulo 6 Quadro 6 2 Descri o geral dos v rios m dulos do programa de aquisi o e processamento de dados do sistema MEDFLUX Programa Descri o MeasSrv Logsolen Eddy Teimon Admeas Gradient ShowDB Este o programa servidor central que cont m a mem ria compartilhada as condutas nomeadas e os sem foros usados na comunica o entre os diferentes programas Este programa arranca antes de todos os outros de modo a inicializar todos os dados e os recursos de comunica o Uma tarefa especial deste programa a contagem de altas e baixas transi es das entradas digitais da placa
388. nte 233 Figura 6 51 Distribui o de frequ ncias dos fluxos de NO obtidos em cada um dos locais de estudo Os dados de fluxos foram distribu dos em 29 classes com uma amplitude de 0 01 ug m s ceccescsssesssesseesseessessesssesseessessscssesseesseeate 236 Figura 6 52 O efeito de um evento de precipita o na produ o biol gica de NO es 241 Figura 6 53 Distribui o de frequ ncias dos fluxos de NO obtidos em cada um dos locais de estudo Os dados de fluxos foram distribu dos em 28 classes com uma amplitude de 0 02 ug M 8 243 Figura 6 54 Compara o entre a teoria K reactiva e o m todo modificado do gradiente 249 Figura 6 55 Fluxos de NO e NO obtidos pelos m todos FC e MFC99 versus fluxos de NO e NO obtidos pela teoria cl ssica teoria conservativa para 2 per odos com diferentes raz es NO NOx c e 250 Figura 6 56 Varia o vertical da concentra o e do fluxo de NO NO e O obtida pela aplica o da teoria K com inclus o do termo de reac es qu micas MFC99 oo eeecesecsecssesseeeececesecseeseeecceseceaecsecaeeeseesesseceaecaeeeeceaeeneeneeee 252 Figura B 1 Fluxograma do algoritmo usado na avalia o dos fluxos do esquema reactivo definido pela tr ade NO NO OO ed ad EE A O DO S ese e o aM O AA RA a es 289 Lista de Tabelas Tabela 6 1 Percentagem de dados remanescentes de fluxos de ozono ap s a aplica o sequencial de cada um dos criterios de SCIECGAO sos camesmecss
389. nte para fora do espa o do apoplasto citoplasma atrav s do plasmalema A convers o r pida do bissulfito em sulfato pode ocorrer pela interven o da actividade de uma enzima denominada oxidase Rennenberg e Herschbach 1996 Esta convers o requer oxig nio molecular per xido de hidrog nio e monofen is Outro mecanismo que aparece discutido na literatura a redu o dos compostos de enxofre dissolvidos no flu do do mes filo por processos biol gicos com forma o e posterior emiss o para a atmosfera de cido sulfidrico H2S Taylor e Tingey 1983 Iqbal et al 1996 Relativamente ao NO acredita se que a sua destrui o esteja associada sua reac o em meio aquoso com forma o de nitritos e nitratos os quais s o depois assimilados por enzimas espec ficas reductases das folhas Srivastava e Ormrod 1989 Lea et al 1996 O papel dos compostos azotados como nutrientes da planta e na produ o de amino cidos pode tamb m regular a tomada de NO pelas plantas Em atmosferas remotas as plantas obt m o azoto principalmente do solo sob a forma de amoni o ou de nitrato Marschner et al 1991 Todavia em ambientes polu dos ou moderadamente polu dos as plantas podem tamb m absorver o azoto pelas folhas atrav s dos estomas Hill 1971 Hanson e Lindberg 1991 Weber e Rennenberg 1996 Na presen a de NO atmosf rico as plantas incorporam o azoto desta esp cie qu mica sob do grupo amp amino de amino cidos
390. ntes devido essencialmente interac o f sico qu mica que ocorre ao n vel da parte externa das plantas Estas interac es as quais podem interferir de sobremaneira no padr o de deposi o dos poluentes est o geralmente associadas microestrutura e composi o qu mica da cut cula A primeira porque apresenta um conjunto de micros tios tricomas canais de exsuda o etc que favorecem a adsor o ou a decomposi o de v rios gases Hosker e Lindberg 1982 e desempenham um papel determinante na deposi o e reten o de gua Wettability Jagels 1994 a contribui o da segunda prende se essencialmente com a camada cerosa a qual pode ser amorfa ou cristalina e estar presente em quantidades vari veis Embora estes factores da cut cula exer am uma fun o importante na remo o de poluentes as partes externas da superf cie foliar exibem geralmente caracter sticas f sicas e qu micas bastante distintas devido sua exposi o a uma s rie de factores ambientais Refiro me especialmente propens o destas superf cies para reterem humidade proveniente quer de eventos meteorol gicos quer do seu interior guta o e uma vasta gama de poluentes particulados org nicos ou inorg nicos retirados atmosfera ou transferidos do interior da folha por lixivia o ou exsuda o Este processo global est ilustrado na figura 3 9 Poluentes Gasosos Volatiliza o A Deposi o Seca
391. nticos quando expressos em termos adimensionais Dois dos par metros estat sticos de maior utilidade s o a raz o entre o desvio padr o da componente vertical do vento Ow e a velocidade de fric o uz bem como a raz o entre o desvio padr o da temperatura Or e o par metro de escala associado T De acordo com a teoria da similaridade estes desvios padr o adimensionais ou normalizados relacionam se com a estabilidade atmosf rica segundo leis caracter sticas cujos desvios reflectem a presen a de efeitos resultantes de heterogeneidades do terreno ou de problemas experimentais v rios Por exemplo a produ o de turbul ncia mec nica adicional resultante da presen a de obst culos ou do pr prio sistema de medi o conduz a valores experimentais de desvios padr o adimensionais significativamente superiores aos estimados pelos modelos dispon veis na literatura Moncrieff et al 1997 As figuras 6 28 e 6 29 ilustram as rela es dos valores experimentais dos desvios padr o normalizados 0 u O T com a estabilidade atmosf rica no dom nio inst vel antes e ap s a aplica o dos crit rios de selec o respectivamente Se atentarmos nos diferentes gr ficos verificamos que principalmente no dominio z L lt 0 3 os valores de oy u e OyT s o razoavelmente descritos por leis de pot ncia similares s descritas na literatura como se pode ver pela an lise do quadro 6 5 Em condi es inst veis a maior parte
392. ntificando as principais vias de remo o bem como as vari veis e os mecanismos que lhes est o subjacentes Finalmente descreve se o papel do solo como fonte de xidos de azoto pela sua import ncia na regula o do padr o de transfer ncia seca destes compostos 36 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 3 2 Transporte Vertical de Massa na Atmosfera O escoamento atmosf rico caracterizado por um conjunto de movimentos associados a processos de grande escala ou escala global ondas planet rias perturba es sin pticas processos de mesoscala e ainda fen menos de pequena escala circunscritos regi o mais baixa da atmosfera Enquanto os primeiros s o respons veis pelo transporte de poluentes para longas dist ncias os ltimos desempenham um papel primordial na dilui o das cargas de poluentes que continuamente s o lan ados na atmosfera promovendo tamb m os processos de transfer ncia seca de massa e energia na interface atmosfera superf cie O modo como estes processos de transporte vertical na atmosfera s o influenciados ser tema de discuss o nas sec es que se seguem 3 2 1 Estrutura e Din mica da Camada Limite da Atmosfera O transporte vertical de propriedades atmosf ricas e de esp cies qu micas entre a atmosfera e a superf cie ou vice versa directamente influenciado pelos processos din micos da regi o mais baixa da atmosfera conhecida por Camada Limite Planet ria ou Camada Limit
393. ntre a distribui o espacial das fontes e sumidouros de superficie e a quantidade medida escalar ou fluxo de um escalar num dado ponto da camada superficial da atmosfera tem sido avaliada de diferentes formas desde a utiliza o de modelos 93 Capitulo 4 anal ticos simples de dispers o Schuepp et al 1990 a modelos anal ticos mais sofisticados e modelos Lagrangianos de dispers o estoc stica Horst e Weil 1992 De um modo geral os modelos desenvolvidos por estes autores relacionam o footprint com a altura de medi o a estratifica o t rmica da camada limite e os elementos de rugosidade da superf cie Simula es num ricas efectuadas por Leclerc e Thurtell 1990 mostraram que o footprint de uma observa o a 3 metros de altura numa superf cie de vegeta o rasteira est centrado a v rias dezenas de metros enquanto numa observa o a 50 metros de altura o m ximo da fun o footprint desloca se para dist ncias muito superiores Relativamente influ ncia da estabilidade atmosf rica constata se que em condi es est veis o footprint estende se a reas muito mais afastadas do ponto de medi o Como j referimos anteriormente o footprint referente medi o de um escalar difere do footprint relativo medi o do fluxo do mesmo escalar Segundo Schmid 1994 a rea de influ ncia na medi o de um escalar cerca de uma ordem de magnitude superior rea de influ ncia na medi o do fluxo d
394. nvestiga o provenientes da Universidade de Aveiro UA da Universidade Polit cnica de Madrid UPM da Universidade de Toulouse CNRS e do Centro de Investiga o de Ispra JRC usando sistemas de monitora o independentes Esta experi ncia foi conduzida numa rea plana do aeroporto militar de Cuatro Vientos situado a 10 km do centro de Madrid na direc o sudoeste 40 23 4 N 3 51 10 W Os v rios sistemas de medi o foram montados na parte Norte da rea de estudo de forma a optimizar o fetch no sector compreendido entre os 100 e os 270 Neste sector a superf cie era plana e apresentava se coberta por vegeta o rasteira O fetch do sector complementar era bastante mais reduzido devido presen a de elementos arquitect nicos edif cios e estruturas de apoio opera o dos sistemas de medi o Cada sistema era constitu do basicamente por uma estrutura vertical em forma de mastro ou de torre entre 4 a 6 metros de altura equipada com instrumenta o adequada para a medi o de transfer ncia de energia e fluxos verticais de gases vestigiais pela t cnica do gradiente de concentra o e da correla o turbulenta A medi o de vari veis meteorol gicas convencionais tamb m foi assegurada O quadro 6 3 mostra em termos gerais a composi o dos diferentes 161 Capitulo 6 sistemas instalados Cada grupo dispunha ainda de sistemas pr prios de controlo aquisi o e processamento de da
395. o O analisador de refer ncia de ozono requer tamb m um cuidado especial n o sendo necess rio proceder a calibra es frequentes mas pelo menos efectuar algumas verifica es e se poss vel testes de intercompara o Em termos gerais a calibra o dos analisadores de constituintes gasosos consiste em fazer um acerto sequencial do zero do aparelho e de um ou mais valores fixos de concentra o cal ou span recorrendo a uma corrente de ar zero e a uma ou mais misturas gasosas de composi o rigorosamente conhecida respectivamente este conjunto de procedimentos que permite estabelecer a rela o entre a resposta do aparelho e a concentra o de uma mistura gasosa A A figura 6 10 ilustra esquematicamente o modo como procedemos calibra o dos analisadores de di xido de enxofre e xidos de azoto Tal como j t nhamos referido anteriormente aquando da descri o do LI 6262 a calibra o de instrumentos de medi o de constituintes gasosos requer essencialmente um sistema de gera o de ar zero isto ar que n o contenha na sua composi o em concentra es mensur veis os constituintes a analisar e um sistema capaz de gerar concentra es rigorosas e conhecidas desses mesmos constituintes No nosso caso em particular o ar zero foi produzido com um sistema que for a o ar atmosf rico a passar atrav s de uma s rie de reactores qu micos e colunas de enchimento
396. o 97 Ba4 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 0 00 6 00 12 00 18 00 24 00 UTC UTC UTC UTC Figura 6 12 Vari veis meteorol gicas e micrometeorol gicas tais como temperatura humidade relativa radia o global velocidade e direc o do vento velocidade de fric o e comprimento de Monin Obukhov registadas em alguns per odos de medi o levados a cabo em Sarrazola Baldios e Pancas Cada uma das curvas representa o perfil m dio di rio derivado das s ries temporais de 15 minutos 152 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Fevereiro 95 180 Fevereiro 97 Sarrazola Abril 97 270 Agosto 95 270 180 Sarrazola Agosto 97 Sarrazola Julho 97 180 EA LA N SS RN No Baldios Setembro 97 270 180 Pancas Figura 6 13 Preval ncia da direc o do vento observada em Sarrazola Baldios e Pancas em alguns per odos de medi o Passando agora a analisar as condi es atmosf ricas que se registaram no monte dos Baldios atestamos que de facto se trata de uma rea caracterizada por um clima semi rido onde as fortes insola es as baixas humidades atmosf ricas e as elevadas temperaturas foram praticamente uma constante ao longo d
397. o NO ug m s Fluxo NO ug m s 1 2 0 9 0 6 0 3 0 0 12 0 015 0 010 0 005 decisao 0 000 O 005 dade 0 05 0 00 0 05 0 10 20 45 ispecies 0 20 Batdios Mar 97 Baldios Abr 97 Baldios Jun 97 RR Baldios Jul 97 ic 12 00 UTC 15 minutos 12 00 18 00 24 00 0 00 UTC 15 minutos 12 00 18 00 24 00 0 00 UTC 15 minutos w oe o a fumo O obo 12 00 18 00 24 00 UTC 15 minutos Figura 6 49b Evolu o m dia di ria dos n veis atmosf ricos e da transfer ncia vertical de NO e NO observados no monte dos Baldios durante os meses de Mar o Abril Junho e Julho do ano de 1997 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy 6 6 1 1 N veis Atmosf ricos de NOx xido n trico Da an lise dos n veis de xido n trico sumariados na figura 6 49 a e b e na tabela 6 5 verificamos que as concentra es atmosf ricas de NO foram relativamente baixas nas diferentes reas de estudo na herdade de Pancas durante o m s de Setembro as concentra es foram da ordem das 0 6 ug m em Sarrazola os n veis m dios variaram entre valores de cerca de 1 00 ug m nos meses de Inverno e valores de aproximadamente 0 50 ug m no per odo de Ver o Na regi o alentejana al m das concentra es m dias de NO te
398. o ao regime do escoamento atmosf rico como se ilustra na figura 3 3b A primeira a camada quasi laminar ou viscosa que est em contacto directo com a superficie com alguns mil metros de espessura onde o escoamento laminar linhas de corrente paralelas superficie e o transporte vertical ao longo desta camada controlado pela difus o molecular A espessura desta camada depende essencialmente dos elementos de rugosidade e da velocidade do vento Nesta camada interfacial os coeficientes de difusividade s o tipicamente da ordem dos 10 10 m s sendo o limite inferior definido pelo coeficiente de difus o molecular do ar Em superficies relativamente lisas e especialmente com elevadas velocidades do vento esta camada torna se muita fina ou temporariamente ausente Oke 1987 A segunda a camada turbulenta que se encontra imediatamente acima com uma din mica completamente diferente e fortemente dependente das condi es que influenciam directamente a tens o superficial e o gradiente vertical da temperatura Esta regi o caracterizada por movimentos turbulentos com escalas temporais inferiores a 1 hora os quais transportam propriedades atmosf ricas quer na horizontal quer na vertical ao longo de toda a sua profundidade A difus o turbulenta muito mais eficiente do que aquela que resulta da 38 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos actividade molecular na qual os coeficientes de difusividade aumentam de 10
399. o da analogia de resist ncias tal e qual foi descrita anteriormente prende se com o seu car cter unidireccional ou seja assume que a concentra o do poluente nos v rios elementos da superf cie nula ou bastante inferior concentra o do poluente num dado ponto acima desta Assim a aplica o desta aproxima o unidireccional deve restringir se a esp cies unicamente depositantes como s o o caso do O e do SO Em situa es em que o padr o de transfer ncia seca das esp cies qu micas o resultado do balan o entre uma quantidade emitida e uma quantidade depositada por unidade de tempo e unidade de rea muito mais correcto do ponto de vista meteorol gico substituir na equa o 5 1 o par metro velocidade de deposi o seca pelo conceito de velocidade de transfer ncia e C por C Co Todavia como Co de dif cil determina o torna se mais pr tico descrever o fluxo observado pelos sensores montados num dado ponto acima da superf cie da forma como se segue F E V C Eq 5 5 i 106 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos onde E representa o fluxo de emiss o da superf cie para a atmosfera o qual muito mais f cil de monitorar Se E invariavel no tempo a rela o entre o fluxo observado F e a concentra o C ou de F em rela o a Va ser descrita por uma rela o mais ou menos linear com uma ordenada na origem informativa do valor de E N o o
400. o da superf cie foliar se presente com posterior oxida o a cido sulf rico Halloway 1970 Garland e Branson 1977 Hosker e Lindberg 1982 Chamberlain 1980 Erisman e Draaijers 1995 O mecanismo subjacente similar ao que ocorre no interior da folha quando este entra pelos estomas Portanto este processo n o necessariamente efectivo na remo o de SO ou de outros gases sol veis Na realidade pode mesmo actuar como uma barreira transfer ncia de subst ncias uma vez que fortemente dependente das propriedades qu micas do meio aquoso nomeadamente da sua capacidade tamp o e de oxida o Na sec o 3 3 3 analisaremos este mecanismo com mais detalhe Os xidos de azoto s o sol veis em l pidos e podem reagir directamente com a cut cula mas este mecanismo bastante lento e ocorre na presen a de elevadas concentra es destes compostos Lendzian e Kerstiens 1988 Uma interac o id ntica descrita para o SO com o meio aquoso tamb m se pode estender ao NOx A interac o do ozono com a superf cie cuticular partida insignificante porque este poluente reage preferencialmente com mol culas org nicas insaturadas as quais raramente est o presentes na composi o desta camada extracelular No entanto as altera es qu micas da superf cie foliar podem criar condi es favor veis redu o desta subst ncia 3 3 1 3 Outras Interac es As folhas tamb m emitem hidrocarbonetos vol
401. o de alcan ar uma redu o global das emiss es dos poluentes prim rios j referidos SO NOx e COV UN ECE 2000 Em 1985 foi assinado em Hels nquia um protocolo segundo o qual os 21 pa ses consignat rios assumiam o compromisso de reduzir as emiss es de enxofre ou dos seus fluxos 29 Capitulo 2 transfonteiri os em pelo menos 30 A meta deste protocolo foi bem sucedida uma vez que se registaram cortes substanciais nas emiss es deste poluente no Continente Europeu A informa o dispon vel em 1993 mostrou que se tinha atingido uma redu o de cerca de 50 relativamente a 1980 enquanto que em 11 desses pa ses a redu o obtida foi da ordem dos 60 no mesmo per odo de tempo Perante o resultado extremamente positivo alcan ado com o protocolo de Hels nquia os membros consignat rios da UN ECE prosseguiram a sua ac o de controlo da polui o do ar induzida pelos xidos de azoto e compostos org nicos vol teis O primeiro passo foi dado com a adop o do protocolo de Sofia assinado em 1988 que visava a redu o das emiss es de NOx de modo a retomar em 1994 os n veis de 1987 O segundo ocorreu com a assinatura do protocolo de Genebra em 1991 cujo prop sito era reduzir as emiss es de COV de tal forma que em 1999 deveriam apresentar um decr scimo de pelo menos 30 relativamente a um ano de refer ncia qualquer ano entre 1984 e 1990 Relativamente ao protocolo de Sofia apenas 9 dos 25 pa ses consignat
402. o excelente A determina o dos fluxos de NO NO e SO pelo m todo do gradiente n o foi muito bem sucedida em consequ ncia da natureza das esp cies qu micas das condi es do local e das pr prias limita es da t cnica Apesar das caracter sticas do local n o serem totalmente ideais conclu mos que os par metros meteorol gicos as concentra es dos poluentes e os fluxos turbulentos obtidos pelos diferentes sistemas s o satisfatoriamente compar veis Esta intercompara o de resultados permite nos por isso inferir que o sistema por n s usado produz resultados fi veis e de qualidade 165 Capitulo 6 suficiente para caracterizar os locais de estudo quanto a transfer ncia de massa e de energia Uma an lise mais detalhada dos resultados obtidos nesta campanha de intercompara o encontra se em Pio et al 1999 Fluxo O ppb m s Vd O cm s Figura 6 21 Varia o di ria m dia do fluxo e da velocidade de deposi o seca de ozono 6 2 2 Selec o de Dados para a Avalia o dos Processos de Transfer ncia Seca 6 2 2 1 Defini o de Crit rios Vimos no cap tulo 4 que a correcta determina o de fluxos verticais de massa ou de energia por meio da aplica o de m todos micrometeorol gicos depende do rigor com que se medem as vari veis instant neas ou m dias do escoamento e do flu do atmosf rico e ainda de um conjunto de condi es ambientais relacionadas co
403. o footprint se baseiam em pressupostos id nticos ao usados na sec o 4 2 Al m disso estes modelos incorporam uma s rie de equa es matem ticas emp ricas as quais podem introduzir incertezas significativas nos resultados obtidos 94 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 4 3 Medi es de Fluxos Verticais ao n vel Regional As medi es micrometeorol gicas de vari veis turbulentas ou de quantidades m dias em estruturas verticais fixas torres mastros de alguns metros de altura t m se limitado a terrenos homog neos cujas dimens es raramente ultrapassam os 100 ha Esta limita o tem acolhido especial interesse nos ltimos tempos n o apenas porque a superf cie terrestre exibe uma natureza f sica complexa e heterog nea mas fundamentalmente pelo facto de os modelos atmosf ricos apresentarem uma resolu o espacial bastante inferior Como tal importante que sejamos capazes de efectuar medi es para escalas espaciais similares s contempladas pelos diferentes modelos Como a extrapola o dos resultados obtidos em plataformas fixas n o est isenta de erros s com o desenvolvimento de metodologias adequadas poss vel avaliar com maior rigor o grau de incerteza associado s estimativas proporcionadas pelos modeladores de fen menos atmosf ricos Actualmente existem algumas aproxima es que permitem a medi o de fluxos de superf cie para escalas espaciais ma
404. o por Businger e Oncley 1990 uma dessas variantes que se distingue da vers o cl ssica pelo facto da amostragem ser efectuada a 88 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos uma taxa constante e n o de forma proporcional velocidade vertical do vento Neste caso a rela o entre a concentra o contida nas correntes de ar descendentes e ascendentes e o fluxo dado por F 50 lt Eq 4 27 sendo ae a diferen a de concentra o entre os dois reservat rios e b um par metro que apresenta uma depend ncia fraca relativamente estabilidade atmosf rica e portanto geralmente aproximado a uma constante de 0 6 10 No sentido de aumentar o valor da diferen a fer a amostragem apenas efectuada quando w superior a um determinado valor wo geralmente compreendido entre 0 e oy A amostragem condicional tem sido aplicada com algum sucesso na determina o de fluxos de CO vapor de gua e isopreno 4 2 4 Aplica o da Teoria Micrometeorol gica a Esp cies Qu micas Reactivas O transporte turbulento de esp cies qu micas reactivas na camada superficial foi tradicionalmente descrito pela teoria K apresentada na sec o 4 2 3 2 assumido se portanto que as reac es qu micas tinham um efeito insignificante no perfil de concentra o e do fluxo bem como nos coeficientes de difusividade turbulenta dessas mesmas esp cies As formula es usadas actualmen
405. o respectivo escalar Este facto implica que a resolu o espacial dos fluxos turbulentos depende do m todo usado uma vez que uns medem directamente o fluxo de um escalar e outros derivam no a partir da medi o da concentra o do respectivo escalar Adicionalmente este aspecto levanta tamb m alguns problemas quanto aplica o dos m todos que se baseiam na medi o do perfil em altura dado que a medi o efectuada num n vel mais elevado apresenta uma resolu o espacial superior subjacente a uma medi o realizada num n vel mais baixo Schmid 1997 ilustra as diferentes resolu es espaciais que est o associadas ao m todo da correla o turbulenta ao m todo aerodin mico e ao da raz o de Bowen para v rios cen rios Num estudo mais recente Horst 1999 demonstrou que os fluxos estimados pela t cnica do gradiente apresentam uma resolu o espacial similar associada aos fluxos obtidos pelo m todo da covari ncia quando a medi o directa do fluxo efectuada a uma altura correspondente m dia aritm tica das alturas m xima e m nima do perfil de concentra o numa atmosfera est vel ou m dia geom trica numa atmosfera inst vel Ainda que o conhecimento da resolu o espacial das medi es seja necess rio para definir as condi es ptimas de realiza o de uma experi ncia de campo bem como para a interpreta o da informa o recolhida importante termos presente que os modelos que estimam
406. o variar de local para local conv m referir que o ozono produzido numa dada zona urbana onde normalmente se atingem picos elevados de concentra o pode ser transportado para reas relativamente afastadas da sua origem influenciando de sobremaneira os n veis deste poluente numa atmosfera impoluta Aneja et al 1994 O comportamento temporal t pico do ozono em zonas remotas est esquematizado na figura 2 6 Esta mostra que apesar da troposfera livre ser um reservat rio de ozono que se mant m mais ou menos inalterado ao longo do dia os n veis atmosf ricos deste poluente na camada superficial variam diariamente segundo um padr o t pico caracterizado por um aumento dos n veis de ozono a partir do amanhecer de valores relativamente baixos at valores de concentra o m xima atingidos ao in cio da tarde seguindo se uma fase de decr scimo gradual que culmina algum tempo ap s o ocaso Esta varia o est relacionada com o termo de produ o fotoqu mica e tamb m com o transporte de ozono da troposfera livre para as camadas superficiais por ac o da mistura turbulenta A varia o sazonal de ozono apresenta padr es v rios dependendo fundamentalmente da ac o dos precursores deste poluente e de intrus es estratosf ricas Quando o papel dos precursores reduzido o pico de ozono observa se no princ pio da Primavera onde valores at 80 ppb podem ser detectados O decl nio de O no Ver o pode resultar quer da red
407. oca estival os fluxos de energia e de di xido de carbono traduzem de forma coerente as condi es de superf cie prevalecentes em cada um dos locais 0 08 4 Baldios e Fluxo H 0 0 06 v Trovoadas com queda de chuva 0 04 Fluxo H O mg m s 0 02 4 0 00 0 20 0 15 0 10 0 05 0 00 0 35 0 30 0 25 0 20 0 15 5 0 10 4 0 05 4 0 00 4 Fluxo co ppmv ms 0 05 0 10 5 0 15 4 0 20 5 Tempo Dias Julho 1997 Figura 6 32 Varia o temporal dos fluxos de CO registada no monte dos Baldios durante alguns dias do m s de Julho de 1997 e a sua rela o com a ocorr ncia de eventos de precipita o ap s um longo per odo de seca 186 Precipita o mm Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono 6 4 Deposi o Seca de Ozono 6 4 1 Varia o Temporal e Espacial dos Par metros de Deposi o A avalia o das tend ncias temporais e espaciais baseou se essencialmente na determina o de par metros estat sticos de conjuntos espec ficos de dados de concentra es de fluxos de velocidades de deposi o e de resist ncias Os par metros estat sticos estimados foram a m dia aritm tica a mediana o desvio padr o e ainda o par metro H15 obtido atrav s da aplica o de metodologias de estat stica robusta Ripley 1989 Este ltimo par metro estat stico correspo
408. ociety for Experimental Biology Seminar Series Cambridge University Jensen N O e Hummelshoj P 1995 Derivation of a canopy resistance for water vapour fluxes over a spruce forest using a new technique for the viscous sublayer resistance Agricultural and Forest Meteorology 73 339 352 272 Refer ncias Bibliograficas Johansson C e Granat L 1984 Emission of nitric oxide from arable land Tellus 36B 25 37 Johansson C e Galbally I E 1984 Production of nitric oxide in loam under aerobic and anaerobic conditions Applied and Environmental Microbiology 47 1284 1289 Johansson C 1987 Pine Forest a negligible sink for atmospheric NOx in rural Sweden Tellus 39B 426 438 Johansson C 1989 Fluxes of NOx above soil and vegetation Em Exchange of Trace Gases between Terrestrial Ecosystems and the Atmosphere Eds M O Andreae e D S Schimel pp 229 246 John Wiley amp Sons UK Johansson C e Sanhueza E 1989 Emission of NO from savanna soils during rainy season Journal Geophysical Research 93 14 193 14 198 Judeikis H S e Wren A G 1978 Laboratory measurements of NO and NO depositions onto soil and cement surfaces Atmospheric Environment 12 2315 2319 Kaimal J C e Finnigan J J 1994 Atmospheric boundary layer flows Their structure and measurements Oxford University Press Kanemasu E T Wesely M L Hicks B B e Heilman J L 1979 Techniques for calculating energy and mass fluxes Em
409. odo de est gio pelo permanente apoio t cnico prestado ao longo da realiza o do trabalho experimental e por todas as sugest es e coment rios que pertinentemente partilhou comigo Aos meus amigos e colegas do DAO em especial C lia ao Diamantino ao Lu s Tarelho ao M rio Cerqueira ao Miguel ao Ragageles e Teresa pelos ensinamentos e experi ncias partilhadas comigo pelo excelente ambiente de trabalho que me proporcionaram e pelas palavras de incentivo nos momentos de des nimo Aos demais elementos do DAO desde funcion rios docentes e colaboradores pelo carinho amizade e camaradagem que sempre tiveram para comigo ao longo de todos estes anos Tamb m uma palavra de apre o aos Engs A Carvalho P Silva P Pinho A Duarte e C Duarte bem como Judith e Mijke pela colabora o em algumas tarefas da presente investiga o e ainda Elsa Sousa pela troca interessante de ideias que a realiza o do sua tese de mestrado proporcionou Aos propriet rios ou aos respons veis dos locais onde foram conduzidas as experi ncias de campo pela forma generosa e desinteressada com que disponibilizaram as suas propriedades e outras condi es log sticas Em particular ao Instituto de Estruturas Agr rias do Vale do Vouga na pessoa do Exmo Sr Eng Firmino fam lia Nunes de Montemor o Novo e finalmente ao Exmo Sr Conde Cabral minha esposa pelo apoio moral permanente pela compreens o das minhas aus nc
410. oken et al 1995 Estes erros s o resultantes principalmente de incertezas associadas s f rmulas emp ricas de correc o de estabilidade e s o tanto maiores quanto menor for a velocidade do vento 85 Capitulo 4 4 2 3 2 2 Balan o de Energia Raz o de Bowen O m todo do balan o de energia ou da raz o de Bowen utiliza a rela o fluxo gradiente eg 4 17 determinando o coeficiente de difus o turbulenta a partir da equa o do balan o de energia superf cie n o necessitando por isso da medi o ou estimativa dos par metros turbulentos Baldocchi et al 1988 Fowler e Duyzer 1989 A quantidade de energia radiativa dispon vel superf cie R redistribu da em fluxos de calor sens vel H calor latente AE calor do solo G e outros termos tais como a energia armazenada na can pia e a energia envolvida na fotoss ntese cuja signific ncia maior em florestas Deste modo particularmente em superf cies planas e cobertas por vegeta o rasteira homog nea herb ceas culturas agr colas etc o balan o de energia pode ser adequadamente expresso pela rela o R hE H G 0 Eq 4 22 Substituindo na express o anterior H e AE pelas equa es diferenciais correspondentes s eq 4 9b e 4 9c H AE a raz o de Bowen e assumindo mais uma vez a rela o de similaridade entre o coeficiente de transfer ncia de calor e de vapor de gua K K a equa o anterior expressa em termo de
411. om a mol cula de NO formada na reac o 2 1 regenerando o NO NO 0 gt NO 0 Eq 2 3 Na aus ncia de outras esp cies quimicas interferentes 4 medida que este mecanismo ciclico prossegue as concentra es das tr s esp cies qu micas envolvidas NO NO e Os atingem um estado fotoestacion rio de equil brio definido pela seguinte express o Leighton 1961 Seinfeld e Pandis 1998 lo Eq 2 4 onde Jxoz a constante de equil brio da fot lise do NO eq 2 1 e k a constante de equil brio da reac o do NO com o O eq 2 3 17 Capitulo 2 Apesar do mecanismo reaccional descrito poder explicar os niveis atmosf ricos de ozono em algumas areas remotas a verdade que na maior parte das regides do globo terrestre as concentra es observadas deste poluente s o bastante superiores s que resultariam do ciclo natural estabelecido pela tr ade NO NO O3 De facto a produ o efectiva de ozono ocorre quando o equil brio anterior quebrado na presen a de mon xido de carbono de metano e principalmente de outros compostos org nicos vol teis que s o normalmente mais abundantes em ambientes polu dos mas tamb m est o presentes em quantidades suficientemente elevadas em reas rurais O metano o principal COV da troposfera livre e de reas impolutas da camada planet ria Os outros COV s o mais complexos e reactivos que o CH4 mas a sua degrada o oxidativa na atmosfera proc
412. omatal conductivity Atmospheric Environment 27A 14 2137 2145 Neuman N H e Den Hartog G 1985 Eddy correlation of atmospheric fluxes of ozone sulfur and particulates during the Champaign intercomparison study Journal of Geophysical Research 9 2097 2110 Nicholson K W e Davies T D 1988 The dry deposition of sulphur dioxide at a rural site Atmospheric Environment 22 12 2885 2889 Nilsson J e Grennfelt P 1988 Critical loads for sulphur and nitrogen Miljrapport 1988 15 Nordic Council of Ministers Nishimura H Hayamizu T e Yanagisawa Y 1986 Reduction of NO to NO by rush and other plants Environmental Science and Technology 20 413 416 Nobel P S 1991 Physicochemical and Environmental Plant Physiology Academic Press United Kingdom Norman J M Garcia R e Verma S B 1992 Soil surface CO fluxes and the carbon budget of a grassland Journal of Geophysical Research 97 D17 18 845 18853 Nussbaum S von Ballmos P Gfeller H Schlunegger U P Fuhrer J Rhodes D e Brunold C 1993 Incorporation of atmospheric NO nitrogen into free amino acids by norway spruce Picea abies L Karst Oecologia 94 408 414 Okano K Machida T e Totsuka T 1988 Absorption of atmospheric NO by several herbaceous species estimation by the PN dilution method New Phytologist 109 203 210 Oke T R 1987 Boundary layer climates 2 edition Routledge London Padro J Hartog G D Neumann H H
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414. or m ximo dificilmente ultrapassa as 0 1 ug 2 m s A varia o registada entre os tr s locais tamb m se assemelha encontrada para as concentra es atmosf ricas ou seja as doses de SO fornecidas superf cie no monte dos Baldios 213 Capitulo 6 foram substancialmente inferiores s doses registadas nos outros dois locais A correla o entre a magnitude dos fluxos de superf cie e as concentra es atmosf ricas de SO est melhor ilustrada na figura 6 45 da qual se extrai que os fluxos de deposi o se tornam mais elevados com o aumento da concentra o mas numa propor o fortemente dependente das condi es espec ficas de cada local como analisaremos a seguir SARRAZOLA 95 BALDIOS 97 0 1 01 Fluxos de SO ug m s Fluxos de SO ug m s 0 4 qa 25 o Mediana 3 A m i i lt 1 1 3 3 5 5 10 10 15 gt 15 lt 1 1 3 3 5 5 10 10 15 gt 15 Classes de Concentra o de SO ug mm Classes de Concentra o de SO ug m SARRAZOLA 97 PANCAS 97 0 1 0 1 0 0 e E i a E gal E E D E 3 a 2 5 PAPE EANTA IAEN AEA E AANA apere
415. or sua vez a regi o alentejana foi atravessada por massas de ar substancialmente mais limpas com as concentra es de NO a atingirem valores m dios de cerca de 6 7 ug m em Mar o e Abril de aproximadamente 3 ug m em Junho e de 5 ug m no m s de Julho Em termos comparativos os n veis de NO medidos nas tr s reas de estudo enquadram se perfeitamente no conjunto de valores reportados para reas rurais do continente europeu Duyzer 1995 Eugster e Hesterberg 1996 Walton et al 1997a As concentra es de NO prevalecentes em qualquer uma das reas de estudo foram substancialmente superiores s de NO representando em m dia mais de 90 dos n veis de NOx NO NO A elevada rela o NO NO detectada est de certa forma relacionada com o distanciamento consider vel das reas de estudo em rela o a fontes antropog nicas relevantes tais como vias rodovi rias com tr fego autom vel intenso ind strias zonas urbanas e reas residenciais Como vimos no cap tulo 2 medida que nos afastamos da fonte as concentra es de 232 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy NO v o diminuindo em detrimento do aumento de concentra o de NO e de outras esp cies oxidadas de azoto como o HNO Importa no entanto sublinhar que as concentra es de NO podem estar sobrestimadas dado terem sido obtidas pela diferen a entre os sinais de NOx e de NO de um analisador que
416. organiza o dos trabalhos realizados De seguida descreve se globalmente o sistema de monitora o dando se especial nfase aos instrumentos de medi o unidades de controlo e de aquisi o de dados e ainda a todo o software que o integra Por fim caracterizam se detalhadamente os locais de estudo quer em termos meteorol gicos quer em termos de condi es de superf cie A seguir descri o experimental surge a avalia o geral da qualidade cient fica dos dados experimentais recolhidos e define se um conjunto de crit rios restritivos cuja aplica o possibilita o incremento da fiabilidade da base de dados custa da redu o do seu tamanho inicial Finalmente o cap tulo termina com a apresenta o e a interpreta o dos padr es temporais e espaciais da transfer ncia seca de ozono di xido de enxofre e xidos de azoto No essencial avaliam se as quantidades de deposi o dos diferentes poluentes bem como as tend ncias temporais e espaciais das concentra es dos fluxos e doutros par metros de deposi o emiss o seca de ozono xidos de azoto e di xido de enxofre observados nas condi es prevalecentes em Portugal Paralelamente tamb m se analisa a transfer ncia de energia de vapor de gua e de di xido de carbono de modo a permitir uma melhor compreens o dos mecanismos de superf cie envolvidos na remo o dos poluentes gasosos supracitados Capitulo 6 6 1 Descri o Experimental 6 1
417. os gases controlada pelo mesma via a estom tica Abaixo de determinados ndices de actividade biol gica do coberto vegetal como a que se observou entre Abril e Julho a via paralela de remo o de ozono a n o estom tica parece assumir um papel determinante na sua remo o da atmosfera para a superf cie a tal ponto de mascarar a contribui o da via estom tica na remo o total Se assim n o fosse os valores de R respeitantes ao m s de Julho seriam muito superiores aos observados em Abril ou Junho 198 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono Baseando mais uma vez a nossa an lise interpretativa na rela o fluxos de di xido de carbono actividade biol gica a varia o espacial traduzida pelos valores de R de ozono obtidos nos tr s locais durante a esta o estival Junho e Julho de 1997 no monte dos Baldios Agosto 1997 em Sarrazola e Setembro 1997 na herdade de Pancas refor a tamb m a hip tese de que os tecidos internos das plantas representam o sorvedouro mais eficiente de mol culas de ozono por m quando a vegeta o se encontra em actividade reduzida os mecanismos n o estom ticos s o os determinantes De facto as diferen as do estado biol gico da vegeta o parecem justificar os desvios entre os valores de R observados em Sarrazola e os registados nos outros dois locais Nestes apesar de conseguirmos divisar uma certa varia o na amplitude das trocas gasosa
418. os turbulentos de diagn stico 6 u e Gr T e a estabilidade atmosf rica obtidas ap s a aplica o de crit rios de selec o ccececsesseeescescesecsseesessenseceeceaecaseeseesensecuecsaecaeeeseesecsaecnseeseeeseaeents 181 Figura 6 30 Ciclos m dios di rios do balan o de radia o R fluxo de calor sens vel H fluxo de calor latente AE juntamente com a evolu o diurna da raz o de Bowen H AE estimados a partir das observa es experimentais registadas nas diferentes reas de estudo durante o ano de 1997 No per odo de Mar o Baldios a curva correspondente ao fluxo de calor latente e a estimativa dos valores m dios de referem se mais concretamente aos ltimos 5 dias do per odo de medi o c ie Figura 6 31 Varia o m dia di ria de transfer ncia vertical de CO prevalecente em quatro diferentes per odos de medi o levados a cabo em tr s reas de estudo durante o ano de 1997 cecccccescecssccsseceseceesceceseecsseesseseeeeeessees 184 Figura 6 32 Varia o temporal dos fluxos de CO registada no monte dos Baldios durante alguns dias do m s de Julho de 1997 e a sua rela o com a ocorr ncia de eventos de precipita o ap s um longo per odo de seca 186 Figura 6 33 Varia o temporal da concentra o e dos fluxos de deposi o seca de ozono prevalecente no monte dos Baldios e na herdade de Pancas durante as v rias campanhas experimentais rea
419. os v rios per odos de medi o Comparando com as condi es observadas em Sarrazola os registos meteorol gicos do monte dos Baldios denotam claramente a atenua o das caracter sticas do clima atl ntico medida que nos afastamos da costa Talvez importe real ar que em Mar o de 97 se registaram condi es meteorol gicas muito peculiares com valores de temperatura superiores aos de Abril e Junho e com humidades relativas bastante inferiores s observadas nos outros meses Em rela o s massas de ar verificamos que em Mar o e Abril predominaram as circula es de Sudeste para Noroeste com velocidades m dias de 2 a 3 ms enquanto em Junho e Julho as massas de ar foram maioritariamente transportadas de Noroeste para Sudeste com velocidades m dias da ordem dos 3 m s Face a estas condi es meteorol gicas a atmosfera deste local caracteriza se tamb m por uma mistura bem desenvolvida durante o dia Por m como a turbul ncia de origem t rmica assume propor es mais elevadas neste local a camada superficial caracteriza se por condi es de maior instabilidade sobretudo durante as horas de maior aquecimento radiativo A noite as condi es de estabilidade atmosf rica s o similares s observadas em Sarrazola As condi es meteorol gicas registadas na herdade de Pancas durante o m s de Setembro correspondem de certa forma a um regime de transi o onde se destacam situa es tipicamente de influ ncia
420. os valores de 1997 n o denotam com clareza qualquer varia o na intensidade dos mecanismos controladores do fen meno Na regi o dos Baldios tamb m se verifica que as mol culas de ozono s o removidas de forma mais eficiente na presen a de luz solar do que na sua aus ncia mas existem algumas peculiaridades que conferem ao fen meno uma certa dessemelhan a em rela o ao comportamento do mesmo em Sarrazola A principal diferen a observa se sobretudo ao n vel da magnitude do fen meno ao longo do per odo diurno Os valores diurnos de V atingiram m ximos m dios da ordem dos 0 30 cm s em Mar o enquanto nos meses de Abril Junho e Julho os valores m ximos de V4 n o foram al m dos 0 15 0 20 cm s mantendo se praticamente a um n vel constante entre as 7 00 horas da manh e as 16 00 horas da tarde Inversamente a resist ncia da superf cie variou entre valores m nimos diurnos de cerca de 4 00 s cm em Mar o e valores m ximos da ordem dos 7 00 s cm nos restantes per odos Durante a noite o cen rio foi em tudo id ntico ao observado em Sarrazola Os valores nocturnos de V4 variaram entre valores inferiores a 0 05 cm s e valores de aproximadamente 0 15 cms Os valores nocturnos de R foram em m dia superiores aos diurnos tendo atingido em Mar o e Abril valores m ximos da ordem dos 15 00 s cm e de 8 00 9 00 s em em Junho e Julho Passando agora avalia o dos valores dos par metros de dep
421. osi o seca de ozono na herdade de Pancas constatamos que o perfil di rio de V4 e mais concretamente o definido pelos valores de R denota que o fen meno exibiu nitidamente uma variabilidade diurna mais acentuada do que a registada na generalidade dos per odos de medi o levados a cabo em Sarrazola e no monte dos Baldios Em termos de magnitude os valores de V aproximaram se bastante dos observados em Sarrazola durante o per odo de Ver o e dos registados em Mar o no monte dos Baldios Em termos m dios os valores de R estiveram relativamente abaixo dos valores m ximos encontrados em Sarrazola e ligeiramente acima dos valores m nimos observados no monte dos Baldios 6 4 2 Avalia o Qualitativa das Tend ncias Observadas Em conformidade com as considera es gerais exaradas no cap tulo 3 os resultados obtidos neste estudo demonstram que as mol culas de ozono s o transferidas de forma mais efectiva para a superf cie durante o per odo diurno n o apenas em resultado dos n veis mais elevados de ozono que se registam durante o per odo solar mas tamb m devido ao facto de as resist ncias que se op em ao transporte do poluente na atmosfera e sua remo o ao n vel da superf cie 195 Capitulo 6 apresentarem valores manifestamente inferiores entre o crepusculo matutino e o ocaso Praticamente todas as publica es sobre estudos de deposi o seca de ozono efectuados em vegeta o rasteira Garland e D
422. oto est associada maioritariamente aos processos de combust o subjacentes produ o de energia em centrais termoel ctricas ao aquecimento dom stico e aos ve culos autom veis Estes processos geram NOx atrav s da oxida o do azoto 13 Capitulo 2 molecular do comburente e em menor extens o do azoto org nico do combust vel pelo oxig nio molecular Apesar das elevadas incertezas associadas aos invent rios de emiss es de NOx muitas das estimativas existentes na literatura sugerem que as emiss es naturais e antropog nicas apresentam uma contribui o quase equitativa para as emiss es globais destes compostos azotados Benkovitz et al 1996 Holland e Lamarque 1997 Todavia em regi es industriais da Europa e do Norte da Am rica as emiss es de origem antropog nica chegam a atingir propor es de 5 10 vezes superiores s emiss es naturais Yunus et al 1996 Um estudo de balan o atmosf rico de azoto efectuado para o Sul da Europa apontou tamb m para uma maior contribui o das fontes antropog nicas relativamente s naturais em cerca de um factor de 2 5 Katsoulis e Whelpdale 1990 PAN hv Tempestades NO gt No A HO RO A Emiss es antropog nicas Figura 2 3 Principais etapas do ciclo de vida dos xidos de azoto na troposfera As emiss es prim rias de NOx s o quase exclusivamente sob a forma de NO Apenas uma pequena frac o geralmente
423. ozono ou o NO A tentativa mais pr tica que se conhece de parametriza o desta resist ncia foi desenvolvida por Erisman et a 1994a para o di xido de enxofre a partir de valores experimentais de R obtidos em terrenos de charneca na Holanda tendo j sido no entanto generalizada para outro tipo de ecossistemas t picos daquele pa s Erisman 1994 Este autor descreve a resist ncia associada superf cie externa da vegeta o em fun o da humidade da superf cie resultante quer de eventos de precipita o quer dos valores elevados de humidade relativa Durante ou logo ap s um evento de 41 precipita o chuva o autor assume R lsm e para as restantes condi es R som relacionada com a humidade relativa RH da seguinte forma 12 0 58x10 2 EXP 0 278 RH se RH gt 81 3 Eq 5 20 nstom 25000 EXP 0 0693 RH se RH lt 81 3 5 4 Aplica es V rias da Analogia de Resist ncias na Estimativa de Fluxos de Deposi o Actualmente existe uma s rie de modelos atmosf ricos que descrevem o fen meno de deposi o seca com base na analogia de resist ncias Os primeiros modelos a incorporar algoritmos de deposi o seca deste tipo foram especialmente desenvolvidos para avaliar a deposi o 117 Capitulo 5 atmosf rica a uma escala regional Estes modelos surgiram durante as ltimas duas d cadas e em virtude da elevada import ncia deste fen meno continuam a sofrer constantes refinam
424. physical Research 86 3173 3182 Zeiger E Farquhar G D e Cowan I R 1987 Stomatal function Stanford University Press California 503 pp Zhang L Padro J e Walmsley J L 1996 A multi layer model vs single layer models and observed O dry deposition velocities Atmospheric Environment 30 2 339 345 285
425. por estes autores As mol culas de NO difundem se atrav s dos estomas como qualquer outro g s por m a sua destrui o ao n vel dos tecidos internos da planta muito menos efectiva O controlo estom tico sobre a deposi o de NO foi documentada por Saxe 1986 Estudos como o de Kisser Priesack et al 1987 sugerem tamb m que a absor o cuticular de NO n o deve ser desprezada No entanto ainda que parte do NO emitido possa ter sido consumido pela vegeta o pelo menos em Sarrazola o NO remanescente ao n vel da superf cie foi suficientemente elevado para manter as concentra es do ponto de compensa o sistematicamente superiores s concentra es atmosf ricas de facto este mecanismo global controlado por tr s factores relevantes produ o biol gica emiss o de NO remo o deste poluente pela vegeta o e concentra es atmosf ricas que deve ser ponderado na avalia o do fen meno de transfer ncia de NO Em locais como Sarrazola onde as concentra es atmosf ricas se mant m em n veis relativamente baixos durante uma parte significativa do per odo diurno a produ o biol gica deste poluente ao n vel do solo foi certamente o factor mais preponderante na determina o da forma do perfil di rio e sazonal obtido Ainda que n o tenhamos recolhido informa o experimental sobre as 238 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Transfer ncia Vertical de NOy caracter sticas f sica
426. position of sulphur dioxide to pine forest assessed by a radioactive tracer method Tellus 29 5 445 454 Garratt J R 1980 Surface influence upon vertical profiles in the atmosphere near surface layer Quarterly Journal Royal Meteorological Society 106 803 819 Garrec J P 1994 Cuticular characteristics in the detection of plant stress due to air pollution new problems in the use of these cuticular characteristics Em Air Pollutants and the leaf cuticles em NATO ASI Series G Ecological Sciences Vol 36 Eds K E Percy J N Cape R Jagels e C J Simpson pp 113 122 Springer Verlag Berlin Heidelberg Germany GILL 1992 Solent research anemometer product specification Issue 4 1 Lymington Gill Instruments Ltd UK Gouw J A Howard C J Custer T G e Fall R 1999 Emissions of volatile organic compounds from cut grass and clover are enhanced during the drying process Geophysical Research Letters 26 7 811 814 Grammerer K 1989 Respiration of soil and vegetation in Grassland M S Thesis Department Agronomy University of Nebraska Lincoln Granat L e Johansson C 1983 Dry deposition of NO and NOx in winter Atmospheric Environment 17 181 192 Granat L e Richter 1995 Dry deposition to pine of sulphur dioxide and ozone at low concentration Atmospheric Environment 29 14 1677 1683 Grant D R 1975 Comparison of evaporation measurements using different methods Quarterly Journal Royal Meteoro
427. presentada em termos de m dias H15 e desvios padr o para cada um dos per odos experimentais dada pela tabela 6 5 Os n veis atmosf ricos de NO e NO medidos a 5 metros de altura tamb m est o apensos de modo a ficarmos com uma ideia das concentra es atmosf ricas subjacentes aos fluxos verticais e compreendermos melhor as rela es entre estas duas vari veis Al m disso a avalia o das concentra es de NO e NO constitui ainda um meio de infer ncia da resposta do nosso sistema de medi o aos n veis atmosf ricos destas esp cies qu micas Tabela 6 5 Valores m dios H15 e desvios padr o das concentra es e dos fluxos de NO e NO estimados para as v rias campanhas experimentais A amostra de dados que deu origem aos par metros estat sticos respeitantes aos fluxos de NOx FNOx FNO FNO3 cont m somente os per odos seleccionados para os quais disp nhamos de valores de FNO e FNO O n total de medi es encontra se entre par ntesis curvos Concentra o ug m Fluxo ug m s NO NO FNO FNO FNOx Sarrazola Janeiro 0 935 41 288 14716 10 635 0 0062 0 0064 0 0324 0 0300 0 0336 0 0359 1422 1422 304 586 249 Fevereiro 1 374 2 010 15 308 12 088 0 0136 0 0120 0 043 0 0428 0 0561 0 0632 1801 1801 345 645 292 Agosto 0 489 0 505 10 384 8 850 0 0450 0 0309 0 0323 0 0607 0 0912 0 0898 1537
428. procedimento FC foram relativamente baixas e portanto os fluxos de superficie resultantes da aplica o deste m todo n o divergiram substancialmente dos fluxos calculados pela teoria cl ssica do gradiente Em termos m dios os fluxos de superficie obtidos pelo m todo FC mostram que a teoria cl ssica do gradiente subestimou os fluxos de NO e sobrestimou os fluxos de NO em valores inferiores a 10 Esta constata o n o resulta simplesmente da compara o que se apresenta na figura 6 55 dado que este procedimento pela sua simplicidade foi aplicado a todos os dados seleccionados de fluxos No que concerne aos resultados da metodologia MFC99 verific mos que os fluxos de superficie estimados nem sempre foram concordantes com os fluxos obtidos pelo procedimento FC Em situa es em que as raz es experimentais de NO NOx foram id nticas a NO NOx ou quando o gradiente de concentra o do NO foi positivo Cy gt Cz independentemente da raz o NO NOx os dois m todos conduziram a resultados similares Em situa es em que a diminui o das concentra es de NO 249 Capitulo 6 com a altura coincidiu com o registo de valores NO NOx bastante inferiores as previstas pelo equil brio fotoestacion rio de Leighton os dois m todos divergiram substancialmente quer em termos de magnitude quer em termos do sinal da diverg ncia dos fluxos Tendo em considera o estudos de modela o que contemplam a influ ncia de mecanismos q
429. que a remo o de SO ocorre em larga extens o pela interac o fisico quimica deste poluente com as partes externas das plantas ou com outros elementos da superf cie tais como material seco e o pr prio solo que suporta a vegeta o Estes mecanismos n o estom ticos parecem mais eficientes quando a superf cie se encontra molhada Por m na presen a de camadas aquosas a deposi o deste poluente n o necessariamente elevada na medida em que depende da composi o qu mica da superf cie aquosa Em situa es em que a superf cie se apresenta isenta de humidade os valores de R s o ligeiramente superiores mas n o suficientemente elevados para causar uma inibi o redu o do transporte vertical deste poluente Demonstrou se tamb m que a absor o pelos estomas apresentou uma baixa contribui o na remo o total deste poluente principalmente quando esta via coexistiu com factores ambientais favor veis forma o de camadas aquosas suscept veis de promover uma r pida e prolongada absor o oxida o das mol culas de SO A remo o de SO pela superf cie ocorreu portanto de forma mais efectiva do que a do ozono Em resultado do clima mais seco as taxas de deposi o de SO em regi es do Sul da Europa s o mais moderadas do que as observadas em pa ses de latitude superior No que concerne transfer ncia das esp cies azotadas estudadas nesta investiga o os resultados demonstraram que estas esp cies qu micas
430. que uma dessas resist ncias supera consideravelmente a outra Se Rastom gt gt Room a avalia o de Rc resume se apenas contribui o da via estom tica cuja descri o matem tica se apresenta muito mais simples do que a contribui o n o estom tica Por outro lado se Rstom gt gt Rastom OS Valores de R s o determinados exclusivamente por mecanismos n o estom ticos permitindo assim a avalia o isolada destes 112 Parametriza o dos Processos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos 5 3 2 1 Resist ncia Estom tica e do Mes filo Pela sua import ncia na compreens o dos mecanismos de superf cie envolvidos na transfer ncia vertical de esp cies gasosas a determina o de Rsm tem despertado especial interesse no mbito dos estudos de deposi o atmosf rica De um modo geral a resist ncia ao transporte de um determinado constituinte atrav s do estomas tem sido derivada a partir da resist ncia estom tica ao vapor de gua obtida quer experimentalmente quer atrav s de estudos de modela o Grant 1975 Baldocchi et al 1987 Wesely 1989 Kim e Verma 1991 Erisman et al 1994a Jensen e Hummelshoj 1995 usando a seguinte rela o R E E Eq 5 10 stom i stom H20 m i Dno A resist ncia do mes filo R relativa ao poluente juntamente com a raz o das difusividades i moleculares D D s o termos adicionais que convertem a resist ncia ao transporte do vapor de gua para a res
431. quente de correntes de jacto que ocorrem acima da camada de invers o Stull 1988 Os poluentes da camada superficial nocturna s o mantidos numa camada estreita podem ser misturados e interagir quimicamente na atmosfera ou com a superf cie receptora mas com uma efici ncia muito menor De facto as emiss es nocturnas para esta camada conduzem geralmente a uma acumula o de poluentes Em contrapartida os poluentes que durante a noite forem lan ados para a atmosfera acima da camada superficial tendem a flutuar por cima desta enquanto perdurar a zona de invers o De madrugada com a forma o de zonas de intrus o estes poluentes podem ser eficientemente transportados para a superf cie Naturalmente que este cen rio ideal pode ser consideravelmente alterado quando o padr o do vento e das nuvens n o est ligado s caracter sticas da superf cie ou ao ciclo di rio de aquecimento Isto acontece por exemplo sempre que as condi es meteorol gicas est o sob influ ncia de fen menos de mesoscala como centros de baixas press es Em dias de vento forte ou de nublosidade acentuada o ciclo descrito anteriormente tamb m se torna menos acentuado e as propriedades din micas bem como a sua estrutura dependem essencialmente da intensidade do 41 Capitulo 3 vento e da rugosidade da superf cie Nestas situa es a mistura turbulenta maioritariamente de origem mec nica a qual diminui em altura mais rapidamente do que a
432. r metros estat sticos correspondentes para cada um deles Os tr s subconjuntos compreendem no seu dom nio os valores diurnos os valores nocturnos e a totalidade dos valores de uma dada vari vel do conjunto inicial Considerou se o per odo diurno o correspondente ao intervalo de tempo compreendido entre o nascer e o p r do Sol Esta forma de apresenta o dos resultados finais permite determinar a magnitude do fen meno avaliar as tend ncias temporais e espaciais e ainda estabelecer rela es de causa e efeito entre a deposi o seca e os factores ambientais mais relevantes como o comportamento biol gica da vegeta o a humidade da superf cie etc De facto enquanto as tend ncias m dias 187 Capitulo 6 reflectem os factores com maior preval ncia a escolha de s ries temporais referentes a determinados per odos podem reflectir a tend ncia central mas tamb m podem espelhar nica e exclusivamente situa es espor dicas cuja generaliza o conduz a interpreta es err neas ou amb guas do fen meno A metodologia empregue al m de reduzir a influ ncia das situa es excepcionais na interpreta o dos resultados minora tamb m o efeito dos erros inerentes aos valores individuais nos resultados finais Por tudo o que foi dito inequ voco que o procedimento de an lise adoptado oferece maior confian a na generaliza o dos resultados 6 4 1 1 Concentra es e Fluxos de Deposi o Seca A magnitude
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434. r a 80 tamb m foram exclu dos de modo a reduzir as incertezas da an lise Desta forma foi poss vel estabelecer rela es entre a resist ncia total da superf cie e a resist ncia estom tica respeitantes 201 Capitulo 6 deposi o de ozono para os v rios per odos em que foi poss vel recolher a informa o experimental necess ria Os principais resultados fornecidos por esta an lise est o ilustrados sob duas formas diferentes nas figuras 6 38 e 6 39 A figura 6 38 relaciona atrav s de gr ficos XY a condut ncia da superf cie com a condut ncia estom tica obtida pelo m todo de Penman Monteith para os per odos de Abril Julho Agosto e Setembro A figura 6 39 mostra o perfil m dio das duas condut ncias entre as 11 00 e as 17 00 locais para os meses supramencionados Os valores de condut ncia obtidos pela aplica o do m todo directo n o s o apresentados pelo facto de terem exibido uma excelente concord ncia em rela o aos estimados pelo m todo de Penman Monteith 1 Rc O cm s 1 Rc O cm s 0 0 0 0 T T T T T T T 00 01 02 03 04 05 00 01 02 03 04 05 1 Rstom O cm s 1 Rstom O cm s Sarrazola Agosto 97 Pancas Setembro 97 __ 1 0 AM 10 Jaca Peneda presen ems a 0 8 0 8 a oa 5 0 6 E EEE E 0 6 o o oO 04 04 0 2 0 2 0 0 0 0 i i 00 02 04 06 08 1 0 00 02 04 06 08 1 0 1 Rstom O cm s
435. r condutances in an Amazonian Terra Firme rain forest Journal of Applied Ecology 27 336 353 Rogers H H Jeffries H E e Witherspoon A M 1979 Measuring air pollutant uptake by plants nitrogen dioxide Journal of Environmental Quality 8 551 557 Rondon A e Granat L 1994 Studies on the dry deposition of NO to coniferous species at low NO concentrations Tellus 46B 339 352 279 Refer ncias Bibliograficas Rondon A Johansson C e Granat L 1993 Dry deposition of nitrogen dioxide and ozone to coniferous forests Journal of Geophysical Research 98 5159 5172 Rorison I H 1980 The effects of soil acidity on nutrient availability and plant response Em Effects of Acid Precipitation on Terrestrial Ecosystems Eds T C Hutchinson e M Havas pp 283 304 Rosswall T 1982 Ecology of Arable Land The role of Organisms in Nitrogen Cycling Progress Report 1981 Swedish University of Agricultural Sciences Uppsala Runeckles V C 1986 Photochemical oxidants Em Air Pollutants and their Effects on Terrestrial Ecosystem Eds A H Legge e S V Krupa pp 265 303 Advances in Environmental Science and Technology 18 John Wiley amp Sons USA SAI 1996 User s Guide to the Variable Grid Urban Airshed Model UAM V SYSAPP 96 95 27r Systems Applications International San Rafael CA Sanchez M L Rodriguez R e Lopez A 1997 Ozone dry deposition in a semi arid steppe and in a coniferous forest in southern Eur
436. r em condi es ambientais ditas ideais a express o 4 2 simplificada a dws _ 0 os Ea 43 dz oz dz Integrando a equa o 4 3 entre z 0 e z z assumindo que a turbul ncia diminui drasticamente junto superf cie devido s for as viscosas e que nos n veis mais elevados da camada superficial o transporte turbulento dominante resulta que fluxo vertical m dio de um escalar constante com a altura e iguala o fluxo de difus o molecular superf cie os D const Eq 4 4 Jr dz 0 rN Ws vertical 4 2 2 Avalia o das Condi es de Aplicabilidade da Teoria Micrometeorol gica Do exposto anteriormente verificamos que os fluxos ao n vel da superf cie podem ser obtidos directamente a partir do fluxo turbulento medido num dado ponto acima da superficie desde que as condi es ambientais permitam validar a hip tese da camada de fluxo constante 72 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos equa o 4 4 De facto a validade desta hip tese question vel em muitos cen rios reais uma vez que a verifica o da mesma implica condi es de estacionaridade homogeneidade horizontal da superf cie advec o desprez vel e ainda que as esp cies qu micas sejam conservativas ao longo das camadas de ar situadas abaixo do ponto de medi o Sendo o ambiente natural raramente ideal importa saber at que ponto poss vel obter estimativas fide
437. r u v e w x indica as direc es x y e z D a difusividade molecular da propriedade escalar S associada ao movimento t rmico aleat rio Q o termo de produ o destrui o qu mica e Syrepresenta qualquer fonte ou sumidouro de S Substituindo cada vari vel instant nea turbulenta da equa o anterior pela soma de uma componente m dia e de uma componente flutuante a a a e atendendo validade dos seguintes postulados a 0 ab 0 e ab ab vide anexo A Stull 1988 Wyngaard 1990 a equa o que governa uma propriedade escalar como a temperatura ou a concentra o de uma dada componente escalar na CLA pode ser reescrita da seguinte forma ot Ox x i eae us o gt Q So Eq 4 2 Esta express o estabelece que a taxa de varia o temporal do escalar S num dado ponto do espa o definida pelo termo de advec o m dio horizontal e vertical U S pelo termo de diverg ncia ou converg ncia m dio horizontal e vertical do fluxo turbulento u s pela difus o molecular DOS ox e por qualquer fonte ou sorvedouro incluindo tamb m as reac es qu micas Baldocchi et al 1988 A rela o entre estes v rios termos est ilustrada esquematicamente na figura 4 1 na qual se mostra a evolu o da equa o da continuidade medida que uma parcela de ar flui de uma superf cie de rugosidade zp para uma superficie de rugosidade zo Nas situa es em 70 M todos de Med
438. ra a prossecu o deste objectivo foi dado aquando da selec o criteriosa dos locais de medi o em conson ncia com os requisitos te ricos necess rios para a aplica o correcta das t cnicas micrometeorol gicas Um segundo passo n o menos importante que o primeiro consistiu no controlo sistem tico do funcionamento do sistema de monitora o em tempo real A realiza o de uma campanha de intercompara o de dados foi outro aspecto crucial para a avalia o da integridade dos resultados Finalmente j numa fase de an lise e tratamento da informa o experimental foram aplicados v rios procedimentos de correc o e ou elimina o das observa es experimentais efectuadas em condi es pouco ou nada favor veis para o estudo dos fluxos verticais de massa e de energia na interface atmosfera biosfera Adicionalmente a qualidade da base de dados de estudo foi ainda averiguada a partir de alguns testes de diagn stico Em s ntese os procedimentos mais relevantes foram e a an lise e avalia o de par metros medidos e calculados na campanha experimental de intercompara o levada a cabo em Madrid e a detec o e remo o de todos os dados experimentais recolhidos durante per odos de mau funcionamento do sistema atrav s de uma inspec o visual dos registos temporais das diferentes vari veis e a correc o dos fluxos de ozono CO e H2O em rela o ao tempo de atraso 160 Estudo de Deposi o Seca Rea
439. raficas Bahe F C Schurath U e Becker K H 1980 The frequency of NO photolysis at ground level recorded by a continuous actinometer Atmospheric Environment 14 711 718 Baird C 1999 Environmental Chemistry W H Freeman amp Company New York USA Bakwin P S Wofsy S C e Fan S M 1992 Measurements of NOx e NOy concentrations and fluxes over Artic tundra Journal of Geophysical Research 97 16 547 16 557 Baldocchi D D 1988 A multi layer model for estimating sulfur dioxide deposition to deciduous Oak Forest canopy Atmospheric Environment 22 5 869 101 Baldocchi D D Hicks B B e Camara P 1987 A canopy resistance model for gaseous deposition to vegetated surfaces Atmospheric Environment 21 1 91 101 Baldocchi D D Hicks B B e Meyers T P 1988 Measuring biosphere atmosphere exchanges of biologically related gases with micrometeorological methods Ecology 69 5 1331 1340 Baldocchi D D Verma S B e Rosenberg N J 1981 Mass and energy exchanges of a soybean under various environmental regimes Agronomy Journal 73 706 710 Bates D V 1989 Ozone myth and reality Environmental Research 50 230 237 Bates T S Lamb B K Guenther A Dignon J e Stoiber R E 1992 Sulfur emissions to the atmosphere from natural sources Journal of Atmospheric Chemistry 14 325 337 Baumgartel H Griinbein W e Hensel F 1999 Global Aspects of Atmospheric Chemistry Topics in Physical Chemistry
440. ratura com base na rela o entre esta vari vel e a velocidade do som ver sec o 6 1 2 2 1 Embora partida fosse de esperar que o sensor SRT pudesse ser usado como refer ncia a verdade que pela avalia o do fecho do balan o de energia obtido por cada grupo verificamos que os sistemas que medem o fluxo de calor sens vel a partir da temperatura do s nico conduziram a erros mais pequenos Ambos os m todos s o detalhadamente discutidos em Kaimal e Finnigan 1994 Relativamente ao calor latente verificamos uma excelente correla o entre os valores do nosso sistema e dos outros grupos e al m disso foi poss vel constatar que os dois sistemas de medi o de fluxos de vapor de gua LI 6262 e o higr metro KH20 usados no 163 Capitulo 6 sistema MEDFLUX da UA apresentam uma elevada correla o Este resultado n o era expect vel mas o facto que nas condi es de opera o deste estudo ambos os sistemas se mostraram adequados para a medi o de fluxos de vapor de gua o 350 Ty 0 27 1 02X 300 4 12 0 94 o 250 E 200 Oo 5 150 amp 100 h xX 50 R 0 0 50 100150200 250300350 AE Krypton UA W m 350 Y 3 19 0 99 X E 0012 097 E 300 E 250 ao S 200 5 200 E 150 o a amp 100 100 m S50 cio c o o E gt 1 3 0 50 100150200250 300 350 Tempo Dia Maio 1997 AE Li 6262 UA W m Figura 6 19 a Compara o de s ries temporais do balan
441. recolha de dados experimentais de qualidade suficientemente elevada que nos possibilitasse a avalia o do comportamento de curto e longo termo do fen meno de deposi o seca dos poluentes gasosos supracitados para uma larga gama de condi es ambientais prevalecentes em Portugal Este processo de recolha de informa o envolveu um n mero elevado de actividades tais como a escolha dos locais de estudo o desenvolvimento e implementa o do sistema de medi o o manuseamento a an lise e a valida o dos dados recolhidos bem como ainda o tratamento e a interpreta o dos resultados que no seu todo constitu ram uma tarefa bastante rdua sen o mesmo herc lea De facto ainda que o actual conhecimento da tecnologia disponibilize meios sofisticados para lidar com as v rias tarefas envolvidas depar mo nos constantemente com problemas em cada um daqueles passos nem sempre f ceis de ultrapassar Apesar de todas estas dificuldades inerentes ao estudo dos processos de deposi o seca de poluentes gasosos a presente investiga o proporcionou a aquisi o de um amplo conjunto de dados experimentais de fluxos verticais na interface atmosfera superficie de ozono e de di xido de enxofre tendo tamb m contribu do para uma recolha significativa de informa o respeitante Capitulo 7 transfer ncia de xidos de azoto Todavia apenas uma frac o do vasto n mero de dados inicialmente recolhidos foi usada para extrair info
442. rem sido substancialmente inferiores 0 20 ug m s observadas nos outros dois locais a varia o sazonal tamb m se caracterizou por uma tend ncia contr ria verificada em Sarrazola os valores prevalecentes em Mar o e em Abril foram inferiores aos registados em Junho e Julho em cerca de um factor de 2 Os n veis de NO obtidos nas diferentes reas situam se um pouco acima do limite inferior reportado para uma atmosfera rural limpa 0 05 ppbv gt 1 ppbv NO 1 25 ug NO m a 20 C mas s o substancialmente inferiores aos valores assinalados para reas urbanas polu das gt 100 ppbv Logan 1983 Dunfield e knowles 1998 De um modo mais preciso e confrontando os valores obtidos com as concentra es t picas apresentadas em Duyzer 1995 para o continente europeu podemos afirmar que a regi o dos Baldios exibiu n veis pr ximos do limite superior apresentado para reas remotas 0 086 0 21 ug m enquanto nas outras reas de estudo foram registados n veis m dios t picos de reas polu das 0 21 1 5 ug m A varia o espacial obtida perfeitamente compreens vel dado que as reas de estudo de Sarrazola e de Pancas est o integradas em regi es onde se concentram importantes fontes antropog nicas de NO A influ ncia destas na abund ncia e na distribui o dos n veis atmosf ricos de NO nota se sobretudo no per odo compreendido entre o nascer do sol e o meio dia durante o qual se estimaram valor
443. remo o de SO medida que a oxida o prossegue a humidade superficial torna se ac dica o SO menos sol vel e por conseguinte para este mecanismo ser significativo a capacidade tamp o da superf cie aquosa deve ser suficientemente elevada Esta depend ncia conduz geralmente a uma grande variabilidade dos valores de R nas condi es experimentais de campo Por exemplo os baixos valores de Rc medidos na Holanda em superf cies com vegeta o rasteira foram atribu dos ao clima h mido e aos n veis elevados de am nia prevalecentes naquele pa s Erisman et al 1993 Estas sugest es est o tamb m em conformidade com as ideias discutidas nos estudos de Brimblecombe 1978 e Chameides 1987 os quais enfatizam a import ncia da presen a de qu micos nas camadas aquosas Centrando novamente a nossa aten o na figura 6 46 podemos deduzir que o comportamento sazonal dos valores nocturnos de R relativos a Sarrazola parece estar relacionado com a prov vel varia o da composi o qu mica das superf cies aquosas do Inverno para o Ver o Esta hip tese sustentada pelo contraste sazonal registado no regime de pluviosidade e na potencial rela o entre a composi o qu mica da humidade da superf cie e a sua origem Quando a humidade da superf cie determinada pela queda de chuva ou outros eventos de precipita o a concentra o de H nas got culas de gua sobretudo influenciada pela acidez da pr pria gua d
444. resentado como factor de doen a p blica ao afectar os atletas dos liceus na Calif rnia Wayne et al 1967 A reprodutibilidade e a signific ncia estat stica das altera es dos ndices da fun o pulmonar pode ser mais frequente em pessoas que est o em actividade no exterior durante epis dios fotoqu micos mas tamb m claro que os n veis de ozono encontrados em reas rurais podem afectar a sa de dos pulm es de qualquer indiv duo independentemente do seu escal o et rio Existem no entanto certos grupos de pessoas bastante mais sens veis como as crian as com o sistema respirat rio ainda em desenvolvimento idosos com sistema respirat rio afectado e pessoas com problemas de asma e outros problemas respirat rios cong nitos PORG 1997 O NOx e os seus produtos de oxida o podem tamb m causar uma grande variedade de impactes na sa de humana consoante a sua concentra o no ar e o tempo de exposi o O NO contribui para problemas card acos e pulmonares diminui a resist ncia dos organismos humanos a infec es v rias e pode actuar como agente cancerog nico Os produtos de oxida o do NOx principalmente as part culas pequenas tamb m penetram profundamente nas partes mais sens veis dos pulm es causando eventualmente graves danos no funcionamento do sistema respirat rio e agravar problemas card acos existentes PORG 1997 e refer ncias citadas nesta A exposi o prolongada ao di xido de enxofre t
445. respectivamente Com este protocolo multipoluente e multi efeito a quantifica o e o controlo dos problemas do ozono assenta no conceito de n vel cr tico e a quantifica o e controlo dos problemas dos poluentes cidos SO NOx Am nia ou nutrientes compostos de azoto passam a assentar no conceito de carga cr tica Assim a avalia o dos efeitos da polui o do ar nos ecossistemas requer a quantifica o dos n veis de exposi o referentes ao ozono e das cargas actuais de deposi o atmosf rica dos poluentes com efeito acidificante nos mais variados ecossistemas ou pelo menos naqueles que est o em stress ambiental ou potencialmente sujeitos a ele para que se possam identificar as reas onde esses valores atingem magnitudes suscept veis de causar quaisquer danos ambientais ou humanos Stedman et al 1994 Erisman e Draaijers 195 Desta forma poss vel optimizar as estrat gias de controlo das emiss es de forma a assegurar uma melhor qualidade do ar e concomitantemente garantir a protec o dos ecossistemas naturais bem como da sa de p blica As actividades subjacentes a esta estrat gia de redu o da acidifica o eutrofiza o e de redu o dos n veis de ozono troposf rico adoptada recentemente pela UN ECE refor a a necessidade de desenvolver modelos atmosf ricos capazes de proporcionar a liga o entre qualquer situa o espec fica de emiss o e os correspondentes n veis de concentra o e d
446. ri os efeitos induzidos pelas reac es qu micas que ocorrem entre a tr ade NO NO O ciclo de Leighton sobre o fluxo turbulento destas esp cies qu micas foi avaliado com base nos mesmos perfis verticais de concentra o e utilizando v rias metodologias assentes nos pressupostos descritos na sec o 4 2 4 Neste mbito num primeiro exerc cio aplicamos o procedimento designado por 227 Capitulo 6 factor de correc o e numa segunda fase avan mos para metodologias mais complexas que envolveram a resolu o num rica do sistema de equa es diferenciais que descrevem a varia o vertical da concentra o e do fluxo de cada uma das esp cies qu micas 6 6 1 Varia o Temporal e Espacial Resultante da Aplica o da Teoria Cl ssica do Gradiente A varia o temporal e espacial dos fluxos verticais de NO e NO obtidos pela teoria cl ssica do gradiente encontra se ilustrada graficamente nas figuras 6 49 a e b sob a forma de perfis m dios di rios correspondentes a cada uma das campanhas intensivas levadas a cabo nos diferentes locais de estudo semelhan a do que fizemos em rela o ao estudo da deposi o seca de ozono os eixos das abcissas correspondem ao tempo universal UTC e os eixos das ordenadas representam a m dia definida pelo par metro H15 vide sec o 6 3 1 dos valores medidos em cada intervalo de 15 minutos ao longo de cada campanha experimental de 1997 Informa o id ntica a
447. rimental dispon vel sugere que os solos s o um importante sorvedouro de compostos org nicos e inorg nicos como o di xido de enxofre e os xidos de azoto Relativamente ao ozono o conhecimento mais superficial mas alguns estudos sugerem que os solos s o receptores efectivos deste poluente Turner et al 1973 MacDowall 1974 Galbally e Roy 1980 Num trabalho de revis o sobre este tema Bohn 1972 reportou que os gases org nicos s o absorvidos a taxas directamente proporcionais ao seu peso molecular e em fun o da presen a de outros grupos funcionais azoto f sforo oxig nio enxofre enquanto a absor o de gases inorg nicos pelos solos aumenta medida que o seu peso molecular diminui Weidensaul e McClenahen 1986 Este facto atribu do aos mecanismos de remo o que lhes est o subjacentes Enquanto a sor o de compostos org nicos de baixo peso molecular est associada popula o microbiol gica a sor o da maior parte dos constituintes inorg nicos pelos solos atribu da primariamente aos par metros f sico qu micos do solo N o obstante esta interac o f sico qu mica estar bem estabelecida pouco se sabe sobre as propor es em que estes gases inorg nicos reagem com os elementos do solo e sobre as taxas a que as reac es ocorrem As generaliza es anteriormente transcritas foram substanciadas pelo trabalho de laborat rio realizado por Abeles et al 1971 no qual examinaram a natureza da a
448. rios atingiram a meta estabelecida e conseguiram estabilizar as emiss es de NOx N o obstante os excelentes resultados obtidos em termos de redu o de emiss es a adop o destes protocolos n o proporcionou um controlo eficaz dos efeitos associados aos poluentes visados nomeadamente a acidifica o a eutrofiza o e o efeito oxidante do ozono Deste modo no mbito da CLRTAP adoptou se uma nova estrat gia de redu o das emiss es tendo por base os conhecimentos cient ficos mais recentes Assim nesta segunda fase as metas impostas para a redu o das emiss es passam a ser determinadas em fun o dos efeitos que lhes est o associados os quais s o traduzidos pelos conceitos de n vel cr tico e carga cr tica Ambos os conceitos s o estabelecidos de modo a proteger a esp cie humana e a vida dos ecossistemas Bull 1991 Metcalfe et al 1998 UN ECE 2000 A implementa o desta nova estrat gia teve a sua g nese em 1994 com a assinatura do protocolo de Oslo o qual incidia sobre a redu o das emiss es de enxofre de modo a reduzir gradualmente a deposi o total para valores inferiores s cargas cr ticas estabelecidas para os mais variados ecossistemas Outros aspectos como a utiliza o da melhor tecnologia dispon vel poupan a de energia e aplica o de instrumentos econ micos foram tidos em conta na prepara o deste protocolo Ultimamente com o objectivo de conseguir melhores resultados e racios cus
449. rma o sobre os processos de transfer ncia vertical daqueles poluentes Na verdade em estudos desta natureza absolutamente necess rio adoptar um esquema de selec o de dados capaz de eliminar ou reduzir as incertezas que porventura possam estar associadas aos dados recolhidos em circunst ncias ambientais condi es f sicas e meteorol gicas da rea de estudo ou t cnicas falhas instrumentais manuseamento e processamento da informa o recolhida etc pouco ou nada favor veis medi o e interpreta o dos fluxos verticais Na presente investiga o a filtra o de dados foi assegurada com a aplica o de um conjunto de crit rios b sicos de rejei o de dados tendo este conduzido a redu es da ordem dos 30 70 75 e 60 para o O3 SO2 NO e NO respectivamente Estas elevadas redu es podem partida indiciar uma perda de representatividade das medi es mas na verdade os per odos seleccionados apresentam uma qualidade mais elevada e continuam a abranger um espectro alargado das condi es ambientais prevalecentes na regi o sul da Europa A implementa o destes procedimentos de selec o de dados sem d vida um dos pontos mais cr ticos em estudos de avalia o dos fen menos de transfer ncia seca na interface atmosfera superf cie e cremos que neste mbito tudo fizemos para garantir a qualidade dos dados experimentais e dos resultados finais em compara o com a maior parte dos estudos publicados
450. rmina com a deposi o destas na superf cie terrestre onde acabam por causar efeitos adversos adicionais que se manifestam escala local regional e global Os exemplos mais paradigm ticos ilustrativos desta situa o s o a acidifica o dos ecossistemas terrestres e aqu ticos em resultado da deposi o seca e h mida de subst ncias cidas ou precursoras de cidos e os efeitos directos da deposi o seca do ozono na vegeta o EEA 1995 Os compostos de enxofre e de azoto nomeadamente o SO e o NOx s o os principais agentes acidificantes e parecem constituir os factores chave na regula o da composi o i nica e disponibilidade de nutrientes nos ecossistemas naturais O recente abrandamento do crescimento da floresta germ nica e a acidifica o severa de muitos lagos na Su cia s o exemplos concretos da potencial agudiza o do problema O ozono produzido durante o transporte de Capitulo 1 subst ncias precursoras nomeadamente os xidos de azoto e os compostos org nicos vol teis um agente oxidante suscept vel de afectar adversamente a sa de humana e a vegeta o terrestre mesmo quando presente em quantidades n o muito elevadas Em muitas reas do globo terrestre este tem contribu do para o decl nio da vitalidade da floresta e da produ o agr cola envolvendo ambos os problemas perdas econ micas significativas As perturba es ecol gicas que adv m da contamina o do ar s o conhecidas de
451. rneck 2000 Concretizando melhor esta vis o geral sobre o perfil di rio podemos dirigir a nossa aten o para os valores obtidos no ano de 95 em Sarrazola Neste local vemos que os valores m nimos nocturnos que variaram entre as 20 ug m e as 40 Lg m contrastaram com valores m ximos diurnos compreendidos entre as 80 ug m de Fevereiro e as 120 ug m de Abril Analisando os valores m dios correspondentes aos per odos diurno e nocturno as diferen as foram relativamente inferiores nunca superiores a 30 ug m O perfil sazonal definido pelos valores registados ao longo deste per odo mostra que os n veis de ozono atingiram o seu pico nos meses de Primavera Ver o e os valores m nimos nos meses de Inverno Esta tend ncia sazonal dos n veis de ozono sugere a import ncia de um outro factor que interv m no balan o do ozono troposf rico Este factor s o as intrus es estratosf ricas que como vimos cap tulo 2 deste manuscrito apresentam uma contribui o no per odo da Primavera Em 1997 no mesmo local as concentra es de ozono exibiram magnitudes um pouco mais baixas com valores m ximos di rios a variarem entre as 60 ug m em Janeiro e Fevereiro e as 80 ug m em Agosto mas evolu ram no tempo segundo um padr o di rio id ntico ao registado em 1995 Embora menos acentuados os valores m nimos nocturnos atingidos em 1997 apresentaram tamb m uma ligeira queda relativamente a 1995 V rias raz es podem
452. rocess of nitrogen dioxide into leaf tissues New Phytologist 125 771 785 Remde A Slemr F e Conrad R 1989 Microbial production and uptake of nitric oxide in soil FEMS Microbiology Ecology 62 221 230 Rennenberg H e Herschbach C 1996 Responses of plants to atmospheric sulphur Em Plant Response to Air Pollution Eds M Yunus e M Iqbal pp 285 293 John Wiley amp Sons Ltd England Rennenberg H 1984 The fate of excess sulphur in higher plants Annual Review Plant Physiology 35 121 153 RGAR 1997 Acid deposition in the United Kingdom 1992 1994 Fourth Report of the Review Group on Acid Rain DoE Publications London England Ribeiro O 1991 Portugal o Mediterraneo e o Atlantico Sa da Costa Lisboa Rich S Waggoner P E e Tomlinson H 1970 Ozone uptake by bean leaves Science 169 79 80 Ripley B 1989 Robust statistics How not to reject outliers Partl Basic concepts Analyst 114 Analytical Methods Committee Ripley E e Saugier B 1974 Energy and mass exchange of a native grassland in Saskatchewan Em Proceedings of the 1974 International Seminar on Heat and Mass Transfer in the Environment of Vegetation pp 311 325 Dubrovnik Ritchie G A F e Nicholas D J D 1972 Identification of the sources of nitrous oxide produced by oxidative and reductive processes in Nitrosomonas europaea Biochemical Journal 126 1181 1191 Roberts J Cabral M R e de Aguiar L F 1990 Stomatal and boundary laye
453. s E E lt it lt ae cE TE 14 RE 14 PN Po FNO EU E O 1 2 3 4 5 010 0 05 0 00 0 05 0 1 2 3 0 10 0 05 0 00 0 05 NO NO ppbv FNO FNO ppb m s NO NO ppbv FNO FNO ppb m s 6 bv o bv 3 ppbv Data 06 08 97 a ppbv Data 06 08 97 26 27 28 29 30 31 32 33 Hora 11 30 30 32 34 Hora 12 45 6 li l li li ll li li li li C DE a NO NO 0 Fo FNO FNO o FO 4 1 1 E E E 3 4 g 4 2 lt lt i l enol FNO 0 r r r r v r r i 0 r r r 7 r x 0 1 2 3 4 015 010 0 05 0 00 0 05 0 0 03 06 09 1 2 0 09 0 06 0 03 0 00 0 03 NO NO ppbv FNO FNO ppb ms NO NO ppbv FNO FNO ppb m s Figura 6 56 Varia o vertical da concentra o e do fluxo de NO NO e O obtida pela aplica o da teoria K com inclus o do termo de reac es qu micas MFC99 Uma outra alternativa s metodologias anteriores consistiu na aplica o de um procedimento similar ao descrito em Padro et al 1998 Neste exerc cio ao inv s de usarmos apenas dados experimentais para inferir os fluxos de NO NO e Os estes s o simulados a partir das concentra es atmosf ricas das tr s esp cies registadas no n vel zo e dos fluxos destas mesmas esp cies obtidos para a altura 6 z d com um modelo Big Leaf adequado considerando que a diverg ncia do fluxo nula na camada quasi laminar Esta metodologia encontra se tamb m descrita e explicada com maior detal
454. s Kaimal e Finnigan 1994 Em termos de sensibilidade de resposta os requisitos s o os mesmos quer para uns quer para os outros A seguir descrevem se de forma sucinta os princ pios de funcionamento dos instrumentos que integram o sistema de monitora o real ando se tamb m alguns aspectos relacionados com a forma como foram operados nas medi es de campo 6 1 2 2 1 Medi o de Vari veis Turbulentas ou Instant neas do Escoamento As propriedades turbulentas do escoamento turbul ncia atmosf rica s o registadas com um anem metro ultra s nico 3 D manufacturado pela Gill Instruments Solent Research Gill Este instrumento tem sido usado por v rios investigadores em medi es de campo Cieslick e Labatut 1997 Moncrieff et al 1997 entre outros tendo tamb m sido testado em t nel de vento por Mortensen e Larsen 1994 Este sensor constitu do por uma parte superior designada por cabe a de medi o que disp e de tr s pares transdutores ultra s nicos colocados sobre uma base estrutural em forma de cilindro que incorpora componentes electr nicos A figura 6 3 esquematiza a estrutura global do Solent destacando tamb m o arranjo geom trico dos transdutores Os transdutores formam entre si ngulos de 120 estando os respectivos pares colocados em posi es diametralmente opostas a cerca de 15 cm de dist ncia A dist ncia que separa os transdutores de cada par constitui a principal limita o
455. s Singh et al 1978 Viezee et al 1983 Laurila e L till 1994 sendo mais ou menos aceite que o fluxo m dio anual de ozono estratosf rico maior entre as latitudes 30 N 60 N e que estas intrus es apresentam varia es sazonais com os valores m ximos a serem registados na Primavera A forma o fotoqu mica de ozono envolve uma s rie de reac es em cadeia cujos principais ingredientes s o os xidos de azoto NOx o mon xido de carbono CO o metano CH4 e outros compostos org nicos vol teis n o metano COV de origem biog nica ou antropog nica Liu et al 1987 Kley et al 1994 Marston 1999 Segundo alguns autores o aumento de emiss es antropog nicas de NOx CO metano e COV tem causado nas duas ltimas d cadas e em grande parte do Hemisf rio Norte um aumento anual de 0 8 1 5 dos valores de concentra o de ozono Ramananthan et al 1985 Relativamente ao s culo passado estima se que as concentra es de ozono tenham duplicado Volz e Kley 1988 O mecanismo b sico subjacente a este termo de produ o de ozono na troposfera envolve a fot lise do NO a comprimentos de onda inferiores a 430 nm NO hv A lt 430nm NO OCP Eq 2 1 O tomo de oxig nio no estado fundamental O P formado neste processo reage de seguida com o oxig nio molecular O P O M gt 0 M Eq 2 2 formando uma mol cula de ozono Por sua vez esta mol cula de ozono reage rapidamente c
456. s atrav s dos estomas s o mais uma vez os mecanismos n o estom ticos que moldam o padr o de deposi o de ozono apresentando se em Pancas e em parte durante o m s de Julho no monte dos Baldios como os respons veis pela remo o deste poluente Do exposto conclu mos que a deposi o de ozono resulta de v rios processos sendo um deles a difus o atrav s dos estomas Por m uma importante parte parece ocorrer por ac o de outros fen menos especialmente em per odos estivais Pouco se conhece acerca destes ltimos N o obstante de conhecimento geral que o ozono um g s reactivo que pode interagir quimicamente com um elevado n mero de elementos da superf cie A maior ou menor afinidade qu mica depende essencialmente das caracter sticas f sico qu micas e biol gicas dos elementos que comp em a superf cie e de factores meteorol gicos com influ ncia directa na solubilidade reactividade do poluente Por exemplo a discrep ncia entre os valores de Rc obtidos na herdade de Pancas e os registados nos Baldios durante o m s de Julho parece resultar da diferente afinidade qu mica das mol culas de ozono com os elementos da superf cie de cada um dos locais de estudo no monte dos Baldios a superf cie encontrava se totalmente coberta por vegeta o praticamente seca em Pancas a vegeta o exibia um estado similar mas n o cobria totalmente a superf cie ver caracteriza o dos locais no cap 6 sec o 6
457. s condi es da superf cie s o determinantes na remo o deste poluente De um modo geral ficou demonstrado que 256 Conclus es a deposi o seca de ozono se correlaciona com a actividade fisiol gica das plantas quer ao longo do dia quer ao longo do ciclo de crescimento anual Verificamos ainda que al m da difus o de ozono atrav s da abertura dos estomas existem mecanismos adicionais de remo o resultantes da interac o qu mica das mol culas de ozono com a cut cula material seco solo etc A remo o de ozono por esta via n o estom tica foi bastante menos eficiente mas em ecossistemas como os do Alentejo onde a vegeta o rasteira dificilmente atinge um estado de vi o elevado a sua contribui o n o deve ser desprezada Relativamente ao di xido de enxofre verificamos que a sua transfer ncia para a superf cie bastante mais complicada de avaliar do que a transfer ncia de ozono devido diferente natureza dos mecanismos de superf cie que lhe est o subjacentes Os principais resultados mostraram que a deposi o seca de SO uma fun o complexa que envolve factores meteorol gicos e de superf cie sendo os meteorol gicos particularmente relevantes na determina o da forma do perfil di rio enquanto a enorme variedade dos factores de superf cie interv m nas varia es do fen meno ao longo do dia do ano e de local para local A aplica o da analogia de resist ncias levou nos a concluir
458. s e qu micas do solo nossa convic o que as condi es ambientais bem como o tipo e a composi o do solo da rea de estudo de Sarrazola s o assaz prop cias actividade dos microorganismos que interv m na decomposi o do azoto inorg nico Parece nos evidente que a varia o di ria bem marcada traduz a rela o directa que existe entre a intensidade destes processos e a temperatura do solo a qual evolui diariamente de forma muito similar temperatura do ar O padr o sazonal traduzido pelo aumento das emiss es do per odo de Inverno para o Ver o tamb m parece dimanar em larga extens o da menor efici ncia da nitrifica o durante o per odo de Inverno em resultado das temperaturas mais baixas e sobretudo do estado do solo em termos de humidade Durante a esta o invernal o solo encontra se por vezes bastante alagado retardando a liberta o do poluente para a atmosfera independentemente deste ser ou n o produzido em quantidades substanciais Ainda assim mesmo nestas condi es em que emiss es de NO foram baixas apenas durante as horas da manh quando as concentra es de NO foram por vezes elevadas se vislumbrou a ocorr ncia de fluxos de deposi o deste poluente Os outros factores directamente relacionados com o mecanismo global formulado anteriormente tamb m contribu ram para o acentuar do contraste sazonal das taxas de emiss o seca de NO observado em Sarrazola De facto os n veis atmosf
459. s menos vulner veis devido ac o tamponizadora desses metais Em locais com pH neutro ou cido como s o os de regi es gran ticas a deposi o cida exerce uma influ ncia mais negativa sobre o meio ambiente em geral No que concerne aos efeitos da deposi o cida sobre a vegeta o estes fazem se sentir de forma directa e indirecta Os efeitos directos podem incluir mudan as na morfologia da superficie da folha lixivia o dos nutrientes da folha absor o de quantidades adicionais de enxofre e azoto mudan as da fun o metab lica e dos processos reprodutivos Estes efeitos tornam se particularmente importantes em ecossistemas com plantas de folha perene devido ao efeito cumulativo prolongado a que est o sujeitas Os efeitos indirectos est o dependentes do tipo e propriedades f sico qu micas do solo em que as plantas se desenvolvem De modo similar ao referido para as superf cies aqu ticas a maior parte dos solos tem uma capacidade tamp o natural capaz de neutralizar as entradas de agentes cidos Em geral a capacidade de neutraliza o dos solos ricos em calc rio superior dos solos arenosos siliciosos Em solos com menor capacidade tamp o os microorganismos e a vegeta o s o afectados em maior extens o A acidifica o dos solos acarreta graves problemas uma vez que promove a mobilidade do ferro do mangan s e do 26 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo alum n
460. s modelados e experimentais de Va resultam essencialmente da dificuldade em parametrizar os mecanismos n o estom ticos os quais t m uma contribui o importante na remo o de SO e dependem de um conjunto de vari veis dif ceis de identificar e monitorar A importante depend ncia dos mecanismos de deposi o de SO de uma variedade enorme de factores f sico qu micos requer a realiza o de experi ncias em que as vari veis potencialmente envolvidas sejam devidamente controladas No que concerne ao NOx sobretudo ao NO apesar de todas as incertezas que rodeiam o fen meno de transfer ncia deste poluente parece cr vel que a modela o da deposi o seca destas esp cies azotadas deve contemplar uma avalia o integrada dos processos de remo o produ o de NO e de NO ao n vel da superf cie e das transforma es qu micas r pidas que estas esp cies qu micas sofrem na atmosfera Este um ponto que representa um desafio interessante para os experimentalistas e modeladores que est o preocupados em desenvolver modelos com uma descri o adequada do processo de deposi o seca destas esp cies reactivas Estamos certos de que este trabalho de longo termo que constitui a base de dados mais importante obtida para a Pen nsula Ib rica e certamente uma das mais relevantes da regi o Sul da Europa permitir uma melhor avalia o dos algoritmos de deposi o seca existentes conduzindo a uma melhor quantifica o dos fl
461. s para a concretiza o do objectivo principal da presente investiga o identificando se tamb m o local onde foi realizado o estudo de intercompara o aeroporto militar de Cuatro Vientos nas imedia es de Madrid Embora estes diferentes locais n o reunam as condi es ideais apresentam o m nimo de condi es necess rias para a medi o micrometeorol gica de fluxos de deposi o emiss o seca O Polder Piloto de Sarrazola foi o local mais amplamente estudado em termos de transfer ncia gasosa Trata se de uma zona inserida no estu rio do Baixo Vouga a sensivelmente 7 km a Norte da cidade de Aveiro e a 9 km da costa atl ntica de Portugal Continental latitude 40 42 20 N longitude 8 37 15 W Nas proximidades deste local encontram se ainda outras zonas urbanas e ou industriais como a Murtosa a Nordeste a cerca de 3 Km de dist ncia Estarreja a Noroeste a sensivelmente 7 Km e a Sudoeste encontra se a Vila de Cacia bem como a ind stria de transforma o de celulose da Portucel a cerca de a 2 5 Km Os outros dois locais que serviram de laborat rio situam se na regi o Sul de Portugal o monte dos Baldios no concelho de Montemor o Novo e a herdade de Pancas no concelho de Benavente O monte dos Baldios localiza se na regi o do Alto Alentejo a sensivelmente 10 Km a 148 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental Sul de Montemor o Novo pr ximo da estrada
462. s per odos que passaram atrav s do filtro de selec o definido na sec o 6 2 Deste modo os par metros estat sticos relativos aos fluxos de superficie de SO devem ser interpretados com algum cuidado uma vez que os valores estimados s o representativos nica e exclusivamente das condi es ambientais subjacentes aos per odos seleccionados Come ando por analisar os locais em termos de n veis atmosf ricos de SO uma das caracter sticas mais proeminentes prende se com a similaridade entre os valores registados em Sarrazola e na herdade de Pancas e o contraste entre os valores observados nestes dois locais e os prevalecentes no monte dos Baldios A preval ncia de n veis mais elevados de SO em Sarrazola e na herdade de Pancas est de acordo com o expect vel dado que estes dois locais de estudo se encontram inseridos em reas que integram importantes fontes de SO antropog nico capazes de contribuir para a eleva o dos n veis de fundo e conduzir ocorr ncia de situa es epis dicas caracterizadas por elevados n veis deste poluente 212 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Di xido de Enxofre co B EE 75 30 forse eee amis sine a Mediana SO ug m SO ug m Sarrazola 95 Sarrazola 97 0 08 0 08 0 04 E 0 04 conse lt gt
463. s por vegeta o rasteira com o objectivo de recolher informa o capaz de aferir os mecanismos reguladores deste processo e consequentemente avaliar a fiabilidade das descri es matem ticas parametriza es dos processos de deposi o seca existentes e desenvolvidos no e para o Norte da Europa e Estados Unidos da Am rica Adicionalmente esta investiga o pretende ser um contributo para a melhoria da qualidade dos resultados dos v rios modelos que descrevem fen menos atmosf ricos Esta rela o est ilustrada na figura 1 2 Capitulo 1 MONITORIZA O PARAMETRIZA O DE FLUXOS DE DA DEPOSI O DEPOSI O SECA SECA MODELOS DE TRANSPORTE A LONGA DIST NCIA LRTM APLICA O DE M TODOS DE INFER NCIA Figura 1 2 Enquadramento cient fico do principal objectivo da presente investiga o Este trabalho teve a sua g nese em 1994 aquando da participa o do Departamento de Ambiente e Ordenamento num projecto comunit rio SREMP de dois anos de dura o o qual contemplava a quantifica o da deposi o seca de di xido de enxofre e ozono ao longo do ciclo de crescimento da vegeta o num nico ecossistema Subsequentemente atrav s da aprova o do projecto comunit rio MEDFLUX foi poss vel continuar o trabalho positivo desenvolvido at ent o e estend lo ao estudo da transfer ncia gasosa de xidos de azoto Nesta segunda fase do trabalho a e
464. s press es Stull 1988 cri hepreaa te tucende coa rE EN Elba ENEON EE NIAE ENES 40 Figura 3 6 Esbo o do espectro de energia da velocidade do vento junto superficie adaptado de BLWTL 1999 42 Figura 3 7 Ilustra o do transporte vertical de massa pelas flutua es verticais do escoamento na CLA 44 Figura 3 8 Processo de transfer ncia de constituintes e poluentes gasosos na interface atmosfera biosfera Representa o esquem tica das principais vias de remo o emiss o atrav s da vegeta o a cut cula b epiderme c parte do mes filo d gua na cut cula e abertura do estoma f cavidade estom tica g flu do nas c lulas da parede da cavidade estom tica h cavidades intercelulares apoplasto ccceccsessceseeseeseceecsecseeeeceaecasecseeseceaecaaeceeceaeenaeeneees 46 Figura 3 9 Ilustra o esquem tica da remo o de poluentes ao nivel da superf cie externa da folha 54 Figura 3 10 Esquematiza o do processo de produ o de NOx pelos processos de nitrifica o e desnitrifica o 60 Figura 3 11 Representa o esquem tica do processo de desnitrifica o er eeeeereerereereeanes 61 Figura 3 12 Representa o esquem tica do processo de nitrifica o rr erreeeeneerereteerananea 63 Figura 3 13 Esquematiza o da produ o qu mica de NO e HONO pelos solos Colbeck e Mackenzie 1994
465. s que estabelecem com a superf cie est o ilustrados esquematicamente na figura 2 1 Capitulo 2 Como j foi referido a deposi o h mida consiste no transporte de poluentes por ac o das v rias formas de precipita o chuva neve granizo Este processo concentra poluentes de grandes quantidades de massas de ar e devolve os superf cie em doses irregulares A deposi o seca consiste na absor o e ou adsor o dos poluentes pela superf cie terrestre solo gua ou vegeta o quando estes s o transportados por ac o da turbul ncia atmosf rica para a vizinhan a desta O processo de deposi o seca transfere os poluentes de uma forma mais lenta mas como ocorre em cont nuo ao longo do tempo as doses fornecidas superf cie podem ser bastante superiores s que decorrem do processo de deposi o h mida Mesmo em regi es onde as condi es de precipita o prevalecem o transporte de massa via deposi o seca pode atingir propor es significativas Em climas ridos ou semi ridos como os que prevalecem no Oeste dos EUA ou mesmo em regi es mediterr nicas a deposi o seca nitidamente importante Um terceiro mecanismo actualmente distinguido dos anteriores a deposi o oculta Este processo consiste na remo o de poluentes por impac o de got culas de nevoeiros e neblinas sobre os elementos da superf cie Reac es Qu micas 1 1 s 1 poe l Fotoqu micas POLUEN
466. s reac es qu micas restrita ao esquema definido pela tr ade O3 NO e NO revelou ser uma aproxima o grosseira do problema com repercuss es graves ao n vel dos resultados finais O esquema reactivo a incluir nas metodologias de c lculo ou de simula o deve integrar um conjunto adicional de reac es Principalmente na regi o Sul da Europa os fotooxidantes al m do ozono respons veis pela oxida o do NO em NO parecem exercer uma importante influ ncia na diverg ncia do fluxo das esp cies azotadas A avalia o correcta das medi es do gradiente de concentra o dever passar pelo desenvolvimento de novas estrat gias experimentais que combinem as medi es de gradiente de concentra o com a medi o directa do perfil vertical dos fluxos destas esp cies qu micas e de outras com relev ncia na qu mica do NOx S assim ser poss vel obter uma melhor clarifica o 258 Conclus es desta quest o que tantas d vidas tem suscitado Todavia devemos ter ainda presente que a medi o da correla o turbulenta a v rias alturas n o corresponde necessariamente a uma medida directa da diverg ncia do fluxo na medida em que os erros experimentais e as diferentes fun es footprint respeitantes a cada uma das medi es podem conduzir per si a diferen as da mesma ordem de grandeza ou superior aos valores esperados para o termo de diverg ncia Do exposto conclu mos que o fen meno de deposi o seca no
467. s s o fortemente nocivas para todas as formas de vida do nosso Planeta Na troposfera o ozono est presente em menores quantidades representa apenas cerca de 10 do total dispon vel na atmosfera e desempenha um papel poluente com efeitos adversos directos e indirectos na sa de das culturas agr colas da vegeta o natural e dos humanos US EPA 1989 PORG 1997 A distribui o temporal e espacial da mol cula de ozono na troposfera resulta da interac o de v rios factores que determinam os seus processos de produ o e remo o e as intrus es das camadas mais altas da atmosfera para as mais baixas e a produ o destrui o fotoquimica na camada limite e earemo o pela superficie deposi o seca A contribui o m dia relativa de cada um destes factores no balan o global do ozono troposf rico ilustrada na figura que se segue Forma o Destrui o a Fot lise Intrus es Estratrosf ricas Fotoqu mica Fotoquimica Troposf rico Compostos de Carbono e D ads de Azoto Radia o solar SPONI O na Superf cie Figura 2 4 Balan o do ozono troposf rico e contribui o m dia relativa de cada uma das suas parcelas Acad mie des Sciences 1993 16 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo O mecanismo de transfer ncia do ozono estratosf rico para as camadas mais baixas da atmosfera h muito tempo reconhecido por v rios autore
468. schneider H J 1997 Emission of NO from several higher plant species Journal of Geophysical Research 102 253 258 Williams E J e Fehsenfeld F C 1991 Measurement of soil nitrogen oxide emissions at three North American ecosystems Journal of Geophysical Research 96 1033 1042 Williams E J Guenther A e Fehsenfeld F C 1992a An inventory of nitric oxide emissions from soils in the United States Journal of Geophysics Research 92 7511 7519 Williams E J Hutchinson G L e Fehsenfeld F C 1992b NOx and N O emissions from soil Global Biogeochemical Cycles 6 351 388 Williams E J Parrish D D e Fehsenfeld F C 1987 Determination of nitrogen oxide emissions from soils results from grassland site in Colorado United States Journal Geophysical Research 92 2173 2179 Williams E J Parrish D D Bruhr M P Fehsenfeld F C e Fall R 1988 Measurement of soil emissions in central Pennsylvania Journal Geophysical Research 93 9539 9546 Willis G E e Deardorff J W 1976 On the use of Taylor s translation hypothesis for diffusion in the mixed layer Quarterly Journal Royal Meteorological Society 102 817 822 Winner W E Lefohn A S Cotter I S Greitner C S Nellessen J McEvoy L R Olson R L Atkinson C J e Moore L D 1989 Plant responses to elevational gradients of O exposures in Virginia Proceedings of the National Academy of sciences USA 86 8828 8832 Wong S C Cowan I R e Farquhar
469. schow 1983 Vila Guerau de Arellano et al 1995 Mais adiante voltaremos a esta quest o Influ ncia do fluxo de densidade do ar Correc o de Webb Webb et al 1980 demonstraram que a contribui o do termo ws da equa o 4 2 para o fluxo vertical de um escalar nem sempre pode ser desprezado dado que mesmo sobre uma superf cie horizontalmente homog nea as flutua es da densidade do ar causadas pelos fluxos verticais de calor sens vel e de vapor de gua introduzem uma pequena velocidade vertical m dia ao escoamento w 0 Neste caso o fluxo vertical de uma propriedade escalar dado pela soma do termo de transporte turbulento e transporte advectivo F wstws Eq 4 7 Como o valor de w demasiadamente pequeno para ser registado pelos sensores dispon veis os mesmos autores propuseram um procedimento de correc o denominado m todo de Webb o qual requer informa o sobre o fluxo de calor sens vel e de vapor de gua F neo rara Ga H Eq 4 8 Pa ap sendo E o fluxo m ssico de vapor de gua H o fluxo de calor sens vel C o calor espec fico do ar q a humidade espec fica e T a temperatura absoluta Da an lise da equa o anterior resulta que esta correc o pode atingir valores elevados quando os fluxos verticais s o pequenos em compara o com os valores de concentra o ambiente do respectivo constituinte Segundo uma an lise apresentada em Fowler e Duyzer 1989 estes erros s o signific
470. sde h muito tempo mas somente nas ltimas tr s d cadas com a tomada de consci ncia da natureza perniciosa e transfronteira dos seus efeitos a situa o se tornou mais alarmante e por conseguinte aumentou a press o para introduzir medidas de controlo e melhoria da qualidade do ar Actualmente estes problemas est o a ser enfrentados atrav s de uma s rie de ac es coordenadas internacionalmente que visam no essencial a redu o global das emiss es dos poluentes prim rios mais relevantes SO NOx e COV durante um determinado per odo Ao n vel do Continente Europeu a consecu o destes objectivos est a ser assegurada fundamentalmente atrav s das imposi es estabelecidas nas directivas comunit rias e de acordos protocolares assinados entre os v rios estados membros pa ses europeus EUA e Canad da Comiss o Econ mica das Na es Unidas para a Europa UN ECE O trabalho da UN ECE tem se desenvolvido sob os ausp cios da Conven o sobre Transporte de Poluentes Atmosf ricos a Longa Dist ncia CLRTAP a qual foi o primeiro instrumento de coordena o internacional direccionado para a resolu o dos problemas de polui o do ar UN ECE 2000 Os protocolos inicialmente assinados no mbito desta conven o pretendiam atingir essencialmente a redu o das emiss es destes compostos para determinadas percentagens ao longo de um per odo considerado aceit vel Todavia a estrat gia para alcan ar este obj
471. sentando um potencial sorvedouro do poluente no sistema planta solo agua Hicks et al 1987 Coe et al 1995 Deste modo R pode ser descrito de forma simplificada pela seguinte equa o 1 1 1 1 1 Fon Eq 5 4 R R stom Rn Ron Rooto Rigua onde Roms R Ra representam as diferentes vias de remo o do coberto vegetal estomas mes filo e cut cula respectivamente R caracteriza a remo o do poluente no solo e Riu solo gua usada para contabilizar a influ ncia de superf cies aqu ticas Nos modelos mais simples discutidos na literatura cada uma destas resist ncias representa as propriedades globais bulk e usualmente n o est relacionada com uma nica vari vel Esta descri o universalmente denominada por aproxima o big leaf na qual n o se d qualquer import ncia estrutura detalhada da superf cie Hicks et al 1987 Wesely 1989 Apesar destes modelos big leaf serem os mais amplamente usados existem situa es em que se torna conveniente o uso de modelos mais complexos como por exemplo os baseados na aproxima o de dupla fonte Baldocchi et al 1987 Huntingford et al 1995 ou multi camada Baldocchi 1988 Gao et al 1993 Estes modelos s o particularmente relevantes em alguns tipos de can pia nomeadamente em florestas dado que possibilitam uma avalia o dos mecanismos ao longo da estrutura da can pia tendo em aten o a densidade foliar e o efeito de determinados p
472. sf ricas atrav s de uma fun o que integra processos meteorol gicos qu micos e biol gicos de uma forma l gica O n mero de resist ncias e o modo como s o descritas determinam a complexidade dos algoritmos As formula es mais complexas s o eventualmente mais rigorosas na descri o do fen meno mas as mais simples s o as prefer veis dada a maior facilidade de implementa o em programas de medi o e dado exigirem menos recursos financeiros No essencial os algoritmos de deposi o seca devem ser capazes de 1 parametrizar os processos f sicos qu micos e biol gicos mais relevantes na determina o das taxas de deposi o 2 requerer apenas dados meteorol gicos f sicos e qu micos que possam ser obtidos de forma pronta e rotineira temperatura humidade relativa radia o global velocidade do vento classe de uso do solo tipo de solo e vegeta o 3 necessitar de recursos computacionais modestos 4 serem suficientemente gerais para aplicar a uma larga variedade de poluentes atrav s da entrada adequada de dados O principal prop sito deste cap tulo reside pois na descri o da aproxima o geral designada por analogia de resist ncias usada na simula o do fen meno de deposi o seca A analogia de resist ncias usada como ferramenta fundamental na explora o das dificuldades que se levantam com a interpreta o das medi es de fluxos de deposi o seca dado que per
473. sinais provenientes de outros instrumentos Estes canais amostram sinais na gama 0 5 V com uma frequ ncia de 10 4 Hz e uma resolu o de 11 bits Na mais recente configura o do sistema MEDFLUX 4 desses canais foram usados para amostrar de forma sincronizada os sinais provenientes do LI 6262 DACI e DAC2 do higr metro KH O e do sensor r pido de ozono Para optimizar a resolu o e a gama de aquisi o do conversor anal gico digital do anem metro os sinais provenientes destes sensores r pidos s o transmitidos ao anem metro atrav s de uma unidade de amplifica o Atingindo o anem metro todos os sinais incluindo os medidos por ele pr prio s o retidos durante aproximadamente um segundo sendo de seguida enviados em bloco num formato RS422 Antes de entrarem no computador MiPC estes dados s o convertidos no formato padr o RS232 141 Capitulo 6 Os sinais provenientes dos instrumentos de resposta lenta excepto o do analisador de NOx s o conduzidos at interface do painel de transmiss o DT23EZ O sinal de NO e NO conduzido directamente ao computador via liga o RS232 Uma unidade de aquisi o de dados independente DataTaker 605 foi usada para adquirir e armazenar os sinais anal gicos adicionais tais como a temperatura e a press o do LI 6262 e ainda os sinais provenientes de quatro sondas PRT de medi o da temperatura do solo Software Todo o software de controlo e aquisi o de dados fo
474. sist ncia e na mudan a de cor das fibras estampadas Colbeck e Mackenzie 1994 DETR 1999 2 3 2 Acidifica o e Eutrofiza o dos Ecossistemas Naturais A acidifica o dos ecossistemas resulta basicamente do transporte das subst ncias cidas principalmente xidos cidos e sais de enxofre e azoto da atmosfera para a superf cie pelos processos de deposi o h mida deposi o seca e deposi o oculta A deposi o de poluentes cidos ou com efeito acidificante um dos fen menos atmosf ricos com consequ ncias mais graves para o ambiente sendo respons vel pela altera o do grau de acidez de alguns lagos e cursos de gua pela modifica o das caracter sticas qu micas e biol gicas dos solos afectando ainda o crescimento e a sa de das plantas Este processo contribui tamb m para a deteriora o de materiais ornamentais e estruturais e de certa forma pode ainda interferir no bem estar e na sa de das popula es McLaughlin et al 1983 Radojevic e Harrisson 1992 EEA 1995 Nos meios aqu ticos a influ ncia da deposi o cida traduz se essencialmente pelo abaixamento do pH acidifica o e pelo aumento de nutrientes eutrofiza o com repercuss es graves na perda de organismos vivos Hendrey 1985 Os efeitos deste fen meno atmosf rico ser o tanto maiores quanto menor for a capacidade tamp o do sistema Por exemplo as superf cies aqu ticas ricas em c lcio e magn sio apresentam se como a
475. sistema de correla o turbulenta V rios estudos t m mostrado que os sensores devem medir os respectivos sinais em pontos t o pr ximos quanto poss vel mas suficientemente afastados para minimizar a distor o do escoamento A dist ncia desejada entre os sensores dever ser inferior escala de comprimento do turbilh o mais pequeno uma vez que a correla o entre as flutua es de elevada frequ ncia medidas por dois sensores diminui consideravelmente com a separa o entre eles Kristensen e Fitzjarrald 1984 argumentaram que a separa o entre dois sensores dever ser lt z d 5 sendo z a altura de medi o e d a altura de deslocamento relativamente ao plano zero tomando geralmente um valor de aproximadamente 0 7 0 8 da altura da vegeta o Oke 1987 Wieringa 1993 Todavia dist ncias entre sensores compreendidas entre 15 20 cm t m sido amplamente propostas Businger 1986 Finalmente a distor o do escoamento causada pela instrumenta o e pela estrutura de suporte tamb m n o deve ser menosprezada Wyngaard 1988 apresentou uma excelente discuss o sobre a distor o do escoamento induzido pelos sensores A minimiza o dos efeitos da distor o 82 M todos de Medi o de Fluxos de Deposi o Seca de Poluentes Gasosos do escoamento est relacionada com o tamanho a geometria e o arranjo global das unidades de medi o do sistemas de correla o turbulenta Armazenamento e Processamento da i
476. sit T pee Gt D2 pesei rere a C o o 3 E T f CAENIA Re ENT UR RR EA ANAA A AND EA SO TE G29 ERA ENEA 5 I 95 E E 5 i i i 0 4 BY AEE PEPEES EEES APE AVEI E OEE N A PES 25 BD Mediana a O Mediana f 0 5 0 5 lt 1 1 3 3 5 5 10 10 15 gt 15 lt 1 1 3 3 5 5 10 10 15 gt 15 Classes de Concentra o de SO ug mi Classes de concentra o de SO ug ni Figura 6 45 Magnitude dos fluxos verticais de SO em fun o de classes de concentra o do mesmo poluente para os tr s locais de estudo A primeira categoria inclui somente observa es em que as concentra es de SO se situaram no intervalo 0 5 lt Cso2 lt 1 ug m 6 5 2 Avalia o dos Mecanismos Controladores do Fen meno Para uma melhor avalia o dos factores que interv m na remo o deste poluente os fluxos de deposi o foram posteriormente interpretados com base na aproxima o da analogia de resist ncias Como j foi referido e justificado na sec o 6 2 a an lise que aqui se apresenta foi concretizada a partir das medi es em que Cso2 gt 3 ug m de modo a assegurar uma certa margem de seguran a na avalia o dos mecanismos controladores do processo Os principais resultados fornecidos por esta an lise apresentam se na figura 6 46 onde se ilustra a varia o sazonal e espacial dos par metros de deposi o seca referentes ao di xido de enxofre velocidade de deposi o seca Va velocidad
477. sol veis Nussbaum et al 1993 Weber et al 1995 Isto significa que o NO pode ser utilizado como uma fonte adicional de azoto actuando portanto como um fertilizante O percurso das mol culas de NO no interior das plantas apresenta se descrito em Wellburn 1990 O NO atmosf rico pode penetrar nas folhas atrav s dos estomas e atingir a actividade estom tica Neste compartimento as mol culas dissolvem se na camada aquosa do espa o apopl stico e s o transformadas por reac o qu mica em nitrato e nitrito Lee e Schwartz 1981 Ainda que o aumento de nitrato e nitrito tenha sido registado em plantas expostas a NO o facto que a 49 Capitulo 3 convers o de NO nestas esp cies azotadas obedece a uma cin tica de 2 ordem e por conseguinte na presen a de baixas concentra es atmosf ricas de NO o processo demasiado lento para explicar a elevada deposi o determinada em alguns estudos Wesely et al 1982 Hanson et al 1989 Johansson 1989 Rondon et al 1993 Por isso tem sido discutido a ocorr ncia de outras reac es no espa o do apoplasto por exemplo com o ascorbato Ramge et al 1993 O nitrato resultante deste processo de convers o toma depois parte do metabolismo geral do azoto da planta Al m destes mecanismos experi ncias realizadas com esp cies mutantes nas quais a actividade da reductase do nitrato reduzida ou nula sugerem a exist ncia de outros mecanismos ainda que desconhecidos Murra
478. special nfase an lise e avalia o da magnitude varia o temporal e espacial dos fen menos de transfer ncia de energia di xido de carbono ozono di xido de enxofre e xidos de azoto na interface atmosfera superficie Por fim no cap tulo 7 s o apontadas as principais conclus es desta investiga o ressaltando se tamb m as lacunas mais evidentes e os aspectos mais positivos que lhe est o subjacentes O conhecimento cient fico um processo cont nuo no seio do qual as concep es causais do mundo se modificam se precisam se aclaram e geralmente se tornam cada vez mais complexas B Kuznetsov em Albert Einstein II 2 Poluicao do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo 2 1 Introdu o A atmosfera constitu da por uma mistura de gases presentes em propor es que variam desde n veis vestigiais at valores de aproximadamente 78 da sua massa ou do seu volume como o caso do azoto molecular N De um modo geral esta mistura gasosa constitu da por subst ncias cujas concentra es se mant m est veis ao longo de v rios mil nios e por aquelas que apresentam uma varia o di ria sazonal e no decurso da exist ncia humana Na primeira classe incluem se o N2 O Ar Ne He Kr H2 e o Xe Da segunda categoria fazem parte uma infinidade de pequenas quantidades de outros compostos as quais desempenham um papel importante no equil brio qu mico da atmosfera podendo ta
479. sposta das Plantas Luz Temperatura Conte do de gua no solo D fice de press o de vapor A resposta dos estomas luz solar traduz se pelo aumento da sua abertura e da sua condut ncia Estas respostas est o bem documentadas mas existem algumas incertezas relativamente ao mecanismo de ac o Alguns dados sugerem que parte da resposta resulta da diminui o da concentra o de CO no interior da folha devido ao aumento da taxa fotossint tica H tamb m evid ncias experimentais que demonstram a exist ncia de uma resposta directa luz devido presen a de pelo menos dois fotoreceptores activos na regi o do azul e do vermelho Zeiger et al 1987 Deste modo as plantas que crescem num ambiente caracterizado por per odos prolongados de luminosidade intensa apresentam certamente maiores trocas gasosas do que aquelas que est o sujeitas a condi es de pouca luz As plantas crescem geralmente numa gama bastante alargada de temperatura e por conseguinte a condut ncia estom tica n o se revela muito sens vel temperatura do ar H no entanto evid ncias de que a temperaturas mais elevadas a abertura estom tica maior do que a observada em temperaturas mais baixas tamb m um ponto estabelecido que na maior parte das plantas os estomas podem fechar a baixas temperaturas geralmente abaixo dos 0 C ou a temperaturas muito elevadas gt 40 C A temperatura ptima para o desenvolvimento e crescimento
480. ssas rectifica es descrita por alguns autores Schotanus et al 1983 Boxel 1986 Moncrieff et al 1997 As principais causas de erro inerentes utiliza o deste tipo de sensor est o associadas a 130 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental condi es de vento forte conduzindo a estimativas err neas da velocidade do vento e principalmente na tens o de Reynolds Schotanus et al 1983 6 1 2 2 2 Medi o da Concentra o de Esp cies Qu micas Gasosas Ozono O registo instant neo da concentra o de ozono foi obtido atrav s de um sensor de resposta r pida GFAS OS G 2 o qual aparece descrito com algum detalhe em G sten et al 1992 e de certa forma em Giisten e Heinrich 1996 Este instrumento uma unidade pequena e leve 3 kg que mede a concentra o relativa de ozono na atmosfera O ar amostrado a um caudal constante de aproximadamente 100 1 min por meio de uma ventoinha incorporada no pr prio instrumento fig 6 4 Este tipo de instrumento tem sido amplamente usado por investigadores Europeus G sten et al 1991 1996 Affre 1996 Cieslick e Labatut 1997 etc e Norte Americanos Schmidt et al 1991 Massman et al 1995 O princ pio de opera o deste aparelho baseia se na reac o qu mica entre as mol culas de ozono e uma superf cie org nica com 2 cm de di metro adsorvida em s lica gel seca A reac o qu mica produz uma esp cie
481. ssava seleccionar locais com vegeta o rasteira que representassem no seu todo um espectro alargado de condi es ambientais principalmente no que concerne a condi es climat ricas e ao estado de desenvolvimento biol gico da vegeta o Al m disso foi necess rio ter em considera o um conjunto de requisitos indispens veis relacionados com as caracter sticas f sicas dos locais terrenos planos extensos e horizontalmente homog neos de modo a obter resultados de qualidade cient fica elevada Por fim outros aspectos n o menos importantes como por exemplo a presen a de uma fonte de energia el ctrica a acessibilidade e as condi es de seguran a do local foram tamb m factores determinantes na escolha das reas de estudo O uso de fontes alternativas de energia tal como um gerador el ctrico chegou a ser equacionado mas pelo facto de constituir uma fonte de poluentes e apresentar uma autonomia insuficiente para permitir a opera o em cont nuo do sistema de medi o fomos for ados a colocar esta hip tese de lado Outras alternativas como baterias el ctricas alimentadas continuamente por pain is de c lulas solares ou geradores de energia c lica s o bastante dispendiosas e est o sempre dependentes das condi es atmosf ricas 6 1 3 1 Localiza o Geogr fica A figura 6 11 ilustra a posi o geogr fica das reas de estudo Poder Piloto de Sarrazola monte dos Baldios e herdade de Pancas seleccionada
482. sso de transpira o para a manuten o do equil brio h drico da planta Quando n o h luz suficiente ou a planta est sujeita a condi es de falta de gua estas estruturas est o geralmente fechadas Contudo se os estomas fecham as plantas n o realizam os processos metab licos necess rios ao seu crescimento Em contrapartida se est o abertos durante longos per odos de tempo a planta exibe taxas de crescimento mais acentuadas Os estomas n o s o todavia unidades de comportamento bin rio e portanto estados de abertura interm dios tamb m s o poss veis e frequentes Quando os estomas est o parcial ou totalmente abertos as mol culas gasosas dos mais variados poluentes tamb m entram nestes orif cios por difus o molecular acabando por atingir os v rios elementos do mes filo que delimitam a cavidade estom tica No interior da cavidade estom tica as mol culas gasosas podem reagir com os flu dos do apoplasto e ou serem transportados at s membranas celulares Hosker e Lindberg 1982 Musselman e Massman 1999 O apoplasto o sistema de cavidades e vasos intercelulares atrav s dos quais ocorre o transporte de gua i es nutrientes e gases desde as ra zes e outras partes das plantas at ao plasma e membranas celulares No entanto a efici ncia dos flu dos do apoplasto na destrui o de subst ncias poluentes est dependente das condi es h dricas da planta Em condi es saud veis apresenta se como
483. st ncia de uma fonte de NO abaixo do n vel zy d capaz de competir com os fluxos de deposi o de NO das camadas superiores Nestas condi es a metodologia MFC99 prev um aumento em altura dos fluxos de emiss o de NO mostrando por vezes uma invers o dos fluxos em altura desta esp cie qu mica Este tipo de varia o vertical torna dif cil a compreens o do fen meno de transfer ncia de NO conferindo lhe mesmo uma natureza que se afasta do comportamento que tido como mais frequente Vemos assim que apesar das diferen as entre ambas as metodologias o facto nem uma nem outra demonstram a possibilidade de o NO resultar da oxida o do NO pelo O acima da can pia e por conseguinte tal como a teoria cl ssica estas tamb m sugerem que NO emerge do interior da can pia De facto se esporadicamente a emiss o detectada pela teoria cl ssica do gradiente se converte num fluxo de deposi o o facto que na maioria dos casos a diverg ncia encontrada n o alterou substancialmente os padr es temporais e espaciais estimados pela teoria K cl ssica 251 Capitulo 6 O ppbv O ppbv 3 Data 30 07 97 25 26 27 28 29 30 a 97 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Hoa 18 30 6 AA _ tJ 1 4 i fis A B 5 NO Coco dl Fo FNO NO O NO FO FNO FNO _ 44 fe _ 4 E 4 q E E o S 3 E Sal E do
484. sta segunda etapa decorreu durante os primeiros nove meses de 1997 com a realiza o de 8 per odos experimentais num total de cerca de 150 dias de medi es Um desses per odos constou de uma campanha de intercompara o CJ realizada entre 30 de Abril e 13 de Maio em Madrid a qual contou com a participa o de v rios grupos internacionais Os restantes 7 foram conduzidos em tr s diferentes locais situados na regi o centro e sul de Portugal dois em Sarrazola durante o per odo compreendido entre 15 de Janeiro e 26 de Fevereiro e de 30 de Julho a 22 Agosto com um curto interregno entre 14 e 17 de Agosto quatro na regi o de Montemor o Novo monte dos Baldios realizadas de 5 a 21 de Mar o de 5 a 15 de Abril de 5 a 22 de Junho e de 5 a 18 de Julho e finalmente na herdade de Pancas de 11 a 29 de Setembro No per odo que mediou entre as duas fases experimentais durante quase a totalidade de 1996 o sistema de medi o foi reestruturado o que implicou a realiza o de alguns testes antes do per odo de medi es 122 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Descri o Experimental 1 Fase 2 Fase T T T T T T T T T Avi em maa Pancas Canlpanha de PANJ Interdompara o Madrid Nov 94 Set 95 Jan97 Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set97 Figura 6 1 Cronograma e identifica o dos per odos de medi o rea
485. stados no quadro 6 4 sendo a maior parte deles similares aos aplicados ou discutidos por outros autores Garrat 1980 Fowler e Duyzer 1989 Baldocchi et al 1988 Erisman et al 1994b Ainda que existam metodologias mais sofisticadas para detectar a presen a das condi es desfavor veis acabadas de focar Affre et al 1996 Dutaur et al 1999 tendo em considera o o elevado volume de informa o bem como o prop sito desta investiga o impunha se o uso de procedimentos simples e de aplica o r pida Quadro 6 4 Crit rios de selec o de dados de fluxos de ozono di xido de enxofre e xidos de azoto Crit rio de Selec o O NOx SO 1 Velocidade do vento rt 2 Hip tese de Taylor OU lt 0 5U 3 Velocidade de fric o Us gt 0 05 ms 4 Coeficiente de arrasto Cdrag lt 0 02 e 5 Estabilidade atmosf rica z gt 1 m s gt 6 Varia es da direc o vento 60 lt 30 7 Tens o de Reynolds T20 8 Fetch Wind Dir f local 9 Sentido do fluxo F lt 0 deposi o 10 Limite de detec o C gt H instr unidades z s 11 Coeficiente de Varia o CV 6 JE lt 0 2 Cc 12 Varia o temporal AC At lt 0 2 F Az 13 Limites de Vd r lt 1 5 V max O quadro anterior mostra nos que cada filtro de selec o composto por um determinado n mero de crit rios restritivos variando entre um m nimo de nove para o ozono e um m ximo de doze
486. stas devem ser efectuadas a uma dist ncia suficientemente longa a jusante do local de perturba o do escoamento Tendo em considera o uma regra emp rica amplamente usada a CIA desenvolve se em altura segundo uma rela o linear de declive aproximadamente igual a 1 Monteith 1973 Businger 1986 Isto significa que uma medi o a 5 metros de altura deve ser efectuada pelo menos a uma dist ncia de 500 metros ao bordo de ataque Esta dist ncia usualmente designada por fetch Embora alguns autores Leclerc e Thurtell 1990 Horst e Weil 1994 entre outros tenham sugerido que esta rela o fetch altura inadequada a sua simplicidade faz com que continue a ser amplamente usada Importa tamb m sublinhar que as metodologias desenvolvidas por esses mesmos autores s o aparentemente mais sofisticadas e cientificamente mais correctas mas assentam num conjunto de pressupostos que podem conduzir a estimativas t o pouco rigorosas quanto as anteriores Al m das limita es de fetch existem outras condi es de superf cie que podem p r em causa a aproxima o da camada de fluxo constante Um exemplo evidente s o as can pias altas e rugosas devido produ o de turbul ncia de esteira pela interac o do escoamento com o topo das rvores Alguns estudos mostram que nesta situa o os fluxos dever o ser medidos em n veis 3 4 vezes acima da altura dos elementos vegetais para evitar a influ ncia desses efeitos Este facto intro
487. strat gia adoptada consistiu em realizar v rias campanhas intensivas em v rios locais com caracter sticas mais pr ximas das mediterr nicas Al m dos objectivos subjacentes aos projectos supracitados achou se conveniente e de import ncia extrema a implementa o de instrumenta o de quantifica o da transfer ncia de CO e de vapor de gua bem como de outras vari veis meteorol gicas anteriormente n o contempladas Deste modo foram levadas a cabo medi es de fluxos de transfer ncia gasosa e de energia dos constituintes supracitados em diferentes locais situados entre o centro e o sul de Portugal A informa o recolhida possibilitou a avalia o dos seguintes aspectos e quantifica o da deposi o seca de SO NO NO e Os incluindo tamb m medi es de fluxos verticais de CO H O e de transfer ncia de calor determina o dos padr es temporais dos fluxos e outros par metros de deposi o seca avalia o qualitativa e quantitativa dos mecanismos reguladores da deposi o seca avalia o de esquemas de parametriza o do processo de deposi o seca Pre mbulo 1 4 Plano da Tese Ao elaborar este manuscrito a minha principal preocupa o prendeu se com a necessidade de disponibilizar ao leitor a informa o mais relevante para a compreens o dos processos de transfer ncia seca na interface atmosfera superf cie mais concretamente em vegeta o rasteira bem como fornecer uma base s lid
488. superficie nem sejam consumidos pelos processos biol gicos do solo ou absorvidos pela vegeta o n o s o transferidos para a superf cie O limite maximo de deposi o acontece quando os processos envolvidos nas v rias etapas apresentam em simult neo a m xima efici ncia Existem ainda outras situa es em que as trocas de massa de uma dada subst ncia na interface atmosfera superf cie apresentam uma natureza bidireccional As trocas gasosas de di xido de carbono entre a vegeta o e a atmosfera representam um importante exemplo deste facto Deste modo sempre que o transporte de massa ocorre no sentido da superf cie para a atmosfera o processo designa se por emiss o seca Em sentido mais lato adoptou se o termo transfer ncia vertical seca ou simplesmente transfer ncia seca para designar globalmente ambos os processos Conv m no entanto sublinhar que a emiss o seca se refere apenas aos fluxos resultantes da ac o de processos f sico qu micos e biol gicos que ocorrem ao n vel da superf cie Por conseguinte emiss es que advenham de fontes pontuais naturais ou antropog nicas n o se incluem no dom nio do fen meno de transfer ncia seca Do exposto resulta que a transfer ncia de constituintes gasosos na interface atmosfera superf cie terrestre ocorre segundo um padr o de grande variabilidade espacial e temporal Essa variabilidade atribu da aos diferentes processos que est o relacionados com as condi es
489. t s oxydantes de la troposph re Academie des Sciences rapport n 30 Paris Adema E H Heers P e Hulskotte J 1986 On the dry deposition of NH3 SO e NO on wet surfaces in a small scale wind tunnel Em Proceedings 7 World Clean Air Congress 2 Ed H F Hartmann pp 1 8 The Clean Air Society of Australia and New Zealand Adema E H Heers P 1995 Dry deposition of sulphur dioxide and ammonia on wet surfaces and the surface oxidation kinetics of bisulphite Atmospheric Environment 29 1091 1103 Affre C 1996 M thodologie de la measure a roport e et au sol des fluxes turbulents Application a l ozone aux chelles locale et r gionale PhD Thesis University of Paul Sabatier Toulouse France Affre C Carrara A Fontan J Druilhet A e Lopez A 1996 On turbulent flux of trace constituent measurements in the surface layer Part I tests on vertical velocity stationary Physics and chemistry of the Earth 21 357 360 Affre C Carrara A Lefebre F Druilhet A Fontan J e Lopez A 1999 Aircraft measurement of ozone turbulent flux in the atmospheric boundary layer Atmospheric Environment 33 1561 1574 Aldaz L 1969 Flux measurements of atmospheric ozone over and water Journal of Geophysical Research 74 6934 6946 Anderson E C e Levine J S 1986 Relative rates of nitric oxide and nitrous oxide production by nitrifiers denitrifiers and nitrate respirers Applied and Environmental Microbiology 51
490. te com a varia o encontrada em Va a resist ncia de superficie mostra uma varia o dia noite pouco caracter stica Os valores diurnos de R variam entre valores muito pr ximos de zero e valores da ordem dos 2 0 s cm com os valores das medianas normalmente inferiores a 1 0 s cm Os valores nocturnos de R exibem uma gama de maior amplitude e as respectivas medianas s o ligeiramente superiores s estimadas para o per odo diurno A varia o sazonal deste par metro est patente nas observa es experimentais realizadas em Sarrazola onde os valores diurnos de R estimados durante o per odo de Inverno foram substancialmente mais baixos do que os valores estimados para os outros per odos noite a tend ncia sazonal tamb m evidente mas enquanto em Sarrazola os valores nocturnos de R diminuem do Inverno para o Ver o nos Baldios a varia o n o seguiu a mesma tend ncia Em termos espaciais o contraste observado na magnitude de R entre Sarrazola e os outros dois locais tamb m uma caracter stica bem percept vel e importante para a avalia o dos mecanismos de deposi o seca Comparando o comportamento temporal das tr s vari veis Vg Re Vamax podemos inferir que a deposi o de SO uma fun o complexa da mistura da atmosfera e das caracter sticas da superf cie Durante o per odo diurno com a atmosfera em condi es inst veis as mol culas do poluente s o removidas pela superf cie de forma mais
491. te na determina o de fluxos verticais de esp cies gasosas que participam em reac es qu micas com escalas temporais similares s do transporte turbulento tendem a considerar o efeito das reac es qu micas no perfil de concentra o e na diverg ncia do fluxo Em termos gen ricos o c lculo dos fluxos superficiais de esp cies reactivas passa pela resolu o de um sistema de equa es diferenciais definidas da seguinte forma Owe _ o dz i Eq 4 28 we K oe oz No sistema de equa es 4 28 Q o termo de produ o destrui o qu mica da equa o 4 2 e K o coeficiente de difusividade turbulenta da esp cie i o qual tem sido determinado de diferentes maneiras umas mais simples do que outras A forma mais simples envolve a parametriza o de K com base na teoria de similaridade de Monin Obukhov ou seja K ku z D Kramm 1989 89 Capitulo 4 Kramm et al 1991 Duyzer 1995 Padro et al 1998 As estimativas mais complexas recorrem a processos diferentes de parametriza o do transporte turbulento envolvendo geralmente fechos de 2 ordem Gao et al 1993 1994 Vila Guerau de Arellano e Duynkerke 1995 Galmarini 1997 McDonnald Buller et al 1999 Neste ltimo caso as equa es de conserva o dos fluxos das esp cies qu micas s o resolvidas tendo em considera o n o apenas os termos de produ o e de dissipa o resultantes dos processos din micos mas tamb m os termos de pro
492. te o per odo de medi es a cobertura da superf cie era constitu da por uma mistura de esp cies vegetais rasteiras Galactites tomentosa cardo Cynodon dactylon grama Avena sterilis L balanco maior Trisetum paniceum aveia panicea etc e por grandes quantidades de material seco Em Mar o e Abril a vegeta o atingiu uma altura de cerca de 10 cm e o LAI das plantas verdes foi estimado em 0 47 Em Junho a vegeta o encontrava se na sua fase terminal de crescimento tendo se assistido diminui o dr stica da tonalidade verde da vegeta o Durante este terceiro per odo de medi o a vegeta o apresentava se mais alta 20 40 cm e com um LAI que foi estimado em 0 81 Em Julho a superf cie exibia uma colora o amarelo acastanhada resultante do avan ado estado de senesc ncia da vegeta o e da elevada quantidade de ervas secas A evolu o do coberto vegetal pode ser visualizada na figura 6 16b No local existem tamb m alguns povoamentos dispersos de sobreiros que perturbam o escoamento fetch pequeno principalmente no sector 70 100 Nos sectores 160 180 e 270 290 encontram se a uma dist ncia n o inferior a 200 metros relativamente ao ponto de medi o Na fotografia a rea da figura 6 16a estes povoamentos correspondem aos pontos mais escuros a b e Oa Ponto de Medi o 0 200 m Figura 6 16 Monte dos Baldios a fotografia a rea da rea de estudo onde se identific
493. tem a quantifica o rigorosa de fluxos de deposi o seca para escalas temporais e espaciais que se adaptem cada vez mais s necessidades actuais Actualmente s o v rias as metodologias capazes de proporcionar a quantifica o de fluxos de poluentes atmosf ricos na interface atmosfera superf cie De um modo geral as metodologias dispon veis classificam se em t cnicas micrometeorol gicas as quais quantificam o fluxo vertical a partir de plataformas fixas mastros torres ou de plataformas m veis avi es e as n o meteorol gicas ou de superf cie as quais envolvem o balan o m ssico superf cie ou muito pr ximo desta A maior parte destas aproxima es correntes resultam de extens es modifica es ou melhoramentos de m todos inicialmente desenvolvidos para estimar fluxos de calor de quantidade de movimento momentum e humidade em aplica es do mbito da meteorologia e agricultura Para uma melhor compreens o da aplica o das diferentes t cnicas que t m sido frequentemente usadas at ao presente momento ou daquelas que prometem vir a ser amplamente utilizadas em trabalhos futuros importante revermos alguns aspectos hist ricos com elas relacionados As primeiras tentativas de medi es directas de fluxos superficiais foram relativas quantifica o de taxas de evapora o atrav s do uso de recipientes v rios contendo uma quantidade de gua cuidadosamente monitorada Esses recipientes eram co
494. tensidade do feixe secund rio atenuada pelo vapor de gua e tamb m pela presen a de mol culas de oxig nio Apesar das janelas de fluoreto de magn sio adaptadas aos tubos da fonte e do detector reduzirem consideravelmente a radia o de comprimento de onda do feixe secund rio o oxig nio pode interferir com as flutua es de vapor de gua registadas Em conson ncia com alguns testes efectuados por Tanner et al 1993 esta influ ncia resulta essencialmente das flutua es de densidade do oxig nio induzidas pelo fluxo de calor sens vel e de calor latente 135 Capitulo 6 Componentes Electr nicos C mara de ioniza o de NO Detector Escoamento Atmosf rico D Janelas de MgF Tubo de descarga luminescente de Krypton Fonte Fonte de Alimenta o Figura 6 6 Esquema do Higr metro Krypton KH O Assim sendo a forma mais correcta de determinar as flutua es de vapor de agua p envolve a aplica o da seguinte express o p nv inv p Eq 6 6 o WwW x w onde k e k o coeficiente de absor o efectivo do vapor de gua e do oxig nio respectivamente x a dist ncia entre a fonte e o detector 1 511 cm p a densidade do oxig nio e V a sa da anal gica do Krypton em Volts gama de O e 5 Vdc As flutua es da densidade do oxig nio resultam das varia es de press o e de temperatura podendo portanto serem avaliadas por dif
495. teor de humidade da atmosfera elevado e que fen menos como neblinas nevoeiros chuva ocorrem com elevada frequ ncia podemos afirmar com alguma confian a que as medi es levadas a cabo neste local se efectuaram sob influ ncia de condi es bastante h midas Como vimos na sec o 6 1 3 3 durante a noite a atmosfera de Sarrazola encontra se praticamente saturada em vapor de gua Durante as horas solares a humidade relativa ligeiramente mais baixa mas dificilmente desce abaixo dos 60 70 Em rela o a eventos de precipita o vimos tamb m que estes s o uma constante ao longo do ano embora sejam muito mais frequentes no Inverno do que nos meses de Ver o As condi es ambientais t picas de Sarrazola em termos de humidade da superf cie s o de facto contrastantes com as condi es prevalecentes nos outros dois locais Nestas duas reas situadas na regi o sul de Portugal onde a can pia e o solo se mantiveram predominantemente isentos de humidade a afinidade entre as mol culas de SO e a superf cie n o foi t o acentuada como a observada em Sarrazola N o obstante tamb m n o foi suficientemente baixa a ponto de conduzir a uma redu o substancial da magnitude do fen meno O incremento da deposi o de SO causado pela humidade de superf cie tem sido demonstrado noutras experi ncias de campo Fowler e Unsworth 1979 Erisman e Wyers 1993 Davies e Mithcell 1983 chegaram mesma conclus o com os resultados qu
496. tes of mass exchange Em The Forest Atmosphere Interaction Proceedings of Forest Environmental Measurements Eds B A Hutchinson e B B Hicks pp 591 612 D Reidel Dordrecht Wesely M L e Hicks B B 1977 Some factors that affect the deposition rates of sulfur dioxide and similar gases to vegetation Journal of Air Pollution and Control Association 27 1110 1116 Wesely M L e Lesht B M 1989 Comparison of RADM dry deposition algorithms with a site specific method for inferring dry deposition Water Air and Soil Pollution 44 273 293 Wesely M L 1970 Eddy correlation measurements in the atmospheric surface layer over agricultural crops Ph D Thesis Univ of Wisconsin Madison USA Wesely M L 1983 Turbulent transport of ozone to surfaces common in the eastern half of the United States Em Trace atmospheric constituents properties transformations amp fates Ed S E Schwartz pp 345 370 John Wiley amp Sons Inc New York 283 Refer ncias Bibliograficas Wesely M L 1988 Use of variance techniques to measure dry air surface exchange rates Boundary Layer Meteorology 44 13 31 Wesely M L 1989 Parameterization of surface resistances to gaseous dry deposition in regional scale numerical models Atmospheric Environment 23 6 1293 1304 Wesely M L Cook D R e Hart R L 1983 Fluxes of gases and particles above a deciduous forest in wintertime Boundary Layer Meteorology 90 237 255
497. tico e ou um contraste sazonal bem pronunciado Em termos espaciais apesar de n o dispormos de medi es paralelas e registos de longo termo em todos os locais observa se claramente a influ ncia atl ntica sobre as condi es meteorol gicas registadas no Polder Piloto de Sarrazola estando tamb m patente a influ ncia mediterr nica sobretudo sobre o local dos Baldios Come ando por analisar os registos meteorol gicos micrometeorol gicos de Sarrazola verificamos que a temperatura do ar apresenta uma varia o di ria e sazonal dentro dos padr es esperados com valores m dios m nimos da ordem dos 10 C registados no Inverno e os valores m dios m ximos a subirem um pouco acima dos 25 C no per odo de Ver o Esta varia o est em conson ncia com as maiores insola es que se verificam nos meses de Ver o A humidade relativa apresenta valores m ximos noite e m nimos durante as horas solares mas com uma amplitude de valores relativamente baixa noite atinge valores pr ximos da satura o diminuindo durante o dia para valores em torno dos 60 70 durante os meses de Ver o e 80 no Inverno O vento m dio exibe tamb m um comportamento bem definido quer ao longo do dia quer em termos sazonais Logo pela manh a intensidade do vento aumenta atingindo valores m ximos a meio da tarde de aproximadamente 3 m s em Janeiro e Fevereiro e 4 5 m s em Agosto A partir dessa altura diminui at valores a ro
498. tipo de solos se tiverem um elevado teor de nitritos Ao inv s em solos de pH neutro ou alcalino a produ o de NO por este processo parece ser pouco significativa Todavia a exist ncia de microlocais com caracter sticas diferentes das do solo em geral conduzem eventualmente a uma produ o consider vel de gases de azoto Por exemplo a acumula o de nitrito e H em col nias oxidantes do NH podem acelerar a decomposi o do HNO a NO Fot lise de nitrito em solu o aquosa com produ o de NO A fot lise do nitrito em solu o aquosa com produ o de NO foi examinada por Zafriou e McFarland 1981 O mecanismo sugerido foi NO H O gt NO aq OH 0H A maior parte do NO produzido reage em solu o aquosa e acaba por n o ser emitido para a atmosfera Por conseguinte a contribui o deste mecanismo para a emiss o de NOx partida pouco significativa Reac o do HNO com a mat ria org nica do solo produzindo CH ONO A produ o do metil nitrito CH ONO a partir da reac o do cido nitroso com a mat ria org nica do solo um outro mecanismo que pode interferir na emiss o de NOx Estudos realizados por Magalhaes et al 1985 demonstraram todavia que este processo pouco eficiente mesmo em 65 Capitulo 3 condi es que se julgam ser as mais favor veis para a sua ocorr ncia solos argilosos moderadamente acidos e humidos 3 4 3 Factores que Determinam a Emiss o para a A
499. tiva CMC durante o per odo diurno e a camada limite est vel CLE que se forma durante a noite Stull 1988 2000m 1000 m soa de Mistura Convectiva I Camada residual Camada superficial j j Meio Dia Poente Meia Noite Nascente Meio Dia CAMADA LIVRE Zona de intrus o Barreira de Invers o Zona de intrus o CAMADA LIMITE Figura 3 5 Evolu o t pica di ria da camada limite da atmosfera CLA observada num dia sob influ ncia de um centro de altas press es Stull 1988 A camada limite come a por se desenvolver em profundidade cerca de meia hora ap s o nascer do sol em resultado do aquecimento da superf cie pelos raios solares A medida que o aquecimento prossegue geram se correntes t rmicas gasosas ascensionais transportadoras de calor para n veis mais elevados da atmosfera os quais se encontram a temperaturas inferiores Este 40 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos movimento de massas de ar quente promove uma mistura t rmica vigorosa convec o capaz de estender a CLA a cerca de 1 2 km em altura Durante este per odo a ocorr ncia de transporte vertical de humidade pode levar forma o de nuvens cumulus no topo da CLA Estas nuvens atingindo dimens es elevadas exercem uma grande influ ncia nos perfis dos fluxos quer atrav s dos seus efeitos nas circula es de ar pela liberta o de calor latente expelindo correntes de ar para
500. tmosfera Nas sec es anteriores discutimos os aspectos mais relevantes relacionados com a produ o de xidos de azoto pelos processos qu micos e biol gicos do solo mas nada foi acrescentado em rela o emiss o destes mesmos compostos para a atmosfera Como j foi referido a emiss o de compostos gasosos produzidos pelos processos do solo n o directamente proporcional sua produ o De facto a liberta o dos gases do solo para a atmosfera ocorre por difus o molecular e por meio dos fluxos advectivos e convectivos de ar os quais s o fortemente influenciados pela granulometria e pelo teor de gua do solo A gua l quida pode portanto al m de intervir na produ o de compostos azotados impedir a difus o dos gases pelos poros devido s suas for as capilares A difus o do NO em gua cerca de 10 vezes inferior difus o do mesmo constituinte em ar Deste modo as emiss es de NO s o geralmente baixas quando o teor de gua no solo baixo aumentando para um m ximo em solos arejados e h midos e diminuem novamente em solos que se tornam alagados Johansson e Granat 1984 Galbally 1989 O efeito da precipita o ou de irriga o artificial reflecte se por conseguinte num aumento de emiss es de NO numa gama que pode variar entre um factor de 2 at um factor de 20 entre o inicio do evento e alguns dias depois da adi o de gua Johansson e Granat 1984 Slemr e Seiler 1984 Williams et a 1987
501. to que n o existem medi es dispon veis que possam servir como base de refer ncia ao estudo deste fen meno nas condi es ambientais literalmente eliminadas pela selec o de dados Por conseguinte embora se tenham efectuado alguns testes com os quais foi poss vel avaliar a influ ncia das medi es exclu das na magnitude e na consist ncia dos par metros de transfer ncia seca qualquer an lise quantitativa por mais detalhada que seja ser sempre especulativa Por agora deve ficar pelo menos assente que a selec o de dados uma tarefa necess ria e ainda que possa introduzir desvios nos par metros de transfer ncia seca estamos convictos de que n o conduz a interpreta es enviesadas dos processos controladores do fen meno 176 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais 6 2 3 Testes Gerais de Diagn stico Assumindo que as medi es seleccionadas representam condi es ambientais ideais ou pr ximas da idealidade poss vel averiguarmos o funcionamento do sistema atrav s de dois diferentes tipos de teste o mais amplamente conhecido consiste na avalia o do fecho do balan o de energia da superf cie o outro envolve a compara o entre os valores experimentais e os valores estimados de alguns par metros de turbul ncia da atmosfera 6 2 3 1 Balan o de Energia na Superf cie A avalia o do fecho do balan o de energia da superf cie
502. to nitrato e nitrito Al m disso sendo a maior parte das bact rias da desnitrifica o seres heterotr ficos a presen a de quantidades razo veis de carbono org nico oxid vel um factor importante Qualquer um destes factores reguladores da desnitrifica o ao n vel celular pode ser limitante Tiedje 1988 prop s que a disponibilidade de oxig nio o factor limitante que prevalece em habitats expostos atmosfera solos enquanto que em substratos tipicamente an xicos sedimentos a import ncia da disponibilidade de nitrato supera os outros factores Em terrenos fertilizados o teor de carbono org nico segundo o mesmo autor a vari vel determinante Em termos de condi es ambientais favor veis cabe um papel preponderante ao teor de gua no solo que em elevadas quantidades impede a difus o de oxig nio molecular atrav s do substracto e a temperatura do solo Parkin 1987 As taxas m ximas de transforma o por este mecanismo ocorrem a temperaturas relativamente elevadas da ordem dos 60 75 C McKenney et al 1982 encontraram m ximos de produ o de NO para temperatura a rondar os 40 C Todavia a ocorr ncia deste processo n o est apenas limitado a gamas elevadas de temperatura No intervalo de temperatura compreendido entre 0 5 C as taxas de convers o deste processo s o mensur veis Firestone e Davidson 1989 referem que um incremento de 10 C conduz a uma duplica o da taxa de desnitrifica
503. to crit rios relacionados com as condi es meteorol gicas desfavor veis o filtro aplicado aos dados de ozono disp e ainda de mais uma restri o a qual visa a rejei o de todos os fluxos de sinal positivo ou seja fluxos de emiss o A inclus o deste crit rio deve se ao facto de considerarmos que os fluxos de sinal positivo s o uma consequ ncia de imprecis es do sistema de medi o principalmente quando os fluxos de deposi o de ozono s o muito pr ximos de zero De facto n o se conhecem fontes deste poluente ao n vel da superf cie O di xido de enxofre tamb m partida um poluente maioritariamente absorvido pela superf cie mas ao contr rio do que se passa com o ozono a emiss o deste poluente pode ocorrer na natureza Como discutimos no cap tulo 2 a emiss o de SO pode resultar fundamentalmente de dois processos da volatiliza o do di xido de enxofre dissolvido SO aq e da oxida o de compostos reduzidos de enxofre emitidos pela superf cie Por esta raz o o crit rio 9 n o se estendeu aos fluxos de di xido de enxofre ainda que parte dos fluxos positivos registados para este poluente possam ser eventualmente uma consequ ncia directa de erros experimentais No c lculo do fluxo dos poluentes gasosos pelo m todo do gradiente aplicaram se ainda outros crit rios restritivos de modo a assegurarmos que as observa es seleccionadas correspondessem preferencialmente a per odos em que o perfi
504. to efici ncia mais baixos o corpo executivo da UN ECE adoptou um protocolo nos termos do anterior mas com vista redu o dos efeitos da acidifica o eutrofiza o e do ozono ao n vel da superf cie Este protocolo foi assinado em 1999 em Gotemburgo e estabelece metas de emiss o para 2010 em rela o a 4 poluentes enxofre xidos de azoto compostos org nicos vol teis e am nia Ap s a 30 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo implementa o integral deste protocolo as emiss es de SO NOx COV e NHs no continente Europeu dever o sofrer redu es de pelo menos 63 41 40 e 17 em rela o a 1990 respectivamente importante sublinhar que Portugal como membro consignat rio enfrenta o desafio de reduzir as emiss es destes mesmos poluentes em percentagens muito id nticas s apresentadas UN ECE 2000 Com este protocolo multipoluente e multi efeito a quantifica o e o controlo dos problemas do ozono assenta no conceito de n vel cr tico e a quantifica o e controlo dos problemas dos poluentes cidos SO NOx Am nia ou nutrientes compostos de azoto passam a assentar no conceito de carga cr tica O n vel cr tico referente ao ozono definido teoricamente pela m xima dose deste poluente a que os ecossistemas ou as popula es podem estar expostos sem causar quaisquer danos nos organismos mais sens veis O estabelecimento destes n veis ainda n o uniforme
505. toma e das c lulas epid rmicas adjacentes ou subsidi rias Nobel 1991 Quando a press o de turgesc ncia das c lulas de guarda aumenta em resultado do aumento do seu potencial osm tico e do potencial h drico da folha os estomas abrem Sempre que as c lulas de guarda est o relativamente fl cidas os estomas est o fechados ou apresentam aberturas pouco significativas Este mecanismo activo a base da maior parte das respostas dos estomas aos est mulos internos e ambientais No entanto menos evidente o modo como os factores ambientais s o percebidos ou como que o sinal convertido num fluxo de i es K Ca capaz de mudar o potencial osm tico das c lulas MacRobbie 1988 Independentemente do ou dos mecanismos prevalecentes os factores internos mais relevantes parecem estar relacionados com a press o parcial de CO no sistema intercelular o pH do meio o conte do de gua e de i es nos tecidos e ainda com a presen a de subst ncias 50 A Deposi o Seca de Poluentes Gasosos hormonais Os externos relacionam se com a luz solar a temperatura a humidade do ar o teor de gua no solo e ainda as concentra es de CO e de outros poluentes na atmosfera Jarvis e Morison 1981 Avissar et al 1985 A resposta dos estomas a estes factores ambientais esta sumariada no quadro 3 2 Quadro 3 2 Factores ambientais que influenciam directamente o comportamento estom tico Factor Ambiental Re
506. tos nefastos dos poluentes atmosf ricos sobre a sa de humana representam o factor de maior motiva o subjacente ao trabalho que tem vindo a ser desenvolvido com vista a compreender e a controlar as suas fontes A magnitude dos efeitos da maior parte das subst ncias t xicas do ar na sa de humana n o surpreendente uma vez que uma pessoa tipicamente activa pode inalar entre 10 a 20 m de ar ao longo de 24 horas O ar inalado ao atingir os pulm es transferido atrav s dos alv olos os quais est o em contacto estreito com um elevado n mero de vasos sangu neos de dimens es reduzidas por esta raz o que os efeitos da polui o do ar nos seres humanos s o mais cr ticos ao n vel do aparelho respirat rio O ozono um dos poluentes atmosf ricos mais importante em termos de toxicologia humana dado que penetra nas vias respirat rias profundas causando doen as cr nicas pulmonares e infec es respirat rias mesmo quando presente em concentra es baixas e exposi es de curta dura o Os principais sintomas ou sinais dos problemas respirat rios causados pelo ozono s o a 24 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo tosse e dor aguda ao inspirar Lippmann 1989 sumaria a natureza da resposta humana simples exposi o do ozono Este efeito de toxicidade do ozono sobre os tecidos pulmonares foi reconhecido em 1851 aquando da sua s ntese inicial Bates 1989 mas apenas em 1967 foi ap
507. trav s dos Estomas e Interac es com os Tecidos Internos As plantas s o seres vivos autotr ficos que efectuam uma s rie de trocas gasosas de import ncia vital para o seu crescimento e desenvolvimento A transfer ncia bidireccional de CO com emiss o para a atmosfera durante o processo de respira o e absor o do mesmo aquando da realiza o da fotoss ntese um dos processos mais conhecidos e bem documentados O oxig nio molecular outro constituinte gasoso transferido durante os processos de fotoss ntese e respira o mas o sentido do fluxo contr rio ao do CO Igualmente importante para as plantas a transfer ncia de vapor de gua durante a transpira o de modo a manterem o seu equil brio h drico A transfer ncia destas subst ncias entre a atmosfera e as plantas ocorre maioritariamente atrav s de unidades estruturais espalhadas pelas duas faces da epiderme foliar os estomas Os estomas s o pequenos orif cios delimitados por um par de c lulas de guarda capazes de regularem a sua abertura em resposta a um conjunto de est mulos intr nsecos e ou ambientais como veremos mais adiante Todavia embora estes orif cios apresentem um comportamento complexo encontram se normalmente abertos quando h luz suficiente de modo a permitir que o 47 Capitulo 3 CO atmosf rico entre nas folhas para a realiza o da fotoss ntese e que o vapor de gua seja libertado para a atmosfera pelo proce
508. tric oxide as an intermediate in denitrification evidence from nitrogen 13 isotope exchange Biochemical and Biophysical Research Communications 91 10 16 Firestone M K e Davidson E A 1989 Microbiological basis of NO and N O production and consumption in Soil Em Exchange of Trace Gases between Terrestrial Ecosystems and the Atmosphere Eds M O Andreae e D S Schimel pp 7 21 John Wiley amp Sons U K Fitzjarrald D R e Lenschow D H 1983 Mean concentration and flux profiles for chemically reactive species in the atmospheric surface layer Atmospheric Environment 17 12 2505 2512 Foken T e Oncley S 1995 Worshop on instrumental and methodical problems of land surface flux measurements Bulletin of the American Meteorological Society 76 7 1191 1193 Foken T e Wichura B 1996 Tools for quality assessment of surface based flux measurements Agricultural and Forest Meteorology 78 83 105 Foken T Dugli R e Kramm G 1995 On the determination of dry deposition and emission of gaseous compounds at the biosphere atmosphere interface Meteorol Zeitschrift N F 4 91 118 Fontan J Minga A Lopez A e Druilhet A 1992 Vertical ozone profiles in a pine forest Atmospheric Environment 26 863 869 Fowler D 1978 Dry deposition of SO on Agricultural Crops Atmospheric Environment 12 369 373 268 Refer ncias Bibliograficas Fowler D e Cape J N 1983 Dry deposition of SO onto scotch pine forest Em
509. tro de acordo com as condi es de humidade relativa e de ocorr ncia de precipita o Assim sempre que o sistema detecta queda de chuva ou humidades relativas superiores a 90 o higr metro desligado voltando a operar novamente quando as condi es referidas se deixarem de verificar Di xido de Enxofre As concentra es de di xido de enxofre foram medidas com um analisador de fluoresc ncia intermitente de elevada sensibilidade Modelo 43 S da Thermo Environmental Instruments Inc Franklin Massachussetts Em termos gerais a detec o e a quantifica o do SO envolve a gera o de um feixe de radia o UV o qual se faz incidir sobre uma amostra de ar contida num compartimento ptico Neste compartimento as mol culas de SO s o excitadas e medida que decaem emitem uma radia o com uma frequ ncia caracter stica Um segundo filtro permite a selec o dos comprimentos de onda que se encontram dentro da gama de leitura do tubo fotomultiplicador Este por sua vez converte a energia recebida num sinal anal gico linearmente proporcional concentra o de SO O sinal filtrado e amplificado para n veis adequados Este instrumento vem equipado com um sistema capaz de eliminar mol culas longas de carbono como os hidrocarbonetos arom ticos as quais constituem os principais agentes de interfer ncia na medi o de SO por meio desta t cnica TEI 1996a As peculiaridades mais importantes deste analisador
510. tude dos mecanismos estom ticos em rela o aos mecanismos n o estom ticos No m s de Setembro a vegeta o existente exibia um estado de senesc ncia acentuado as trocas gasosas com o meio circundante foram praticamente nulas e por conseguinte R deveria assumir um valor bastante mais elevado Para estimar correctamente fluxos de deposi o seca de ozono em situa es 208 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Deposi o Seca de Ozono id nticas a esta necess rio dispor de modelos que integrem parametriza es mais rigorosas de Rastom capazes de descrever a sua varia o di ria N o obstante como muito prov vel pelas raz es j apontadas que durante esses mesmos per odos os dados experimentais contenham maiores incertezas devemos ter especial cuidado no desenvolvimento de parametriza es do fen meno a partir de observa es registadas nessas condi es Vemos assim que de um modo geral a estrutura do modelo de Wesely adequada para descrever a varia o di ria da deposi o seca de ozono num espectro alargado de condi es ambientais Em termos de magnitude os valores de R tabelados em Wesely 1989 e Walmsley et al 1996 para este tipo de superf cie parecem ser correctos se tivermos em considera o as diferen as entre o estado de desenvolvimento da vegeta o em Portugal e nos EUA Em Aveiro ou noutras regi es do sul da Europa o ciclo de crescimento da vegeta o n o est
511. tural and Forest Meteorology 33 67 80 Logan J A 1983 Nitrogen oxides in the troposphere Global and regional budgets Journal Geophysical Research 88 10 785 10 807 Logan J A 1985 Tropospheric ozone seasonal behaviour trends and antropogenic influence Journal of Geophysical Research 90 10 463 10 482 L vblad G Erisman J W 1992 Deposition of nitrogen in Europe Em Procedings on critical loads for nitrogen report n Nord 1992 41 L keberg Sweden 6 10 April 1992 Nordic Council of Ministers Copenhagen Denmark L vblad G Erisman J W e Fowler D 1993 Models and methods for the quantification of atmospheric input to ecosystems Report n Nord 1993 573 G teborg Sweden 3 7 November 1992 Nordic council of Ministers Copenhagen Denmark Lumley J L e Panofsky H A 1964 The structure of atmospheric turbulence Interscience Publishers John Wiley amp Sons MacDowall F D H 1974 Importance of soil in the absorption of ozone by a crop Canadian Journal of Soil Science 54 239 MacRobbie E A C 1988 Control of ion fluxes in stomatal guard cells Botanic Acta 101 140 148 Magalhaes A M T Chalk P M Rudra A B e Nelson D W 1985 Formation of methyl nitrite in soil treated with nitrous acid Soil Science Society America Journal 49 623 25 Mansfield T A e Feer Smith R P 1984 The role of stomata in resistance mechanisms Em Gaseous Air Pollutants and Plant Metabolism Eds M
512. u o da substitui o do ozono a partir da estratosfera quer de uma destrui o qu mica mais acentuada Quando a produ o fotoqu mica predomina os valores m ximos do padr o sazonal observam se geralmente no final da Primavera ou no Ver o e os n veis mais baixos no Inverno 120 Transporte Directo de Ozono _ de Centros Urbanos S 100 Produ o Local de Ozono intrus o de NOx NOx Natural Ozono Natural 80 60 Ozone ppb Ozono ppb 40 Troposfera Livre 20 o 5 10 15 20 25 Nae JAN MAR MAI JUL SET NOV Hora Local Figura 2 6 Esquema idealizado da varia o di ria a e sazonal b dos n veis de ozono troposf rico numa atmosfera remota Singh et al 1978 20 Polui o do Ar Poluentes Efeitos e Estrat gias de Controlo 2 3 Os Efeitos Ambientais dos Poluentes Os efeitos adversos que os poluentes causam no meio ambiente manifestam se na vida das plantas culturas agr colas vegeta o natural florestas etc na vida dos animais dom sticos e selvagens na preserva o dos materiais da natureza naturais ou constru dos pelo Homem e acima de tudo na sa de dos seres humanos Al m disso s o hoje tamb m not rios os efeitos sociais e inest ticos visibilidade que adv m da polui o do ar O ozono um dos agentes oxidantes mais perigosos da troposfera e portanto s o in meros os problemas ambientais cuja responsabilidade lhe atribu da na totalidade ou
513. u das em calc rio s o t o facilmente atacados por cidos como as estruturas constru das em ferro e a o As pinturas dos autom veis sofrem tamb m a ac o da deposi o cida A maior parte das igrejas e catedrais da Europa est a sofrer um ataque qu mico pelos agentes cidos que atrav s do processo de deposi o contactam com estas superf cies 2 3 3 Implica es no Clima Al m de todos os efeitos adversos apresentados nas sec es anteriores os poluentes gasosos exercem tamb m uma influ ncia directa ou indirecta nas altera es globais do clima Estas altera es desencadeiam depois uma s rie de outros problemas como mudan as significativas do clima local diminui o da capacidade produtiva de algumas reas e aumento do n vel das guas oce nicas A principal contribui o dos xidos de azoto NOx e do di xido de enxofre SO para as altera es clim ticas resulta do facto destes compostos serem precursores de aeross is de nitrato e sulfato respectivamente Wang et al 1986 Estes aeross is principalmente os submicrom tricos devido ao longo tempo de resid ncia na atmosfera apresentam uma influ ncia directa e indirecta no balan o energ tico da superf cie e na altera o global do clima Shaw 1983 Charlson et al 1987 A influ ncia directa est relacionada essencialmente com a enorme capacidade que estes 27 Capitulo 2 t m de interceptarem e reflectirem a radia o solar inc
514. u micos mais completos e mais pr ximos das condi es reais diverg ncias acima dos 20 durante o dia e de 40 noite podem denotar a aplica o de procedimentos que se baseiam em suposi es erradas Duyzer 1995 Um dos poucos estudos em que se procedeu medi o directa de fluxos de NO a4 e a 2 metros de altura acima da can pia usando dois sistemas de correla o turbulenta foi o realizado por Walton et al 1997a estes autores registaram diverg ncias do fluxo geralmente pouco significativas tendo a maior diferen a correspondido a um per odo em que se mediu um fluxo de 0 21 ugm s e de 0 096 ug m s a 4 e a 2 metros respectivamente Todavia esta diferen a pode ser simplesmente o resultado de erros pontuais dos instrumentos de medi o Al m disso como a fun o footprint associada a cada um dos sistemas n o a mesma as diferen as obtidas nao traduzem somente o efeito das reac es qu micas 0 07 0 04 0 5 o F actor de Correc o e Factor de Correc o 006 M todo MFC99 a M todo MFC99 2 2 0 02 0 4 E S E o o 8 0 05 O x gee x q o sa g So 00 L Tp 0 00 A g 03 SE SE e Ea Ea ae R Q oe QB oo i S 2 002 A o 02 eo e z z v o e 0 02 3 ee g o 3 5 0 04 0 1 e 0 01 3 ra 0 00 T T T T T T 0 06 T T T T 0 0 T T T T 0 00 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 06 0 04 0
515. ua como o orvalho e deliquesc ncia dos sais marinhos Quando a superf cie consiste praticamente em material seco ou solo a descoberto como nos per odos BA2 e PA a remo o de SO pode ocorrer directamente a partir da interac o do poluente gasoso com os elementos secos de vegeta o ou com as part culas do solo O ataque qu mico do SO a superf cies secas n o est bem documentado mas mais ou menos aceite que as taxas de remo o em superf cies secas ou ac dicas dever o ser mais baixas do que as observadas em superf cies molhadas ou alcalinas Wesely 1989 O aumento dos valores de Rc que se registou nestes dois per odos principalmente durante o per odo nocturno parece ser uma consequ ncia directa do estado de secura em que se encontravam as duas superf cies A ver pela similitude dos valores de Rc observados nestes dois per odos a natureza dos elementos de cada uma das superf cies n o parece ter desempenhado um papel muito determinante na remo o deste poluente A varia o dia noite detectada nestes dois per odos sugere que em condi es secas as vari veis meteorol gicas como a radia o global e a temperatura podem afectar a destrui o qu mica devido influ ncia que exercem sobre o equil brio qu mico das reac es potencialmente envolvidas A menor magnitude dos valores nocturnos de R do per odo BAI em rela o aos prevalecentes em BA2 e PA pode ser explicada pela maior capacidade que a superf cie c
516. ue os locais apresentavam entre si em termos de actividade biol gica da vegeta o N o obstante a vegeta o estar mais activa num local do que noutro o facto que comparando a magnitude dos valores obtidos com os valores publicados Ripley e Saugier 1974 Kim e Verma 1990 se constata que as taxas de transfer ncia de CO observadas nos diferentes per odos se encontram muito pr ximo ou dentro da gama de valores t picos para vegeta o com baixos n veis de actividade biol gica Em superf cies com vegeta o vigorosa as taxas de transfer ncia de CO atingem normalmente valores bastante mais elevados Kim e Verma 1990 a partir de uma s rie de medi es de fluxos de CO realizadas numa pradaria de vegeta o alta entre a fase em que a vegeta o se encontrava no seu pico de crescimento e a fase de senesc ncia mostraram que as taxas de transfer ncia de CO variaram entre valores m ximos diurnos de cerca de 1 mg m s at valores diurnos manifestamente inferiores cerca de um factor de 2 3 Num estudo efectuado numa rea coberta por vegeta o rasteira na Holanda os valores m ximos m dios registados ao longo de quase dois ciclos anuais de crescimento foram da ordem das 0 6 mg m s Hensen et al 1995 As emiss es nocturnas de CO foram relativamente est veis entre o p r e o nascer do Sol mas exibiram uma varia o acentuada de local para local valores minimos m dios de 0 01 ppmv ms 0
517. ue se observam pontualmente est o associadas a falhas de energia el ctrica ou a problemas instrumentais pontuais Os desvios sistem ticos est o geralmente associados ao uso de diferentes coeficientes de calibra o os quais foram subsequentemente redefinidos 162 Estudo de Deposi o Seca Realizado em Portugal Avalia o da Qualidade dos Dados Experimentais Vel Vento ms Dir Vento Temp C NO ppb 3 4 5 6 7 8 9 Tempo Dia Maio 1997 Figura 6 18 S ries temporais da velocidade do vento direc o do vento temperatura do ar e concentra o de NO obtidas pelos quatro grupos As linhas horizontais ponteadas limitam o quadrante caracterizado por condi es razo veis em termos de fetch Relativamente aos termos mais relevantes do balan o de energia da superf cie representados graficamente na figura 6 19 constatamos tamb m que os v rios sistemas forneceram medi es consistentes e conformes quer no que concerne aos fluxos radiativos expressos em termos de R quer em rela o aos fluxos turbulentos de energia H e AE O calor sens vel estimado pelo grupo de Toulouse foi sistematicamnete inferior s estimativas dos outros grupos principalmente durante per odos de vento forte e baixa temperatura O grupo franc s calcula o fluxo a partir das flutua es registadas por um term metro s lido de resposta r pida SRT Os outros grupos determinam as flutua es de tempe
518. ulter R L Hart R L Durham J I Speer R e Stedman D H 1986 An experimental study of sulfur and NOx fluxes over grassland Boundary Layer Meteorology 34 103 121 Hicks B B 1985 Differences in dry and wet deposition parameters between North America and Europe Em Proceedings of II US Dutch International symposium Aerosols Williamsburg Virginia 19 24 May Hill A C e Bennet J H 1970 Inhibition of apparent photosyinthesis by nitrogen oxides Atmospheric Environment 4 341 348 Hill A C 1971 Vegetation a sink for atmospheric pollutants Journal of Air Pollution Control Association 21 341 346 Hoffmann M R e Calvert J G 1985 Chemical transformation modules for Eulerian acid deposition models Volume II the aqueous phase chemistry National Center for Atmospheric Research Boulder Colorado Holland E A e Lamarque J F 1997 Modeling bio atmospheric coupling of the nitrogen cycle through NOx emissions and NOy deposition Nutrient Cycling in Agroecosystems 48 7 24 Horst T W e Weil J C 1992 Footprint estimation for a scalar flux measurements in the atmospheric surface layer Boundary Layer Meteorology 59 279 296 Horst T W 1999 The footprint for estimation of atmosphere surface exchange fluxes by profile tecnhiques Boundary Layer Meteorology 90 171 188 Horst W e Weil J C 1994 How far is far enough The fetch requirement for micrometeorological measurements of surface fluxes Journal
519. um receptor eficiente de destrui o de subst ncias atmosf ricas mas se desenvolve em condi es de stress h drico a sua estrutura mais compacta dificulta a difus o dos gases para o interior das c lulas A actividade enzim tica na catalisa o de reac es qu micas revela se tamb m de import ncia crucial na medida em que renovam a capacidade de absor o dos receptores e mant m os gradientes de concentra o Outro factor adicional a actividade enzim tica das permeases as quais facilitam a transfer ncia de v rios solutos para o interior das c lulas Se a subst ncia interage com a superf cie das c lulas de forma mais r pida do que a sua convers o bioqu mica ou se o soluto pouco reactivo na interface a subst ncia inicial pode difundir se ou ser transportada praticamente inalterada para o interior da c lula Alternativamente o soluto pode ser transferido extracelularmente para outras partes da folha Os mecanismos espec ficos de cada poluente ainda n o est o totalmente esclarecidos mas sabe se por exemplo que um dos processos de interac o do ozono com os materiais biol gicos ou organismos vivos envolve reac es em fase l quida principalmente quando as superf cies s o revestidas por uma fina camada aquosa contendo constituintes suscept veis de sofrerem oxida o Mudd 1996 Parte dos processos reactivos resulta de mecanismos de defesa das plantas os quais podem anular a toxicidade das mol cul
520. urbulento gradiente de concentra o definida no capitulo 4 Eq 4 18 entre uma dada altura de refer ncia z e um n vel 8 z d situado pr ximo da superficie Z o comprimento de rugosidade e d a altura de deslocamento do plano zero Em vegeta o rasteira d geralmente desprezado mas em medi es sobre vegeta o densa e de altura consider vel assume uma import ncia significativa Wieringa 1993 A resist ncia da camada quasi laminar R a segunda componente da resist ncia atmosf rica a qual est associada transfer ncia de massa atrav s da camada de ar onde a difus o molecular predomina sobre o transporte turbulento Esta resist ncia pode ser descrita de forma an loga equa o 5 6 Monteith 1973 Erisman 1992 1 Zo Zo R ku PE tl T Eq 5 7 onde z e zy correspondem ao limite superior e inferior da camada quasi laminar c respectivamente A express o anterior apresenta todavia uma utilidade muito reduzida dado que z um par metro desconhecido Por conseguinte foram desenvolvidas outras rela es semi emp ricas baseadas na teoria da difus o molecular e ou em estudos experimentais de t nel de vento sobre 111 Capitulo 5 transfer ncia vertical de calor e de massa Thom 1972 Garland 1977 Brutsaert 1982 Hicks et al 1987 Essas investiga es confirmam que esta resist ncia fortemente influenciada pela difusividade do material pel
521. urnos detectados foram mais elevados porque noite muito prov vel que uma maior frac o do NO emitido subsista reac o com o ozono medida que vai sendo transportado pelo vento m dio Na verdade durante o per odo nocturno os n veis de ozono s o relativamente baixos e mesmo que se detectassem n veis elevados de ozono a reac o normalmente menos efectiva em consequ ncia do baixo estado de mistura da atmosfera Di xido de Azoto As concentra es de NO exibem um n tido contraste espacial no qual os n veis observados no monte dos Baldios se demarcam dos observados nos outros locais pela sua baixa magnitude e por ilustrarem um padr o di rio distinto Em Sarrazola e em Pancas as concentra es de NO sofreram sistematicamente um decr scimo acentuado normalmente entre o nascer do sol e o meio dia atingindo n veis relativamente baixos at ao final da tarde e por vezes at algumas horas ap s o ocaso J no monte dos Baldios as diferen as entre o per odo diumo e nocturno foram praticamente impercept veis exceptuando no m s de Julho no qual se verificou tamb m uma ligeira redu o das concentra es durante o per odo diurno Em termos m dios na herdade de Pancas as concentra es m dias de NO atingiram valores da ordem das 23 ug m Em Sarrazola os n veis m dios variaram entre valores da ordem das 15 ug m nos meses de Inverno e valores de aproximadamente 10 ug m no per odo de Ver o P
522. uroso o qual pode por sua vez ser oxidado a cido sulf rico Este processo adicional de oxida o pode ocorrer por ac o de cido nitroso oxig nio molecular ozono per xido de hidrog nio e per xidos org nicos Finlayson Pitts e Pitts 2000 Esta oxida o do S IV a S VD influenciada pelo pH do meio aquoso pelos n veis atmosf ricos de oxidantes O2 O3 H202 e pela presen a de catalisadores met licos Hoffmann e Calvert 1985 Martin e Good 1991 Por exemplo a oxida o n o catalisada pelo O dissolvido desprez vel em condi es atmosf ricas reais mas torna se significativo na presen a de catalisadores como o Fe III e o Mn ID Os processos de oxida o do SO pelo O e H20 s o considerados os mais importantes No entanto a oxida o do SO pelo ozono torna se ineficiente em condi es de pH inferiores a 4 5 Nesta gama de pH o H O devido sua elevada solubilidade exerce uma ac o oxidante mais eficiente Lee et al 2000 Tendo em aten o as considera es apresentadas anteriormente facilmente se depreende que estes processos qu micos podem ocorrer simultaneamente mas a maior ou menor extens o com que ocorrem est directamente relacionada com as condi es atmosf ricas prevalecentes Por exemplo a taxa de convers o t pica dos meses de Ver o geralmente superior associada aos meses de Inverno uma vez que os principais oxidantes em fase gasosa OH e em fase aquosa H202 s o gerados
523. urso definida pelo eixo imagin rio de 14 9 cm de comprimento que une os transdutores de cada par Estes eixos apresentam uma inclina o de 45 em rela o ao plano horizontal A medi o dos tempos de transmiss o em cada direc o t e tz entre os transdutores constitui o principio b sico pelo qual o anem metro s nico determina directamente as tr s componentes da velocidade do vento u v e w e a velocidade do som a uma frequ ncia de 21 Hz e com uma resolu o de 1 cm s numa gama de 0 a 30 m s GILL 1992 Para melhor compreendermos este princ pio de opera o apresentam se a seguir as equa es matem ticas que lhe est o subjacentes O primeiro passo consiste em calcular os vectores velocidade V ao longo de cada eixo definido por cada conjunto de dois transdutores pela rela o V 0 5 1 E Eq 6 1 l 129 Capitulo 6 procedendo se depois a transforma o desses vectores para o sistema de coordenadas do anem metro ultra s nico formado pelos eixos U componente horizontal Norte Sul mais concretamente na direc o 330 150 V componente horizontal Este Oeste perpendicular a U e W componente vertical A partir das componentes horizontais determina se a direc o do vento WD cujo c lculo assenta fundamentalmente na express o V WD arctan 5 Eq 6 2 U e a velocidade horizontal do vento m dio usando a seguinte transforma o vectorial U U cos WD Vsi
524. uticular em estado saud vel tem para reter humidade ver sec o 3 3 1 Esta hip tese corroborada pelos resultados obtidos num estudo laboratorial desenvolvido por Hove e Adema 1996 Apesar destes mecanismos n o estom ticos terem uma contribui o importante na deposi o de SO a absor o deste poluente pelos estomas parece tamb m ter exercido uma ligeira influ ncia na varia o espacial e no padr o sazonal observado em Sarrazola Em boa verdade os valores mais baixos de Rc relativos ao per odo de Inverno s o tamb m um resultado das maiores taxas de absor o de SO pelos estomas dado que durante esse per odo a vegeta o se apresentava no seu estado de m ximo crescimento A partir desse per odo o decl nio observado no crescimento da 221 Capitulo 6 vegeta o foi acompanhado por uma diminui o gradual da actividade estomatica conduzindo a um aumento da resist ncia global da superf cie Durante os meses em que a vegeta o est seca ou em que os estomas n o abrem por qualquer motivo a absor o de SO maioritariamente influenciada pelos mecanismos n o estom ticos os quais s o mais eficientes noite do que durante o dia devido prov vel diferen a da extens o e da espessura das camadas aquosas depositadas na superf cie Voldner et al 1986 com base em v rias investiga es reportaram valores de R de 1 0 a 2 0 s cm para o in cio e o fim da esta o de crescimento respectiv
525. utores verificaram que enquanto os fluxos de emiss o de NO se correlacionaram com a temperatura os fluxos de emiss o de NO exibiram uma excelente correla o com a radia o global N o obstante ainda que estes processos biol gicos ou n o biol gicos possam gerar esta esp cie qu mica ao n vel da superf cie dificilmente permitem justificar a magnitude e as tend ncias temporais dos fluxos de emiss o encontradas neste e noutros estudos Por exemplo Galbally e Roy 1978 apresentaram emiss es de NO inferiores a 3 em rela o s emiss es de NO Johansson e Granat 1984 usando um m todo din mico da caixa e um esquema mais rigoroso que os investigadores anteriores chegaram a resultados similares conclu ram que as emiss es de NO representavam menos de 10 das emiss es de NO N o havendo evid ncia experimental que permita justificar as emiss es encontradas com base na produ o biol gica e ou n o biol gica pelo sistema solo vegeta o a hip tese que surge como a mais prov vel prende se com a possibilidade do NO se formar no interior da can pia a partir da oxida o do NO pelas mol culas de ozono ou dos seus produtos de ozon lise Para sermos mais precisos o xido n trico gerado pelos processos biol gicos do solo ao atingir o topo da superficie pode ser rapidamente oxidado pelo ozono formando NO Como muito prov vel que a fotodissocia o bem como outros processos de destrui o fotoqu mica das
526. uxos de oxidantes cidos e nutrientes nos ecossistemas do Sul da Europa Esta informa o juntamente com os mapas de cargas cr ticas permitir determinar as reas mais sens veis relativamente aos efeitos induzidos pelos poluentes estudados As estrat gias de redu o de emiss es de compostos de enxofre azoto e compostos org nicos vol teis poder ser tamb m optimizada Mas ainda que esta investiga o represente um passo em frente ao n vel do conhecimento dos processos de deposi o seca de poluentes gasosos ficam ainda muitas quest es em aberto cujas respostas passam pela continua o da realiza o de trabalhos neste dom nio Se poss vel estes novos trabalhos devem envolver uma componente multidisciplinar independentemente de sabermos que a priori podem surgir outros problemas de dif cil resolu o A verdade que o tipo de quest o com que nos debatemos actualmente requer informa o recolhida em paralelo por cientistas de diferentes disciplinas Um nico investigador continuar a fazer boa ci ncia mas muitas das quest es levantadas ao longo desta disserta o requerem de longe mais informa o do que aquela que pode ser recolhida gerida analisada e interpretada por uma nica pessoa ou por um grupo de pessoas com forma o na mesma rea cient fica 260 Pequeno Excurso Em 1993 recebi com muito agrado o convite que me foi dirigido para iniciar uma actividade de investiga o no dom nio da po
527. v s dos quais os poluentes s o removidos por mecanismos v rios De entre todos os elementos da superf cie a vegeta o especialmente quando apresenta uma rea foliar exposta consider vel durante o per odo de crescimento representa um dos mais importantes sumidouros dos poluentes atmosf ricos A remo o dos poluentes gasosos ao n vel destes elementos receptores ocorre maioritariamente no interior da planta ap s entrarem atrav s dos estomas ou na superf cie exterior das folhas por processos essencialmente f sico qu micos Os solos t m tamb m sido apontados como sumidouros mais ou menos efectivos de algumas subst ncias O conhecimento que se tem sobre as interac es entre os poluentes e este tipo de superf cie continua bastante limitado mas julga se que as mais importantes s o de natureza f sico qu mica 45 Capitulo 3 Fluxo de Deposi o Deposi o sobre a cut cula das folhas Superf cie Superficie h mida seca Transfer ncia atrav s dos estomas Vegeta o Solo fwd bb SR UA TESE bP gt ee Laren Cees ENE TR eho rat Bre MPS Eee ers SMA ED a Figura 3 8 Ilustra o esquem tica do processo de transfer ncia de constituintes e poluentes gasosos na interface atmosfera biosfera a cut cula b epiderme c parte do mes filo d gua na cut cula e abertura do estoma f cavidade estom tica g flu do nas c lulas da parede da cavidade estom
528. valecentes Relativamente aos xidos de azoto as redu es foram bastante mais significativas tendo se registado redu es da ordem dos 50 65 para o NO e de cerca de 75 80 para o NO No que concerne ao di xido de enxofre a elimina o de dados atingiu em m dia os 72 quando se teve em considera o a selec o de per odos em que a concentra o do poluente foi superior a 0 5 ug m tendo incrementado para valores da ordem dos 85 90 quando apenas aceitamos medi es associadas a valores de concentra o superiores a 3 ug m No caso dos xidos de azoto principalmente o xido n trico e do di xido de enxofre os valores de concentra o quer em termos de ordem de grandeza quer em termos de varia o temporal e espacial incrementaram consideravelmente o n mero de medi es rejeitadas Em ambos os casos o n mero de medi es que passaram os respectivos filtros s o suficientes para permitir uma an lise estat stica dos padr es anuais sazonais ou di rios dos par metros de transfer ncia seca de cada um dos poluentes um facto que as percentagens reduzidas de dados remanescentes de fluxos de SO levantam quest es sobre a representatividade das medi es mas uma vez que a estimativa de fluxos anuais mensais ou para o per odo temporal de dura o de cada campanha n o constitui o principal objectivo deste trabalho o n mero dispon vel bem como a distribui o temporal das medi es n o s o de todo
529. xos de emiss o de NO foram similares as condi es de transporte turbulento tamb m n o divergiram substancialmente e portanto atendendo ao facto de que a vegeta o sofreu um decr scimo da sua capacidade de efectuar trocas gasosas atrav s dos estomas a tend ncia deveria ser mais consent nea com o observado para o ozono Nos ltimos 4 per odos Junho Julho Agosto e Setembro as medi es foram conduzidas em condi es completamente diferentes no que concerne aos principais factores envolvidos no fen meno Por um lado a destrui o das mol culas de NO pelos estomas decresceu substancialmente em resultado do estado de senesc ncia da vegeta o e por outro as temperaturas mais elevadas o acr scimo da destrui o pelos processos fotoqu micos das mol culas de NO nas camadas de ar acima da can pia bem como o aumento das emiss es naturais de NO promoveram a produ o de NO no interior da vegeta o O caso mais evidente foi observado em Sarrazola visto que nesta rea de estudo houve a conjuga o de todos estes factores que promovem a produ o emiss o de NO N o obstante a vegeta o ter efectuado trocas gasosas com o meio circundante inclusive de NO a remo o deste poluente foi relativamente mais lenta do que a sua produ o resultante da oxida o do NO pelo ozono principalmente durante o per odo diurno Em Pancas a situa o observada foi muito similar tendo se observado emiss o diurna durante o
530. y 1984 Lea et al 1996 Do exposto facilmente se depreende que esta via de remo o doravante denominada por via estom tica envolve basicamente dois processos sequenciais a difus o de material atrav s dos estomas e a destrui o qu mica no interior do tecido foliar Portanto se um destes processos n o ocorrer por qualquer motivo a via estom tica deixa de existir como tal Este facto introduz obviamente uma maior complexidade na avalia o da efici ncia desta via de remo o de poluentes atmosf ricos N o obstante para gases que supostamente s o removidos de forma eficiente no interior da folha como o caso do ozono do di xido de enxofre e o di xido de azoto a magnitude desta via determinada somente pelos factores que interv m na primeira etapa deste processo ou seja na condut ncia estom tica A condut ncia estom tica um par metro que descreve a magnitude do controlo estom tico na transfer ncia gasosa Este par metro determinado pelo n mero tamanho caracter sticas anat micas dos estomas e principalmente pelas vari veis que influenciam a fisiologia estom tica Como referimos anteriormente os estomas s o orif cios din micos n o bin rios 1 e t m a capacidade de reagir a um conjunto de est mulos intr nsecos e ou ambientais atrav s dos seus movimentos de fecho e abertura Os movimentos estom ticos resultam da mudan a da press o de turgesc ncia das c lulas de guarda que rodeiam o es
531. y Acumulation e suas Variantes A ideia b sica de determina o de fluxos superficiais com a t cnica da acumula o turbulenta ou amostragem condicional tem sido descrita por v rios investigadores Hicks e McMillen 1984 Speer et al 1985 O principio desta t cnica consiste na amostragem do ar atmosf rico para dois reservat rios consoante o sinal da velocidade vertical do vento se w lt 0 uma quantidade de ar proporcional a w conduzida para um reservat rio se w gt 0 0 ar amostrado a uma taxa proporcional a w mas direccionado para o reservat rio O fluxo vertical depois obtido pela diferen a de concentra o acumulada nos dois reservat rios ao longo do per odo de amostragem Este m todo particularmente atractivo para a medi o de fluxos de hidrocarbonetos n o metano e compostos reduzidos de enxofre os quais est o ainda dependentes de m todos de an lise mais lentos tais como a cromatografia gasosa Todavia devido a dificuldades de ordem pr tica relacionadas com a amostragem do ar a uma taxa proporcional a w a sua implementa o n o foi muito bem sucedida Os principais problemas associados a esta t cnica s o discutidos em Businger 1986 Mais recentemente alguns autores desenvolveram algumas variantes assentes no mesmo princ pio do m todo da acumula o turbulenta cujos resultados s o bastante mais encorajadores O m todo designado por relaxed eddy acummulation desenvolvid
532. z o ptima para a raz o At T do que para T A aplica o deste procedimento de separa o de uma propriedade turbulenta nas suas componentes m dia e flutuante n o consensual mas as vantagens que lhe est o subjacentes sobrep em se claramente aos inconvenientes associados ao seu uso Por exemplo esta t cnica resolve parcialmente o problema da n o estacionaridade e produz resultados com menos dispers o do que os obtidos atrav s da m dia aritm tica procedimento de Reynolds Em condi es estacion rias n o h uma diferen a significativa entre os dois procedimentos contudo em 83 Capitulo 4 condi es n o estacion rias a m dia corrida permite remover as tend ncias de fundo das vari veis amostradas A tend ncia representa as instacionaridades de longo termo contidas na m dia 4 2 3 2 T cnica do Gradiente de Concentra o A t cnica do gradiente de concentra o assenta na analogia entre o transporte turbulento e a difus o molecular a qual permite definir o fluxo vertical de uma propriedade escalar por uma express o an loga Lei de Fick Garland 1977 Fowler e Duyzer 1989 Verma 1990 F ws Kdz o Eq 4 17 Z sendo dS dz o gradiente vertical m dio da propriedade S e K o coeficiente de difus o turbulenta dessa mesma propriedade escalar Este coeficiente varia com a altura z e ao longo do tempo em resposta din mica local da turbul ncia Esta t cnica particularmente atractiva para

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