Em busca de impressões digitais da poluição atmosférica

       A contaminação da atmosfera por gases e partículas sólidas afeta não só a saúde humana nos centros urbanos, como também o ecossistema como um todo. O gerenciamento da qualidade do ar depende de diversas ações, que vão desde o estabelecimento e regulamentação dos padrões de qualidade e de lançamento de poluentes até o monitoramento da qualidade do ar de determinada região.
       Os programas de monitoramento da qualidade do ar são capazes de indicar os níveis de poluentes na atmosfera e avaliar sua concordância com padrões estabelecidos pela legislação. No entanto, eles não são capazes de indicar a contribuição individual de cada fonte responsável pela emissão desses poluentes.
       Uma das ferramentas utilizadas para o controle e redução da poluição atmosférica são modelos matemáticos chamados de modelos receptores. Eles permitem estimar, a partir das características físicas e químicas dos poluentes, a contribuição oriunda de diversas fontes. Essa é uma informação de suma importância na identificação e responsabilização das fontes poluidoras por parte dos órgãos de controle e fiscalização ambiental.
       Apesar disso, algumas limitações desses modelos dificultam sua aplicação inequívoca. Isso acontece porque fontes diferentes podem ter perfis químicos muito similares ou, ainda, fontes poluidoras diferentes podem estar muito próximas entre si. Dessa forma, o processo de transporte dos poluentes pelo vento resulta numa deposição quase simultânea em um dado local.
       Esse efeito, chamado de colinearidade das fontes, pode diminuir a sensibilidade dos modelos receptores ocasionando na avaliação incorreta das contribuições. Uma forma de contornar esse problema é a aferição de marcadores químicos que atribuam características únicas às fontes, como uma impressão digital.
       Assim, Elson Silva Galvão, da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), e colaboradores investigaram [1] o material particulado presente na atmosfera da Região da Grande Vitória, no Espírito Santo, com o objetivo de identificar marcadores específicos que pudessem ligar cada componente do material particulado a fontes específicas.
       Entre as análises, os pesquisadores utilizaram a linha XRD1 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), que, segundo o grupo, foi fundamental para o sucesso da pesquisa, já que a técnica de difração ressonante de raios X permitiu a identificação de tais marcadores. O estudo resultou em uma abordagem metodológica inédita na caracterização química de partículas atmosféricas e na identificação de marcadores que possam ligar essas partículas às suas fontes de emissão.

Figura: Marcadores industriais (alfa-hematita e ferro metálico) e veicular (BaTiO3) em uma amostra de Particulas Totais em Suspensão (PTS) coletada da atmosfera da Região da Grande Vitória, ES, Brasil.

       
       Os resultados sugerem que diferentes estados químicos do ferro estão relacionados a processos industriais muito específicos, mesmo para processos similares como sinterização e altos-fornos, associados à siderurgia. Outros marcadores apresentaram assinaturas distintas permitindo sua separação entre fontes veiculares e industriais, como o caso do carbono elementar, minimizando assim uma interpretação genérica das fontes de emissão dessa espécie.
       Segundo os pesquisadores, este trabalho mostra sua importância não somente para aplicação em estudos da qualidade do ar, mas também ao estudo de sedimentos e materiais.

Fontes: 
[1] Elson Silva Galvão, Jane Meri Santos, Ana Teresa Lima, Neyval Costa Reis Jr., Richard Michael Stuetz, Marcos Tadeu D’Azeredo Orlando, Resonant Synchrotron X-ray Diffraction determines markers for iron-rich atmospheric particulate matter in urban region. Chemosphere 212 (2018) 418-428. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.08.111
[2] https://www.lnls.cnpem.br/em-busca-de-impressoes-digitais-da-poluicao-atmosferica/

Sirius: a nova fonte de luz síncrotron brasileira

     O maior projeto da história da ciência brasileira está prestes a sair do papel. Com um anel de mais de 500 metros de circunferência, instalado num prédio de 250 metros de diâmetro – do tamanho de um estádio de futebol – o novo acelerador de partículas do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas, será cinco vezes maior e muito mais avançada do que o atual, que será desmontado.

     O custo total do projeto, batizado como Sirius (nome da estrela mais brilhante no céu), é estimado em R$ 650 milhões, com o primeiro feixe de luz previsto para 2016. Outro grande projeto federal, do Reator Multipropósito Brasileiro, a ser construído em Iperó (também no interior paulista), tem um orçamento maior, de R$ 850 milhões, mas sua missão principal será a produção de radioisótopos para uso médico e industrial, e não a produção de ciência. “Se você pensar numa infraestrutura dedicada exclusivamente à pesquisa, o Sirius certamente é o maior”, diz o físico Antonio José Roque da Silva, diretor do LNLS.

     A expectativa na comunidade científica é igualmente grande. A luz síncrotron (uma radiação eletromagnética de amplo espectro, que abrange desde o infravermelho até os raios X) é usada em várias áreas de pesquisa, como física, química, biologia, geologia, nanotecnologia, engenharia de materiais e até paleontologia. O acelerador funciona como um gigantesco microscópio, que os cientistas utilizam para enxergar a estrutura atômica e molecular de diferentes materiais, iluminando-os com os diferentes tipos de radiação presentes na luz síncrotron. Pode ser uma rocha, uma proteína, uma amostra de solo, um dente de dinossauro, um cabo de aço usado em plataformas de petróleo, um fio de cabelo tratado com diferentes tipos de xampu, ou qualquer outra coisa que se queira conhecer nos mínimos detalhes.

     “É o sonho de entender materiais, tanto do ponto de vista estrutural quanto funcional”, afirma Roque. Com a luz síncrotron, é possível saber, por exemplo, que tipos de átomos e moléculas fazem parte de um material, qual é a distância entre eles, como eles interagem entre si, quais são suas propriedades magnéticas e várias outras coisas. São “olhos microscópicos”, nas palavras do diretor científico do LNLS, o brasileiro Harry Westfahl.