Estudo computacional do impacto ambiental de emissões do processo Kraft na qualidade do ar

Abstract

RESUMO: A produção de celulose Kraft está associada à emissão de poluentes que podem causar danos ao ambiente, ao patrimônio e a saúde humana. A qualidade do ar é diretamente influenciada pela distribuição e intensidade da emissão de poluentes; e a verificação do nível da concentração dos poluentes na atmosfera deve ser realizada por monitoramento do poluente. No entanto, a maioria das cidades brasileiras não apresenta redes de monitoramento da qualidade do ar. Na ausência de monitoramento e indisponibilidade de dados de medidas da concentração dos poluentes é possível estimar a concentração do poluente com modelos matemáticos, por meio da simulação do transporte dos poluentes na atmosfera. O objetivo foi determinar a concentração dos poluentes atmosféricos, utilizando o modelo de dispersão atmosférica Aermod para a simulação da dispersão dos poluentes material particulado (MP), compostos reduzidos de enxofre (TRS), óxidos de enxofre (SOx), óxidos de nitrogênio (NOx) e monóxido de carbono (CO), emitidos a partir de oito fontes fixas do processo Kraft de produção de celulose. A metodologia aplicada para a execução da simulação consiste em: delimitação e caracterização da área de estudo; caracterização física e operacional das fontes emissoras; obtenção de características topográficas da região; e parâmetros meteorológicos que caracterizam as condições climáticas da região, gerados pelo modelo meteorológico MM5. As simulações mostram que o centro da cidade localizado na região sudoeste da região de estudo, com predominância de fluxos de ventos, foi atingido pela pluma do poluente. Entretanto as áreas mais impactadas estão a noroeste e sudeste das fontes, para a maioria dos casos. As maiores médias anuais de concentrações situaram-se nas proximidades da indústria, na região sudeste, em relação às fontes emissoras. Para médias horária e diária, as maiores concentrações ocorrem próximas às fontes emissoras e em cotas topográficas elevadas em relação à fonte de emissão. As concentrações máximas estimadas pelo modelo com médias horárias, diárias e anuais foram respectivamente: 55,69 µg/m³, 12,74 µg/m³ e 2,06 µg/m³ para o MP; 2,59 µg/m³, 0,27 µg/m³ e 0,06 µg/m³ para o TRS; 3,45 µg/m³, 0,47 µg/m³ e 0,09 µg/m³ para o SOx; 189,36 µg/m³, 34,88 µg/m³ e 5,83 µg/m³ para o NOx; e 30,44 µg/m³, 13,26 µg/m³ (8 horas), 5,63 µg/m³ e 0,96 µg/m³ para o CO. As concentrações máximas estimadas pelo modelo para os poluentes mantiveram-se inferiores às concentrações estabelecidas pela Resolução Conama n° 003/1990 e padrões da USEPA, particularmente para o poluente TRS. As concentrações observadas para partículas totais em suspensão (PTS) e partículas de até 10 µm (MP10) foram representadas razoavelmente bem, verificando-se uma subestimação dos valores previstos aos observados na estação de monitoramento. Dessa forma, o modelo pode ser utilizado de maneira qualitativa indicando locais adequados de medidas da concentração de poluentes em uma rede de monitoramento da qualidade do ar. Verificou-se, com base na literatura, que as máximas concentrações estimadas pelo modelo para os poluentes na região de estudo estão abaixo de um valor significativo que pudesse causar algum efeito a saúde da população

ABSTRACT: The Kraft pulp production is associated with the emission of harmful air pollutants that can have impact in the environment, on property and on human health. The air quality is directly influenced by the distribution and intensity of emissions and verifying the levels of pollutants in the atmosphere can be performed by monitoring the pollutants. However most Brazilian cities do not present air quality monitoring networks and those that have air quality monitoring are the state’s capitals. In the absence of pollutants monitoring and unavailability of data of pollutants concentrations, it is possible to estimate them by means of mathematical models which simulate the transport of pollutants into the atmosphere. The aim of this study was to quantify and evaluate air pollutants dispersion, using Aermod atmospheric model, by simulating the dispersion of pollutants: particular matter (PM), total reduced sulphur (TRS), sulphur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO), emitted from eight stationary sources of the Kraft process for pulp production. The methodology applied for the simulation experiments consists of: delineation and characterization of the study area; operational and physical characterization of emission sources; obtaining topographical features of the region. Meteorological parameters that characterize the climate conditions of the region, also necessary form simulations, were obtained by meteorological model MM5. The simulations showed the city center located in southwest of the study region, having predominant wind flows, was affected by the pollutant plume. However the most impacted areas were at the northwest and the southeast of the emission sources for the majority of cases. The highest annual averages concentrations were nearby industry, at the southeast region, in relation to the emission sources. For hourly and daily averages concentrations, the highest values occur near the emission sources in locals where the topographic coordinates were elevated. Peak concentrations estimated by the model for hourly, daily and annual averages were respectively: 55.69 µg/m³, 12.74 µg/m³ and 2.06 µg/m³ for PM; 2.59 µg/m³, 0.27 µg/m³ and 0.06 µg/m³ for TRS; 3.45 µg/m³, 0.47 µg/m³ and 0.09 µg/m³ for SOx; 189.36 µg/m³, 34.88 µg/m³ and 5.83 µg/m³ for NOx; and 30.44 µg/m³, 13.26 µg/m³ (8 h), 5.63 µg/m³ and 0.96 µg/m³ for CO. Maximum concentrations estimated by the model for the pollutants were below the concentrations limits established by Conama Resolution 003/1990 and by USEPA standards for TRS pollutant. The observed concentrations of total suspended particulate matter (TSP) and particular matter (PM10) were represented fairly well, verifying a slightly underestimation of predicted values in comparison to those observed in air monitoring station. Therefore, the dispersion model can be used in a qualitative manner to indicate adequate local to measure the concentration of pollutants in an air quality monitoring network. It was found from literature that the maximum concentrations estimated for pollutants in the study area are below a significant value that could have harmful effect on human health