Desenvolvimento de sistema de baixo custo para estimativas de material fino em uma área urbana no leste da Amazônia oriental
| dc.contributor.advisor1 | SILVA, Glauber Guimarães Cirino da | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4792139391237534 | |
| dc.contributor.advisor1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-1105-7603 | |
| dc.contributor.member | PALÁCIOS, Rafael da Silva | |
| dc.contributor.member | IMBIRIBA, Breno Cesar de Oliveira | |
| dc.contributor.member | CHASE, Otávio Andre | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1162335829202431 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7979656297541988 | |
| dc.contributor.member1Lattes | ttp://lattes.cnpq.br/6236953777548570 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0002-7628-1342 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-0246-8339 | |
| dc.creator | SILVA, Luciano Andre Barbosa da | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/2606285499257346 | |
| dc.creator.ORCID | https://orcid.org/0000-0001-5074-9149 | |
| dc.date.accessioned | 2026-09-23T12:02:20Z | |
| dc.date.available | 2026-09-23T12:02:20Z | |
| dc.date.issued | 2022-09-13 | |
| dc.description.abstract | In Brazil, the systematic monitoring of environmental variables, mainly ambient air quality, is classically performed by stations densely distributed along the south-southeast axis. High-tech instrumentation and manual monitoring methods are frequently used, often requiring expensive infrastructures, raising the cost of their use. A problem arising from this scenario is the scarce environmental monitoring of air quality, especially in the Legal Amazon. Limited by expensive costs, there is a few sparsely located and financially monitoring stations, making their use in multipoint in the territory unfeasible, reducing the amount of sampling within an urban area when faced with projects with limited resources. Here, we seek to develop a monitoring platform for Fine Particulate Material (MP2.5) with an interface for viewing and storing data. To this end, an intensive period of field observation is carried out in the municipality of Barcarena-PA, between Sep2021 and Jan2022. A platform with an LCS sensor, SPS30, is evaluated as a function of polynomial-fit curves and statistical parameters such as EMA (Mean Absolute Error), Percent Relative Deviation (RD%), Mean Square Error (EMQ), and Coefficient of Determination (R²), using a conventional system for standard and continuous monitoring of the MP2.5 (Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM). The scientific findings show MP2.5 estimates comparable to TEOM after multiple adjustments, considering the data on an hourly measurement basis. Under global (unadjusted) conditions, we ve found values often chose to 3.7 µgm³ and 5.4 µgm³ for the SPS30 during the daytime and nighttime periods, respectively, indicating a statistically insignificant relationship with the standard sensor, that is systematic underestimations of ~57% (DR%) and equal EMA, EMQ and R² values of 7.2 µgm³, 73.4 µgm³, and 0.21, respectively. The sensitivities of the SPS30 sensor in response to ambient conditions (rainfall, temperature, and humidity) revealed adjustment curves which give improvements in the sensor for temperature ranges ranging from 23-33 °C and 60-99%. Under these conditions, we applied first-order polynomial adjustments to the SPS30, and significant improvements in the statistical parameters, such as reduction in EMA, DR%, EMQ, and R² values to 3.8 µgm³, 12.0%, 23.4 µgm³, and 0.21, respectively. These improvements, however, do not imply the calibration of data for other environments in the Amazon, different from urban zones of the studied area, due to the systematic average increase of 6.6 µgm³ in the base-line of SPS30 estimates (MP2.5 ≤ 10th percentile) after calibrations; an overestimate of ~4 µgm³ concerning TEOM. The developed LCS reveals a potential for expanding methodological solutions measuring MP2.5 in the Amazon. This sensor can work in different applications and studies, such as monitoring personal exposure. However, sophisticated corrections and calibration techniques are required in the data yet. For that, new improvements to this prototype are fundamental steps to the MP2.5 estimates in the Amazon. In future studies, comparisons using a few LSC sensors from other models, SPS30 and standard sensor types, will be a critical step towards a more robust and applicable development of LSC in the Amazon, thus improving the coverage of quality monitoring of the air in urban and rural areas with relevant information for public management policies focused on the environment in the region. | |
| dc.description.resumo | No Brasil, o monitoramento sistemático de variáveis ambientais, principalmente de qualidade do ar do ambiente, é classicamente realizado por estações densamente distribuídas no eixo sul-sudeste. Instrumentação de alta tecnologia e métodos manuais de monitoramento são frequentemente utilizados, geralmente necessitando infraestruturas maiores, elevando os custos de sua utilização. Um problema oriundo deste cenário, reflete-se no escasso monitoramento ambiental da qualidade do ar, principalmente na Amazônia legal. Limitados pelo custo, conta-se com um pequeno número de estações de monitoramento esparsamente localizadas e financeiramente custosas, inviabilizando sua utilização em multipontos no território, reduzindo a qualidade de amostragens dentro de uma área urbana, quando diante de projetos com limitação de recursos. Nesta presente pesquisa buscou-se desenvolver uma plataforma de monitoramento do Material Particulado Fino (MP2.5) com interface de visualização e armazenamento de dados. Para tal, realizou-se um período intensivo de observação em campo no município de Barcarena-PA, entre set/2021 e jan/2022. O desempenho de um sensor de baixo-custo LCS (low-cost sensors), SPS30, é avaliado em função de curvas de ajuste-polinomial e parâmetros estatísticos tais como, EMA (Erro Médio Absoluto), Desvio Relativo Percental (DR%), Erro Médio Quadrático (EMQ) e Coeficiente de Determinação (R2), usando um sistema convencional para o monitoramento padrão e contínuo do MP2.5, Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM). Os resultados mostram estimativas de MP2.5 comparáveis ao TEOM, após múltiplos ajustes, considerando os dados em uma base horária de medição. Sob condições globais (não-ajustadas), observou-se valores frequentemente próximos de 3,7µgm-3 e 5,4 µgm-3 pelo SPS30 durante o período diurno e noturno, respectivamente, indicando relação estatísticamente pouco significativa com o sensor padrão, isto é, subestimativas sistemáticas de~ 57% (DR%) e valores EMA, EMQ e R2 iguais a 7,2 µgm-3, 73,4 µgm-3 e 0,21, respectivamente. As sensibilidades do sensor SPS30 em resposta às condições ambientes (precipitação, temperatura e umidade) revelaram curvas de ajustes capazes de aprimorar o desempenho global do sensor para faixas de temperatura variando entre 23-33 °C e umidade relativa 60-99%. Sob estas condições, ajustes polinomiais de primeira ordem foram aplicados às estimativas do SPS30 e melhoramentos significativos nos parâmetros estatísticos foram obtidos, tais como: redução nos valores EMA, DR%, EMQ e R2 para 3,8 µgm-3, 12,0%, 23,4 µgm-3 e 0,21, respectivamente. Estes aprimoramentos, entretanto, não implicam na calibração dos dados para outros ambientes da Amazônia, diferentes do ambiente urbano da área estudada. Um incremento médio sistemático importante de 6,6 µgm-3, no base-line das estimativas pelo SPS30 (MP2.5 ≤ percentil 10) também foi observado após as calibrações; uma superestimativa de ~ 4 µgm-3 em relação ao TEOM. O LCS desenvolvido, revela potencial de ampliação de soluções metodológicas de medição de MP2.5 na Amazônia que possam ser utilizadas em diversas aplicações e tipos de estudos, como monitoramento de exposição pessoal. Entretanto, correções e técnicas de calibração sofisticadas são ainda necessárias aos dados. Para isso, novos aprimoramentos deste protótipo são passos fundamentais às estimativas de MP2.5 na Amazônia. Em estudos futuros, comparações utilizando um número maior de sensores LSC de outros modelos, SPS30 e tipos de sensores-padrão, será um passo crítico para o desenvolvimento mais robusto e aplicável de LSC na Amazônia, melhorando, assim, a cobertura do monitoramento da qualidade do ar sobre áreas urbanas e rurais com informações úteis para políticas públicas de gestão voltadas para o meio ambiente na região. | |
| dc.identifier.citation | SILVA, Luciano Andre Barbosa da. Desenvolvimento de sistema de baixo custo para estimativas de material fino em uma área urbana no leste da Amazônia oriental. Orientador: Glauber Guimarães Cirino da Silva. 2023. 72 f. : il. color. Dissertação (Mestrado em Gestão de Riscos e Desastres Naturais na Amazônia) - Programa de Pós-Graduação em Gestão de Riscos e Desastres Naturais na Amazônia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: . Acesso em:. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18776 | |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal do Pará | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto de Geociências | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPA | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Gestão de Riscos e Desastres Naturais na Amazônia | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.source.uri | Disponível na internet via correio eletrônico: bibgeociencias@ufpa.br | |
| dc.subject | Inovação-tecnológica | |
| dc.subject | Material particulado fino | |
| dc.subject | Amazônia | |
| dc.subject | Techological-innovation | |
| dc.subject | Fine particulate material | |
| dc.subject | Amazon | |
| dc.subject.areadeconcentracao | MINIMIZAÇÃO DE RISCOS E MITIGAÇÃO DE DESASTRES NATURAIS NA AMAZÔNIA | |
| dc.subject.cnpq | CNPQ | |
| dc.subject.linhadepesquisa | AMEAÇAS NATURAIS NO AMBIENTE AMAZÔNICO | |
| dc.title | Desenvolvimento de sistema de baixo custo para estimativas de material fino em uma área urbana no leste da Amazônia oriental | |
| dc.type | Dissertação | pt_BR |
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