Monitoramento de material particulado usando sensor ótico SDS011 e o bioindicador Tradescantia sp. clone 4430 em Curitiba

Abstract

Resumo: A concentração de gases e partículas presentes na atmosfera terrestre estão em constante mudança e podemos observar isso através de vários estudos feitos ao longo dos anos. A crescente industrialização nos centros urbanos e o aumento da frota veicular são um dos muitos fatores que impactam nessa mudança, através das emissões de gases e particulados da queima de seus combustíveis. Percebendo a importância de mensurar estes poluentes é que foram elaboradas legislações para determinar limites máximos de concentrações de determinados poluentes. Portanto, realizar o monitoramento e a quantificação destes se faz tão importante, principalmente para o meio ambiente e a saúde pública. Redes de monitoramento são essenciais para o cumprimento da legislação, porém, seu alto custo impossibilita a instalação em vários locais, por isso deve-se buscar alternativas mais acessíveis para monitorar a qualidade do ar. Sensores óticos e de baixo custo têm se mostrado como uma boa alternativa para este fim, devido a sua fácil operacionalização. Outra alternativa é biomonitoramento ambiental com o uso de bioindicadores, que apresentam sensibilidade às alterações do ambiente, fácil instalação e interpretação dos resultados. Aliar o monitoramento físico com o biológico, torna-se uma importante ferramenta para o acompanhamento da qualidade do ar, pois verifica-se se a legislação está sendo atendida e se a presença dos poluentes pode trazer algum malefício para o ecossistema. Desta forma, este trabalho usou o sensor ótico SDS011 para medir as concentrações de material particulado em Curitiba e Araucária e o bioindicador Tradescantia sp. clone 4430 através do bioensaio Trad-SHM, para verificar a mutagenicidade ambiental deste poluente. Os sensores e os vasos com as plantas foram distribuídos em oito pontos (sete em Curitiba e um em Araucária), e as análises ocorreram no período de janeiro de 2020 a fevereiro de 2021. O controle negativo foi realizado em um bairro de Curitiba, onde as plantas e o sensor ficaram em local isolado do ambiente externo com o uso de papel filtro. Os resultados de medições de material particulado para os pontos de monitoramento, atenderam em grande parte os limites especificados no CONAMA 491/2018, sendo que por 19 dias ficaram acima do limite para o material particulado MP100µg/m3 e 47 dias para o MP2.50µg/m3. O bioensaio Trad-SHM mostrou sensibilidade durante a exposição em campo, com frequências de mutação em pelo estaminal em todos os pontos de monitoramento. A média das correlações de Spearman (r) entre material particulado e frequência de mutação ficou em 0,45 ± 0,21 (correlação moderada). A continuidade de biomonitoramento se torna importante para o acompanhamento da presença de poluentes no ar, pois estes ainda são capazes de causar efeitos mutagênicos nos bioindicadores e o uso do sensor SDS011 se mostrou como uma boa alternativa para o monitoramento de material particulado.

Abstract: The concentration of gases and particles present in the Earth's atmosphere is constantly changing and we can observe this through several studies carried out over the years. The growing industrialization in urban centers and the increase in the vehicle fleet are one of the many factors that impact this change, through the emissions of gases and particulates from the burning of their fuels. Realizing the importance of measuring these pollutants is that legislation was drawn up to determine maximum limits of concentrations of certain pollutants. Therefore, monitoring and quantifying these is so important, especially for the environment and public health. Monitoring networks are essential for complying with legislation, however, their high cost makes it impossible to install them in several places, so more accessible alternatives for monitoring air quality should be sought. Optical and low-cost sensors have proved to be a good alternative for this purpose, due to their easy operation. Another alternative is environmental biomonitoring with the use of bioindicators, which show sensitivity to changes in the environment, easy installation and interpretation of results. Combining physical and biological monitoring becomes an important tool for monitoring air quality, as it is verified whether the legislation is being complied with and whether the presence of pollutants can harm the ecosystem. Thus, this work used the optical sensor SDS011 to measure the concentrations of particulate matter in Curitiba and Araucária and the bioindicator Tradescantia sp. clone 4430 through the Trad-SHM bioassay to verify the environmental mutagenicity of this pollutant. The sensors and pots with the plants were distributed at eight points (seven in Curitiba and one in Araucaria), and the analyzes took place from January 2020 to February 2021. The negative control was carried out in a district of Curitiba, where the plants and the sensor were kept in a place isolated from the external environment using filter paper. The results of particulate material measurements for the monitoring points largely complied with the limits specified in CONAMA 491/2018, and for 19 days they were above the limit for particulate matter PM100µg/m3 and 47 days for PM2.50µg/m3. The Trad-SHM bioassay showed sensitivity during field exposure, with mutation frequencies in stem hair at all monitoring points. The mean of Spearman correlations (r) between particulate matter and mutation frequency was 0,45 ± 0,21 (moderate correlation). The continuity of biomonitoring becomes important for monitoring the presence of pollutants in the air, as they are still capable of causing mutagenic effects on bioindicators and the use of the SDS011 sensor proved to be a good alternative for monitoring particulate matter.