Water quality issues in rivers, lakes and reservoirs in Asian countries: an approach to the problems and the methodologies

Water covers over 70% of the Earth's surface, and is vital for all known forms of life. But only 3% of the Earth's water is fresh water, and less than 0.3% of all freshwater is in rivers, lakes, reservoirs and the atmosphere. However, rivers and lakes are an important part of fresh surface water, amounting to about 89%. In this Master Thesis dissertation, the focus is on three types of water bodies – rivers, lakes and reservoirs, and their water quality issues in Asian countries. The surface water quality in a region is largely determined both by the natural processes such as climate or geographic conditions, and the anthropogenic influences such as industrial and agricultural activities or land use conversion. The quality of the water can be affected by pollutants discharge from a specific point through a sewer pipe and also by extensive drainage from agriculture/urban areas and within basin. Hence, water pollutant sources can be divided into two categories: Point source pollution and Non-point source (NPS) pollution. Seasonal variations in precipitation and surface run-off have a strong effect on river discharge and the concentration of pollutants in water bodies. For example, in the rainy season, heavy and persistent rain wash off the ground, the runoff flow increases and may contain various kinds of pollutants and, eventually, enters the water bodies. In some cases, especially in confined water bodies, the quality may be positive related with rainfall in the wet season, because this confined type of fresh water systems allows high dilution of pollutants, decreasing their possible impacts. During the dry season, the quality of water is largely related to industrialization and urbanization pollution. The aim of this study is to identify the most common water quality problems in Asian countries and to enumerate and analyze the methodologies used for assessment of water quality conditions of both rivers and confined water bodies (lakes and reservoirs). Based on the evaluation of a sample of 57 papers, dated between 2000 and 2012, it was found that over the past decade, the water quality of rivers, lakes, and reservoirs in developing countries is being degraded. Water pollution and destruction of aquatic ecosystems have caused massive damage to the functions and integrity of water resources. The most widespread NPS in Asian countries and those which have the greatest spatial impacts are urban runoff and agriculture. Locally, mine waste runoff and rice paddy are serious NPS problems. The most relevant point pollution sources are the effluents from factories, sewage treatment plant, and public or household facilities. It was found that the most used methodology was unquestionably the monitoring activity, used in 49 of analyzed studies, accounting for 86%. Sometimes, data from historical databases were used as well. It can be seen that taking samples from the water body and then carry on laboratory work (chemical analyses) is important because it can give an understanding of the water quality. 6 papers (11%) used a method that combined monitoring data and modeling. 6 papers (11%) just applied a model to estimate the quality of water. Modeling is a useful resource when there is limited budget since some models are of free download and use. In particular, several of used models come from the U.S.A, but they have their own purposes and features, meaning that a careful application of the models to other countries and a critical discussion of the results are crucial. 5 papers (9%) focus on a method combining monitoring data and statistical analysis. When there is a huge data matrix, the researchers need an efficient way of interpretation of the information which is provided by statistics. 3 papers (5%) used a method combining monitoring data, statistical analysis and modeling. These different methods are all valuable to evaluate the water quality. It was also found that the evaluation of water quality was made as well by using other types of sampling different than water itself, and they also provide useful information to understand the condition of the water body. These additional monitoring activities are: Air sampling, sediment sampling, phytoplankton sampling and aquatic animal tissues sampling. Despite considerable progress in developing and applying control regulations to point and NPS pollution, the pollution status of rivers, lakes, and reservoirs in Asian countries is not improving. In fact, this reflects the slow pace of investment in new infrastructure for pollution control and growing population pressures. Water laws or regulations and public involvement in enforcement can play a constructive and indispensable role in environmental protection. In the near future, in order to protect water from further contamination, rapid action is highly needed to control the various kinds of effluents in one region. Environmental remediation and treatment of industrial effluent and municipal wastewaters is essential. It is also important to prevent the direct input of agricultural and mine site runoff. Finally, stricter environmental regulation for water quality is required to support protection and management strategies. It would have been possible to get further information based in the 57 sample of papers. For instance, it would have been interesting to compare the level of concentrations of some pollutants in the diferente Asian countries. However the limit of three months duration for this study prevented further work to take place. In spite of this, the study objectives were achieved: the work provided an overview of the most relevant water quality problems in rivers, lakes and reservoirs in Asian countries, and also listed and analyzed the most common methodologies.

Water quality in lakes and reservoirs in China

Dissertation elaborated for the partial fulfilment of the requirements of the Master Degree in Civil Engineering in the Speciality Area of Hydarulics

Estudo dos níveis de poluição por partículas no túnel do Marquês em Lisboa

Muitas cidades com elevados fluxos de tráfego, optam pela construção de túneis rodoviários com o objectivo de melhorar a sua fluidez. No entanto, e quando acontecem situações de congestionamento no interior dos túneis, é frequente atingirem-se níveis de poluição elevados com a concentração de partículas emitidas pelos próprios veículos a atingir níveis preocupantes para os ocupantes. O Túnel do Marquês assume-se como uma das principais vias de tráfego para a entrada e saída de veículos da cidade. Apresenta uma extensão total de 1725 metros, tem três entradas e cinco saídas e o seu declive médio é de 9%. Esta particularidade levou à imposição de uma velocidade máxima de circulação de 50 km/h e à proibição de circularem pesados. Para avaliar a poluição no interior do túnel, realizou-se uma campanha de medida de aerossóis em Outubro de 2008. Utilizaram-se dois amostradores Hi-Vol que funcionavam cerca de duas horas por dia. Um foi colocado no sentido descendente, direcção na qual a intensidade de tráfego era maior pela manhã, e recolhia aerossóis entre as 8 e as 10 horas. O outro foi colocado no sentido ascendente, com maior intensidade de tráfego à tarde, e amostrava entre as 17 e as 19 horas. A matéria particulada foi recolhida em filtros de quartzo separada em quatro fracções: <0.5 μm, 0.5 - 1.0 μm, 1.0 - 2.5 μm, e 2.5 - 10.0 μm. A existência de um elevado teor de partículas no túnel do Marquês é notória - entre 5 e 15x superior ao valor do exterior, ultra-passando largamente o limite legal. É de salientar que a concentração de metais é maior em Chumbo e Níquel, em ambos os sentidos. Como esperado para os túneis rodoviários extensos, este estudo confirma o elevado nível de poluição dentro deste túnel urbano, especialmente reforçado pela sua inclinação elevada. A tomada de medidas visando a melhoria da ventilação do túnel bem como outras medidas de controlo de tráfego e políticas de acessos ao centro da cidade, poderão ser suportadas cientificamente neste estudo.

Desenvolvimento de uma linha de metropolitano ligeiro entre as linhas ferroviárias de Cascais e Sintra: "Metro de Oeiras"

Nos últimos anos tem-se constatado um agravamento da mobilidade em Agualva- Cacém e nas áreas envolventes ao eixo definido pela EN249-3. No desenvolvimento da linha de metro ligeiro considerou-se como objectivo prioritário a definição dum espaço canal e das respectivas infra-estrururas associadas, de forma a assegurar uma boa interligação das Linhas de Sintra e de Cascais e a conexão aos pólos tecnológicos TagusPark, Lagoas Park e Quinta da Fonte, abrangendo uma zona de influência significativa. A construção de “park & ride” junto às estações de metro ligeiro vai fomentar a transferência do transporte individual para o transporte colectivo contribuindo para a melhoria de qualidade de vida em zonas muito congestionadas e com elevados índices de poluição. Na elaboração do projecto foram superadas as dificuldades de inserção nas zonas com alta densidade e com orografia caracterizada por vales profundos. A linha tem uma extensão de 16,8 km em sítio próprio, com 23 estações e será explorada com 22 composições de 310 lugares, realizando o tempo de percurso de 25 minutos entre Oeiras e o Tagus Park ou entre Cacém e o Tagus Park. Para a concretização deste projecto foi estimado um investimento de 402 milhões de euros, incluindo a aquisição de material circulante em três fases. O custo da manutenção e exploração será de 12 milhões de euros/ano. A linha de metro ligeiro servirá cerca de 201 mil pessoas na sua área envolvente (a uma distância de 450m do eixo) e transportará 32 milhões de passageiros no Ano 0 e 54 milhões no Ano 30. O custo por passageiro transportado será de 0,74€ no Ano 0 e de 0,50€ no Ano 30.

Estimativas de emissões associadas a processos de afectação de tráfego rodoviário

O sistema de transportes rodoviário é um dos principais elementos geradores de impactes ambientais. Com esta dissertação pretende-se contribuir para o estudo dos impactos dos transportes sobre o Ambiente, nomeadamente, o estudo dos efeitos relacionados com a poluição atmosférica e efeito de estufa. Face a este problema, é necessário avaliar as condições em que funcionam actualmente as redes rodoviárias e encontrar medidas que contrariem a poluição local e a contribuição de gases de efeito de estufa para o aquecimento global, sendo que o tráfego rodoviário é um dos maiores promotores do seu agravamento. Na presente dissertação apresenta-se uma abordagem metodológica de avaliação das emissões de poluentes resultantes da actividade dos transportes rodoviários. Esta abordagem consiste no desenvolvimento de um sub-modelo de transportes e de um sub-modelo de emissões aplicados a uma área de estudo, para avaliação das emissões de poluentes atmosféricos e GEE decorrentes da actividade dos transportes rodoviários. Esta metodologia poderá ser usada ao nível de planeamento estratégico e, com isso, contribuir para encontrar soluções que permitam a optimização do uso dos transportes rodoviários, no que diz respeito às emissões de poluentes e GEE para a atmosfera. A abordagem desenvolvida é aplicada ao estudo de dois casos: o primeiro consiste na modelação de uma zona urbana e o segundo, na modelação de uma zona inter-urbana, com vista a comparar e encontrar soluções que minimizem os impactes nas áreas avaliadas.

Estabelecimento de um modelo para o cálculo da incerteza associada às medidas de poluentes atmosféricos na refinaria de Sines

A monitorização de processos ambientais conduz à obtenção de resultados cuja aferição da qualidade é um requisito raramente cumprido. No entanto, importantes decisões de gestão ambiental, sociais e políticas com impacto directo nas populações são tomadas suportadas nestes resultados. A validação de uma medição, como suporte à decisão, é impossível sem o conhecimento da incerteza associada ao próprio resultado. É a incerteza que define a qualidade do resultado. Com este trabalho pretendeu-se contribuir para o aperfeiçoamento do Controlo da Poluição na Refinaria da Galp Energia, em Sines, através do estabelecimento de um projecto de cálculo das incertezas associadas aos teores de poluentes medidos. Foram alvo deste estudo os valores medidos de dióxido de enxofre, óxidos de azoto e partículas monitorizadas. O conhecimento do valor de incerteza associada aos resultados permitirá actuar preventivamente e tomar acções correctivas de modo a garantir o cumprimento pleno da licença ambiental. Para avaliar a incerteza usou-se o procedimento preconizado pela norma ISO em que os passos envolvidos são a especificação do processo de medida, identificação das fontes de incerteza, cálculo da incerteza combinada e cálculo da incerteza expandida. Após a caracterização da actividade da empresa, do enquadramento legislativo, do desempenho no triénio 2005-2007 e da caracterização dos aparelhos de medida, foi feito um estudo estatístico aos valores medidos por estes três analisadores durante diversos períodos do ano de 2007 e foi determinado o modelo de cálculo do valor de incerteza associado a cada uma das medidas. Os valores, associados à respectiva incerteza, foram comparados com os limites impostos pela licença ambiental, verificando-se o cumprimento desta. A determinação da incerteza associada aos resultados de monitorização dos efluentes gasosos desta instalação reforça a credibilidade dos valores medidos, o compromisso da melhoria contínua da qualidade dos processos, produtos e serviços, do desempenho ambiental e da segurança das pessoas e bens, como contributo para um desenvolvimento sustentável desta companhia.

Avaliação de poluentes em produtos vegetais cultivados próximos das vias de tráfego

Neste trabalho apresentam-se os resultados da determinação de metais tóxicos em couves-galegas e nos respectivos solos onde estão plantadas. Foram recolhidas em zonas de cultivo urbanas situadas junto às principais vias de tráfego automóvel da cidade de Lisboa. Este estudo revela a presença significativa de chumbo e cádmio, em amostras de couve e de chumbo, cádmio, cobre, níquel e crómio em amostras de solo. A determinação dos metais foi efectuada por Espectrometria de Absorção Atómica em Câmara de Grafite (GFAAS), após digestão ácida das amostras, acelerada por tecnologia de microondas. Compararam-se, ainda, estes resultados com os obtidos na análise de couves provenientes de duas hortas situadas em zonas afastadas das grandes vias de tráfego automóvel. O teor mais elevado de cádmio e chumbo nas couves foi detectado nas amostras recolhidas junto à Marginal, na zona da Torre Belém e junto à saída para Olival Basto, na Calçada de Carriche. Nos solos foram detectados os maiores teores nas amostras recolhidas junto à marginal na zona da Torre Belém, locais caracterizados por uma elevadíssima intensidade de tráfego automóvel. As amostras de couve e de solo recolhidas nos dois locais afastados de vias de grande intensidade de tráfego, Sto. António da Caparica (STC) e São Martinho das Chãs (SMC), apresentam teores baixos em chumbo em comparação com as vias de elevada intensidade de tráfego automóvel. O mesmo não se verificou para o cobre e para o cádmio na amostra STC e para o cádmio nas couves do local SMC em que os teores encontrados também se podem considerar elevados. Com estes resultados pretende-se que seja feita uma reflexão sobre os locais da cidade apropriados ou não para a instalação de “hortas sociais” pela CML, como foi anunciado. Pretendeu-se também aferir o perigo para a saúde pública desta pratica comum em Lisboa e outras cidades nacionais e estrangeiras.

Análise custo-benefício de infra-estruturas rodoviárias: metodologias de implementação

Na sequência das preocupações de ausência dos custos externos na análise de projectos rodoviários, foram realizados diversos estudos (EUNET/SASI, FISCUS, HEATCO, PETS, UNITE, GRACE, IMPACT) com vista a identificar e quantificar os impactes reais das actividades de transporte rodoviário. Nesses projectos foram apresentadas diversas metodologias para quantificação dos custos e também benefícios associados aos sistemas de transporte, nomeadamente das infra-estruturas rodoviárias. Para o efeito foram analisadas várias categorias de custo (custos da infra-estrutura, custos do congestionamento, custos da operação dos veículos, custos dos acidentes, custos do ruído, custos da poluição atmosférica, custos do aquecimento global). Nesta dissertação utilizou-se cinco modelos de determinação de custos de infra-estruturas rodoviárias que posteriormente foram calibrados ao caso português para aplicação em estudo de casos em Portugal de duas formas, avaliação de projectos de infra-estruturas rodoviárias e identificação e fixação de preços, nomeadamente associados às portagens. A avaliação de projectos de infra-estruturas rodoviárias foi realizada através da utilização de indicadores de custos totais e médios, utilizando para o efeito dois modelos: o HDM-4 – Highway Development and Management (PIARC, 2001) e o COBA – Cost Benefit Analysis (TRL, 2004) que utilizam custos totais e um modelo proposto pelo autor com base numa síntese e adaptação de submodelos desenvolvidos nos projectos europeus já referidos que utiliza custos médios. A análise associada à identificação dos custos marginais relevantes para a fixação de preços foi realizada através do modelo desenvolvido no projecto europeu, GRACE – Generalisation of Research on Accounts and Cost Estimation (ITS et al., 2008), e de um modelo proposto pelo autor. Após a adaptação e/ou construção dos modelos, estes foram aplicados ao estudo de três situações específicas em infra-estruturas rodoviárias nacionais. Referem-se intervenções na estrada nacional EN125 que liga Vila do Bispo a Vila Real de Santo António (no Algarve), na auto-estrada A7 que liga Póvoa de Varzim a Vila Pouca de Aguiar (Norte de Portugal) e na auto-estrada A9 que liga o Estádio Nacional em Oeiras a Alverca (região de Lisboa).

Avaliação dos níveis de concentração de poeiras suspensas em atmosferas interiores

A qualidade de vida do ser humano é grandemente influenciada pelo ar que respiram. Grande parte da população passa a maior parte do seu tempo em ambientes interiores, pelo que a qualidade do ar presente nesses ambientes é de extrema importância para a saúde da população. Os elevados níveis de concentração das partículas suspensas em atmosferas interiores constituem um risco na saúde da população exposta. O presente trabalho consistiu em avaliar os níveis de concentração de partículas suspensas em atmosferas interiores, numa escola do ensino básico e num laboratório de ortoprotesia, utilizando o método automático que consiste em medir amostras de ar através do equipamento Handheld 3016 IAQ, obtendo-se directamente os valores de concentração e o número de partículas suspensas no ar interior, e concluir, de acordo com as normas ISO 7730:2005, NP 1796:2007 e com Decreto –Lei nº 79/2006 de 4 de Abril sobre a qualidade do ar presente no interior dos locais analisados. Os resultados obtidos permitiram concluir que os níveis de concentração de partículas suspensas nas atmosferas interiores da escola se encontram dentro dos valores limite estabelecidos pelas normas, e que para o laboratório de ortoprotesia, os níveis de concentração de partículas não se encontram dentro dos valores estabelecidos pelo SCE, embora cumpram os requisitos da norma NP 1796:2007.

Simulação de veículos híbridos hidráulicos

Os veículos híbrido hidráulico são constituídos por duas fontes de energia, uma que proporciona a potência hidráulica (sistema hidráulico) e outra que proporciona a potência através de um motor de combustão interna. Existem veículos híbridos hidráulicos a circular, derivados de veículos convencionais, aos quais se adapta um sistema hidráulico. Os veículos híbridos hidráulicos requerem o estudo das forças aerodinâmico e de todas as resistências que se opõe ao seu movimento, além da modelação dos componentes hidráulicos que afectam a performance do veículo. Os estudos destes componentes hidráulicos para análise da performance do veículo híbrido foram abordados neste trabalho. Foi utilizado o programa computacional Matlab/simulink, que permite modelar os componentes hidráulicos e os subsistemas necessários para definir o modelo computacional de veículo híbrido. Por fim, utilizando os modelos do veículo híbrido simulou-se o seu funcionamento para várias condições. È feita a análise dos resultados obtidos para as simulações, em particular a nível de consumo de combustível, emissão de poluição e autonomia. È feita e discutida comparação dos resultados dos veículos.

Riscos da co-incineração ou co-incineração dos riscos? Análise das controvérsias sobre resíduos industriais perigosos

A co-incineração constitui um método de tratamento de resíduos industriais, introduzido em diversos países e proposto também em Portugal, como alternativa à construção de centrais de incineração “dedicada”. A co-incineração consiste na queima de resíduos, incluindo resíduos industriais perigosos, em fornos de fábricas cimenteiras, onde são utilizados como combustível. Motivos de ordem ambiental, assim como de ordem económica, têm sido invocados em defesa do recurso a esse método como parte de estratégias de gestão dos resíduos industriais.

Air fungal contamination in two elementary schools in Lisbon, Portugal

A descriptive study was developed to monitor air fungal contamination in two elementary schools in Lisbon, Portugal. Eight air samples of 250 litres through impaction method were collected in canteen, library, classrooms and also, outside premises as reference place. Simultaneously, were also monitored environmental parameters, including temperature, and humidity through the equipment Babouc, LSI Sistems and according to the International Standard ISO 7726 - 1998. Considering both schools, sixteen different species of fungi in air were identified, being the 2 most commonly isolated Cladosporium sp. (51,1%) and Penicillium sp. (27,5%). Besides these genera Trichoderma, Aspergillus, Alternaria, Chrysonilia, Botritys, Ulocladium, Athrium, Aureobasidium, Phoma, Scedosporium e Geotrichum were also isolated. Regarding yeasts, Candida sp., Cryptococcus sp. and Rhodotorula sp. were isolated. The youngest school, as well canteens in each school, presented the worst results concerning the air fungal contamination, maybe due to the higher number of occupants. There was no significant relationship (p>0,05) between fungal contamination and temperature and humidity.

Medida de aerossóis recolhidos na cidade de Lisboa e sua relação com as condições meteorológicas

Este trabalho teve como objectivos estudar a relação entre os teores de aerossóis medidos na cidade de Lisboa e as condições meteorológicas registadas. O período de amostragem decorreu entre 20 de Janeiro e 19 de Fevereiro de 2009, a designada “Campanha de Inverno” do Projecto de Investigação “Contaminação da atmosfera urbana de Lisboa por Hidrocarbonetos Aromáticos Policíclico (PAHLis)”. Foram seleccionados dois locais da cidade de Lisboa com diferentes níveis de poluição: Olivais e Avenida da Liberdade. Nestes locais existem também estações da Rede da Qualidade do Ar cujos dados foram usados para completar e validar os dados por nós recolhidos. O étodo usado para a determinação da concentração de PM foi o método de referência (método gravimétrico) referido pelas normas EN 12341:1998 e EN 14907:2005. Em cada local, foram recolhidas partículas em suspensão no ar através de amostradores Gent e High-Vol. O Gent é um amostrador de baixo volume (cerca de 12 L de ar por minuto) que possui duas unidades de filtros de policarbonato de dois tamanhos de poro sendo assim possível a recolha de partículas PM2.5 e PM10-2.5 separadamente. O High-Vol é um equipamento de amostragem de alto volume (cerca de 1 m3 de ar por minuto) e onde foram usados dois filtros de quartzo em cascata para a recolha de partículas PM2.5 e PM10-2.5. Verificou-se que os amostradores não foram totalmente eficazes na separação das partículas, segundo os diâmetros aerodinâmicos pretendidos. Os dados apresentaram alguma discrepância face aos dados obtidos pelos High-Vol e também face aos dados obtidos pelos medidores das estações. Optou-se assim pela utilização dos dados obtidos com o amostrador High-Vol. Verifica-se que a Avenida da Liberdade é dos locais de estudo o mais poluído e que a concentração da fracção fina é mais elevada. Tal facto deve-se provavelmente à intensa circulação automóvel, principal fonte poluidora no local. Para o período em estudo e neste local, foi obtida uma média de 16.5 µg/m3 de PM 10-2.5 e 21.9 µg/m3 de PM 2.5. No mesmo período registou-se nos Olivais uma média de 9.0 µg/m3 para a fracção grosseira e 12.3 µg/m3 para a fracção fina. Os dados meteorológicos foram fornecidos pelas estações meteorológicas localizadas nas imediações dos locais em estudo: estação MeteoPortela e estação do Instituto Dom Luiz. Foram recolhidos e tratados dados de temperatura, precipitação, humidade, velocidade e direcção do vento. Com recurso à análise de componentes principais (PCA) foi possível verificar a relação e influência das condições meteorológicas sobre os teores de partículas. Foi possível a redução das variáveis iniciais tendo-se concluído que a humidade, a percipitação e a velocidade do vento são as condições que maior influência têm sobre as partículas. Um aumento destas variáveis provoca uma diminuição global do teor das partículas. Para uma clara definição de um modelo PCA para estes dados, os estudos deverão se prolongados no tempo.

Contribuição do modo BICI na gestão da mobilidade urbana

Desde que a bicicleta foi aperfeiçoada, em meados do séc. XIX, por todo o mundo existem pessoas que a utilizam. Uma grande parte utiliza-a para lazer e desporto, mas em muitos países a Bicicleta é um importante meio de transporte. Criar condições de conforto e segurança nas nossas cidades é imperativo para que a bicicleta possa ser utilizada numa base diária, num mundo em radical mudança, nomeadamente ao nível climático e de eminente esgotamento dos recursos energéticos tradicionais, como o petróleo ou o carvão, base primária para o actual funcionamento das sociedades em termos de mobilidade. Na cidade de Lisboa, ao longo de décadas foram-se criando mitos acerca da “impossibilidade” da utilização da bicicleta como meio de transporte. Pretende este trabalho analisar de um ponto de vista científico esses mesmos mitos, comprovando-os ou desmistificando-os.

Formaldehyde in indoor air: a public health problem?

Formaldehyde was the first air pollutant, which already in the 1970s emerged as a specifically non-industrial indoor air quality problem. Yet formaldehyde remained an indoor air quality issue and the formaldehyde level in residential indoor air is among the highest of any indoor air contaminant. Formaldehyde concentrations in 4 different indoor settings (schools, office buildings, new dwellings and occupied dwellings) in Portugal were measured using Photo Ionization Detection (PID) equipment (11,7 eV lamps). All the settings presented results higher than the reference value proposed by Portuguese legislation. Furthermore, occupied dwellings showed 3 units with results above the reference. We could conclude that formaldehyde presence is a reality in monitored indoor settings. Concentration levels are higher than the Portuguese reference value for indoor settings and these can indicate health problems for occupants.