Surface diffusion of strongly adsorbing vapors in activated carbon by a differential permeation method

Conventional methods to determine surface diffusion of adsorbed molecules are proven to be inadequate for strongly adsorbing vapors on activated carbon. Knudsen diffusion permeability (B-k) for strongly adsorbing vapors cannot be directly estimated from that of inert gases such as helium. In this paper three models are considered to elucidate the mechanism of surface diffusion in activated carbon. The transport mechanism in all three models is a combination of Knudsen diffusion, viscous flow and surface diffusion. The collision reflection factor f (which is the fraction of molecules undergoing collision to the solid surface over reflection from the surface) of the Knudsen diffusivity is assumed to be a function of loading. It was found to be 1.79 in the limit of zero loading, and decreases as loading increases. The surface diffusion permeability increases sharply at very low pressures and then starts to decrease after it has reached a maximum (B(mum)s) at a threshold pressure. The initial rapid increase in the total permeability is mainly attributed to surface diffusion. Interestingly the B(mum)s for all adsorbates appear at the same volumetric adsorbed phase concentration, suggesting that the volume of adsorbed molecules may play an important role in the surface diffusion mechanism in activated carbon. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Adsorption of supercritical fluids in non-porous and porous carbons: analysis of adsorbed phase volume and density

In this paper, we revisit the surface mass excess in adsorption studies and investigate the role of the volume of the adsorbed phase and its density in the analysis of supercritical gas adsorption in non-porous as well as microporous solids. For many supercritical fluids tested (krypton, argon, nitrogen, methane) on many different carbonaceous solids, it is found that the volume of the adsorbed phase is confined mostly to a geometrical volume having a thickness of up to a few molecular diameters. At high pressure the adsorbed phase density is also found to be very close to but never equal or greater than the liquid phase density. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Phase equilibria and surface tension of pure fluids using a molecular layer structure theory (MLST) model

This paper presents a new model based on thermodynamic and molecular interaction between molecules to describe the vapour-liquid phase equilibria and surface tension of pure component. The model assumes that the bulk fluid can be characterised as set of parallel layers. Because of this molecular structure, we coin the model as the molecular layer structure theory (MLST). Each layer has two energetic components. One is the interaction energy of one molecule of that layer with all surrounding layers. The other component is the intra-layer Helmholtz free energy, which accounts for the internal energy and the entropy of that layer. The equilibrium between two separating phases is derived from the minimum of the grand potential, and the surface tension is calculated as the excess of the Helmholtz energy of the system. We test this model with a number of components, argon, krypton, ethane, n-butane, iso-butane, ethylene and sulphur hexafluoride, and the results are very satisfactory. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Parâmetros bioquímicos foliares das espécies Licania tomentosa (Benth.) e Bauhinia forficata (Link.) para avaliação da qualidade do ar

Foliar analysis of biochemical parameters were carried out in order to investigate the influence of air pollutants on two tropical tree species (Licania tomentosa (Benth.) and Bauhinia forfícata (Link.)). Special attention was given to tropospheric ozone due to the fact that concentration levels in the region were found to be up to 140 µg m-3 for a 4 h average time, which is well above the value that can cause injuries to orchides and tobacco (59 µg m-3). Other pollutants such as nitrogen and sulphur oxides were measured and their ambient concentrations were also associated to biochemical alterations in the investigated species.

Estudo do transporte atmosférico de Mp10 e SO2 com os Modelos WRF/CMAQ em regiões costeiras urbanas

O objetivo principal deste trabalho foi o estudo do transporte atmosférico de PM10 e SO2 em regiões costeiras urbanas usando modelos WRF/CMAQ. Duas regiões foram contempladas neste estudo. Uma é a Região da Grande Vitória (RGV), no estado do Espírito Santo, Brasil; a outra é a Região da Grande Dunkerque (RGD), no Departamento Nord Pas-de-Calais, França. A RGV é cercada por uma cadeia de montanhas paralela à costa, resultando num topografia complexa e acidentada. Já a RGD possui uma topografia muito mais suave. As entradas de dados para os modelos WRF/CMAQ englobaram o inventário de emissões de poluentes atmosféricos do IEMA-ES para a RGV, e o inventário de emissões no nível do solo de Nord Pas-de-Calais denominado ―Cadastre_totaux_3km_A2008 _M2010_V2_SNAPN2‖ para a RGD. Ambos os inventários apresentaram restrições, todavia. O inventário da RGV apresentou valores de ressuspensão em vias de tráfego elevados, em comparação com diversos estudos, e teve esses dados modificados. Os dados no nível do solo e a grande área de das células da grade (9 km2) do inventário da RGD não permitiram resultados satisfatórios de modelagem. A validação dos modelos foi realizada por comparação com resultados obtidos em duas campanhas experimentais: uma na cidade de Dunkerque, no norte da França, em setembro de 2009; a outra na cidade de Vitória, no sudeste do Brasil, em julho de 2012. Esses dados foram obtidos pelo uso de sistemas de Light Detection and Ranging (LIDAR) e Sonic Detection and Ranging (SODAR), bem como de Estações Meteorológicas de Superfície (EMS) e de monitoramento atmosférico. Os resultados deste trabalho mostraram que: a) existe uma necessidade de melhorias contínuas nos inventários regionais de emissões, adaptando-os para condições locais específicas e focando na obtenção de parâmetros necessários para modelagem fotoquímica; b) os valores de módulo e direção das velocidades obtidas na modelagem meteorológica influenciam fortemente os resultados da modelagem de concentração de poluentes; c) a qualidade do ar tanto na RGV quanto na RGD merece atenção, sobretudo no que diz respeito às concentrações de MP10. De acordo com os dados das estações de monitoramento, a situação parece mais crítica na RGD; d) a modelagem da RGV apresentou resultados mais satisfatórios do que a da RGD, de acordo com os resultados das validações; e) a entrada da brisa do mar provocou alterações significativas na concentração dos poluentes, o que pôde ser observado na análise da dinâmica da dispersão de MP10 e SO2. Esse fenômeno foi mais marcante na RGV, onde a entrada da brisa marítima provocou um movimento oscilatório na pluma de poluição, levando-a para os bairros mais densamente povoados do conglomerado urbano. Na RGD, a entrada da brisa não foi cotidiana e, no dia em que ela aconteceu, houve uma alteração de quase 180º na direção do movimento da pluma de poluição. Além do aumento da turbulência vertical, o qual já foi estudado por diversos autores, este estudo focou também na influência brisa do mar na dinâmica da pluma de dispersão de poluentes atmosféricos em regiões costeiras.

Formaldeído em habitações domésticas: contaminação ambiental e potenciais fontes

Do ponto de vista das preocupações de saúde, os níveis de contaminação do ar interior assumem actualmente uma elevada importância quando se tem em consideração que as pessoas passam a maior parte do seu tempo no interior de edifícios. Neste contexto, o formaldeído é um dos poluentes mais preocupantes e, inclusivamente, os resultados de concentração obtidos em habitações do espaço Europeu foram considerados preocupantes devido ao facto de estarem relacionados com efeitos negativos para a saúde. O estudo exploratório desenvolvido pretendeu disponibilizar informação acerca das concentrações de formaldeído existentes em habitações domésticas portuguesas. Estudou‑se a presença de formaldeído em habitações novas e habitações domésticas com ocupação, abrangendo 6 unidades de cada um dos tipos considerados. Para a avaliação ambiental foi utilizado um equipamento de leitura direta que deteta as concentrações de formaldeído por fotoionização com uma lâmpada de 11,7 eV. A temperatura ambiente e a humidade relativa foram igualmente medidas, de acordo com o estipulado na Norma Internacional ISO 7726:1998. No caso das habitações novas foram registados valores de concentração superiores a 0,08 ppm em 3 das unidades estudadas. Por outro lado, em 4 das habitações com ocupação foram obtidos valores superiores a 0,08 ppm. O desenvolvimento deste estudo permitiu reconhecer algumas das possíveis fontes emissoras e os factores que influenciam as concentrações de formaldeído nas habitações em Portugal. ABSTRACT - Nowadays, indoor air contamination is considering an important health issue considering that people spend most of their time indoors. In this context, formaldehyde is a pollutant of major concern and, recently, concentration results obtained in European dwellings reveal high concentrations and values related with negative health effects in occupants. The present exploratory study sought to provide information about formaldehyde concentrations in Portuguese dwellings. It was studied formaldehyde presence in new dwellings and dwellings with occupation and included 6 units of each setting. For concentrations measure, it was used a direct‑reading equipment that detects formaldehyde concentration by photoionization. Temperature and relative humidity were also measured in accordance with International Standard ISO 7726:1998. In the case of new dwellings, in 3 units concentration values were higher than 0.08 ppm. In addition, in 4 units of the 6 dwellings with occupation, concentrations higher than this reference value were obtained. The development of this study permitted to recognize some of the possible indoors emissions sources and to define several of the preventive measures that can be applied.

Lichens as biomonitors at indoor environments of primary schools

A biomonitoring study, using transplanted lichens Flavoparmelia caperata, was conducted to assess the indoor air quality in primary schools in urban (Lisbon) and rural (Ponte de Sor) Portuguese sites. The lichens exposure period occurred between April and June 2010 and two types of environments of the primary schools were studied: classrooms and outdoor/courtyard. Afterwards, the lichen samples were processed and analyzed by instrumental neutron activation analysis (INAA) to assess a total of 20 chemical elements. Accumulated elements in the exposed lichens were assessed and enrichment factors (EF) were determined. Indoor and outdoor biomonitoring results were compared to evaluate how biomonitors (as lichens) react at indoor environments and to assess the type of pollutants that are prevalent in those environments.

Indoor school environment: easy and low cost to assess inorganic pollutants

Total particulate matter (TPM) was passively collected inside two classrooms of each of five elementary schools in Lisbon, Portugal. TPM was collected in polycarbonate filters with a 47 mm diameter, placed inside of uncovered plastic petri dishes. The sampling period was from 19 May to 22 June 2009 (35 days exposure) and the collected TPM masses varied between 0.2 mg and 0.8 mg. The major elements were Ca, Fe, Na, K, and Zn at μg level, while others were at ng level. Pearson′s correlation coefficients above 0.75 (a high degree of correlation) were found between several elements. Soil-related, traffic soil re-suspension and anthropogenic emission sources could be identified. Blackboard chalk was also identified through Ca large presence. Some of the determined chemical elements are potential carcinogenic. Quality control of the results showed good agreement as confirmed by the application of u-score test.

Fungi, bacteria and pollens seasonally quantified at 3 basic schools in Lisbon: evaluation of ventilation need

Nowadays, most individuals spend about 80% of their time indoor and, consequently, the exposure to the indoor environment becomes more relevant than to the outdoor one. Children spend most of their time at home and at school and evaluations of their indoor environment are important for the time-weighted exposure. Due to their airways still in development, children are a sensitive group with higher risk than adults. Larger impact in health and educational performance of children demand indoor air quality studies of schools. The aim of this study was to assess the children exposure to bioaerosols. A methodology based upon passive sampling was applied to evaluate fungi, bacteria and pollens; its procedures and applicability was optimized. An indoor air study by passive sampling represents an easier and cheaper method when comparing with the use of automatic active samplers. Furthermore, it is possible to achieve important quality information without interfering in the classroom activities. The study was conducted in three schools, representative of different environments in the Lisbon urban area, at three different periods of the year to obtain a seasonal variation, to estimate the variability through the city and to understand the underneath causes. Fungi and bacteria were collected indoor and outdoor of the classrooms to determine the indoor/outdoor ratios and to assess the level of outdoor contamination upon the indoor environment. The children's exposure to pollen grains inside the classrooms was also assessed.

Manutenção de edifícios: manutenção das instalações técnicas de um grande edifício

Este relatório de estágio, que se realizou no Edifício Atrium Saldanha em Lisboa, tem por finalidade demonstrar as aptidões adquiridas no decorrer do Mestrado e que tornaram possíveis a participação num estágio que envolveu várias áreas da Engenharia Mecânica. Nos últimos anos, tem-se assistido a um crescente aumento do consumo e do custo da energia eléctrica. De acordo com análises realizadas pela União Europeia, uma percentagem significativa deste aumento de consumo está relacionado com edifícios e habitações. A manutenção preventiva das instalações técnicas é, entre outros aspectos, uma das ferramentas essenciais na redução desta factura energética. A questão que se coloca relaciona-se com a metodologia a aplicar para esse efeito. De que forma podem ou devem os planos de manutenção ser elaborados, qual a periodicidade das intervenções a considerar de modo a aumentar a eficiência energética dos edifícios, reduzir as emissões de dióxido de carbono e garantir uma maior protecção do utilizador? Numa fase inicial do estágio foi feita uma caracterização geral das principais instalações técnicas do edifício de modo a se analisarem, posteriormente, os procedimentos de manutenção adoptados pelas equipas de manutenção. Foram ainda sugeridas algumas periodicidades para os procedimentos de manutenção já existentes e algumas intervenções que não estavam incluídas no plano de manutenção do edifício e que podem contribuir para aumentar a fiabilidade dos equipamentos e consequentemente a eficiência energética e a qualidade do ar interior dos edifícios.

Modelação da contribuição do tráfego automóvel para a qualidade do ar em zona industrial

A preocupação sobre a qualidade do ar nas zonas industriais confere aos estudos sobre a qualidade do ar uma importância acrescida. Este trabalho teve como objectivo saber qual a contribuição dos principais poluentes provenientes do tráfego automóvel para a qualidade do ar na zona do parque industrial da Sapec, da Península da Mitrena, concelho de Setúbal, recorrendo ao modelo meteorológico e de qualidade do ar, TAPM (The Air Pollution Model). Neste trabalho analisaram-se dados da estação de monitorização da qualidade do ar, mais próxima da zona de estudo (Subestação) por forma a caracterizar-se a zona em causa, a nível meteorológico e da qualidade do ar. Os dados metereológico desta estação também foram utilizados com o objectivo de se validar os resultados meteorológicos obtidos pelo modelo. Na avaliação da contribuição do tráfego para a qualidade do ar, recorreu-se a um estudo de tráfego realizado pela Estradas de Portugal (EP) em 2004. Este estudo realizou a contagem dos veículos que se dirigiram ao parque industrial nos dias 14 e 15 de Dezembro, num período de 24 horas. A partir dessa contagem e de factores de emissão foi possível determinar a contribuição, de cada classe de veículo, para as concentrações atmosféricas de PM10 (resultantes de processos de combustão e ressuspensão), NOx, CO e HC. A comparação entre os dados meteorológicos simulados e medidos mostram que o modelo teve um bom comportamento, isto é, as discrepâncias entre os valores simulados e medidos foram mínimas. Relativamente à contribuição de cada categoria de veículos para a qualidade do ar, verificou-se que a classe de pesados de mercadorias foi aquela que mais contribui para as emissões de PM10, NOx e HC, enquanto que para as emissões de CO foram os veículos ligeiros de passageiros que tiveram uma maior contribuição. As classes dos motociclos e ciclomotores foram aquelas que tiveram uma menor contribuição para as concentrações atmosféricas de poluentes. Comparando as emissões de PM10 provenientes dos processos de combustão e de ressuspensão conclui-se que a maior percentagem provem da ressuspensão.

Síndroma dos edifícios doentes: estudo da qualidade do ar interior e despiste da eventual existência de SED entre a população do edifício “E” de um estabelecimento de ensino superior

Mestrado em Segurança e Higiene no Trabalho.

On the assessment of exposure to airborne ultrafine particles in urban environments

The aim of this study was to contribute to the assessment of exposure levels of ultrafine particles in the urban environment of Lisbon, Portugal, due to automobile traffic, by monitoring lung deposited alveolar surface area (resulting from exposure to ultrafine particles) in a major avenue leading to the town center during late spring, as well as in indoor buildings facing it. Data revealed differentiated patterns for week days and weekends, consistent with PM2.5 and PM10 patterns currently monitored by air quality stations in Lisbon. The observed ultrafine particulate levels may be directly correlated with fluxes in automobile traffic. During a typical week, amounts of ultrafine particles per alveolar deposited surface area varied between 35 and 89.2 μm2/cm3, which are comparable with levels reported for other towns in Germany and the United States. The measured values allowed for determination of the number of ultrafine particles per cubic centimeter, which are comparable to levels reported for Madrid and Brisbane. In what concerns outdoor/indoor levels, we observed higher levels (32 to 63%) outdoors, which is somewhat lower than levels observed in houses in Ontario.

Monitoring exposure to airborne ultrafine particles in Lisbon, Portugal

The aim of this study is to contribute to the assessment of exposure levels of ultrafine particles (UFP) in the urban environment of Lisbon, Portugal, due to automobile traffic, by monitoring lung-deposited alveolar surface area (resulting from exposure to UFP) in a major avenue leading to the town centre during late Spring, as well as in indoor buildings facing it. This study revealed differentiated patterns for week days and weekends, consistent with PM(2.5) and PM(10) patterns currently monitored by air quality stations in Lisbon. The observed ultrafine particulate levels could be directly related with the fluxes of automobile traffic. During a typical week, UFP alveolar deposited surface area varied between 35.0 and 89.2 µm(2)/cm(3), which is comparable with levels reported for other towns such in Germany and United States. The measured values allowed the determination of the number of UFP per cm(3), which are comparable to levels reported for Madrid and Brisbane. In what concerns outdoor/indoor levels, we observed higher levels (32-63%) outdoor, which is somewhat lower than levels observed in houses in Ontario.