Particulate matter mass concentration (PM10) under different ventilation methods in classrooms

Recently, studies have shown that the classroom environment is very important for students' health and performance. Thus, the evaluation of indoor air quality (IAQ) in a classroom is necessary to ensure students' well-being. In this paper the emphasis is on airborne concentration of particulate matter (PM) in adult education rooms. The mass concentration of PM10 particulates was measured in two classrooms under different ventilation methods in the University of Reading, UK, during the winter period of 2008. In another study the measurement of the concentration of particles was accompanied with measurements of CO2 concentration in these classrooms but this study is the subject of another publication. The ambient PM10, temperature, relative humidity, wind speed and direction, and rainfall events were monitored as well. In general, this study showed that outdoor particle concentrations and outdoor meteorological parameters were identified as significant factors influencing indoor particle concentration levels. Ventilation methods showed significant effects on air change rate and on indoor/outdoor (I/O) concentration ratios. Higher levels of indoor particulates were seen during occupancy periods. I/O ratios were significantly higher when classrooms were occupied than when they were unoccupied, indicating the effect of both people presence and outdoor particle concentration levels. The concentrations of PM10 indoors and outdoors did not meet the requirements of WHO standards for PM10 annual average.

Urban tracer dispersion experiments during the second DAPPLE field campaign in London 2004

As part of the DAPPLE programme two large scale urban tracer experiments using multiple simultaneous releases of cyclic perfluoroalkanes from fixed location point sources was performed. The receptor concentrations along with relevant meteorological parameters measured are compared with a three screening dispersion models in order to best predict the decay of pollution sources with respect to distance. It is shown here that the simple dispersion models tested here can provide a reasonable upper bound estimate of the maximum concentrations measured with an empirical model derived from field observations and wind tunnel studies providing the best estimate. An indoor receptor was also used to assess indoor concentrations and their pertinence to commonly used evacuation procedures.

Four-dimensional data assimilation

Numerical weather prediction can be regarded as an initial value problem whereby the governing atmospheric equations are integrated forward from fully determined initial values of the meteorological parameters. However, in spite of the considerable improvements of the observing systems in recent years, the initial values are known only incompletely and inaccurately and one of the major tasks of any forecasting centre is to determine the best possible initial state from available observations.

Statistical modelling of grapevine yield in the Port Wine region under present and future climate conditions

The impact of projected climate change on wine production was analysed for the Demarcated Region of Douro, Portugal. A statistical grapevine yield model (GYM) was developed using climate parameters as predictors. Statistically significant correlations were identified between annual yield and monthly mean temperatures and monthly precipitation totals during the growing cycle. These atmospheric factors control grapevine yield in the region, with the GYM explaining 50.4% of the total variance in the yield time series in recent decades. Anomalously high March rainfall (during budburst, shoot and inflorescence development) favours yield, as well as anomalously high temperatures and low precipitation amounts in May and June (May: flowering and June: berry development). The GYM was applied to a regional climate model output, which was shown to realistically reproduce the GYM predictors. Finally, using ensemble simulations under the A1B emission scenario, projections for GYM-derived yield in the Douro Region, and for the whole of the twenty-first century, were analysed. A slight upward trend in yield is projected to occur until about 2050, followed by a steep and continuous increase until the end of the twenty-first century, when yield is projected to be about 800 kg/ha above current values. While this estimate is based on meteorological parameters alone, changes due to elevated CO2 may further enhance this effect. In spite of the associated uncertainties, it can be stated that projected climate change may significantly benefit wine yield in the Douro Valley.

Modeling hourly diffuse solar-radiation in the city of São Paulo using a neural-network technique

dIn this work, a perceptron neural-network technique is applied to estimate hourly values of the diffuse solar-radiation at the surface in São Paulo City, Brazil, using as input the global solar-radiation and other meteorological parameters measured from 1998 to 2001. The neural-network verification was performed using the hourly measurements of diffuse solar-radiation obtained during the year 2002. The neural network was developed based on both feature determination and pattern selection techniques. It was found that the inclusion of the atmospheric long-wave radiation as input improves the neural-network performance. on the other hand traditional meteorological parameters, like air temperature and atmospheric pressure, are not as important as long-wave radiation which acts as a surrogate for cloud-cover information on the regional scale. An objective evaluation has shown that the diffuse solar-radiation is better reproduced by neural network synthetic series than by a correlation model. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dispersão de bioaerossóis por aeradores em uma estação de tratamento de esgoto sanitário

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Simulação da dispersão de poluentes atmosféricos e avaliação da qualidade do ar na área de abrangência do Distrito Industrial de Barcarena-PA

A poluição atmosférica é considerada atualmente um dos maiores problemas da sociedade contemporânea, por ameaçar sua qualidade de vida, pois gera impactos negativos no meio ambiente natural e antrópico. Dentre as formas de controle da poluição atmosférica de fontes fixas podem-se destacar a diluição das emissões na atmosfera devido aos efeitos de dispersão, a adoção de equipamentos de controle antes do lançamento dos gases ou a realocação de fonte, visto ser uma possibilidade a ser sugerida durante o procedimento de licenciamento ambiental de empreendimentos com potencial poluidor do ar. Atualmente modelos computacionais de dispersão de poluentes na atmosfera vêm sendo amplamente utilizados na simulação da concentração de poluentes, visando auxiliar órgãos ambientais no prognóstico da qualidade do ar ou suprir deficiências de monitoramento de emissões atmosféricas. O presente trabalho estudou a qualidade do ar e avaliou a dispersão de poluentes atmosféricos sobre Vila do Conde e áreas de influência do Distrito Industrial de Barcarena, no município de Barcarena, estado do Pará, com auxílio do modelo AERMOD View, visto a possibilidade de se estabelecer uma relação entre os níveis de emissões dos poluentes na fonte, com as concentrações dos mesmos no ar, bem como identificar pontos críticos de poluição. O Índice de Qualidade do Ar – IQA e as fragilidades das populações humanas das áreas afetadas pelos poluentes atmosféricos, também foram mensurados na pesquisa. A metodologia empregada permitiu mensurar a concentração média de poluentes atmosféricos durante um determinado tempo de modelagem, informações quanto ao alcance da pluma de poluentes foram alcançados também. São fornecidos ainda informações quanto à relação entre o valor de pico e o valor médio da concentração nas áreas receptoras, provocadas por empreendimentos com características operacionais similares ao modelado. Os resultados demostram que a influência de parâmetros meteorológicos, na dispersão de poluentes são indispensáveis e determinantes na previsão do impacto na qualidade do ar e no planejamento do uso e ocupação do solo de áreas que abrigam atividades poluidoras da atmosfera.

Alterações em Variáveis Agrometeorológicas pelo Uso de Estufa Plástica

O presente trabalho teve como objetivo verificar o efeito da cobertura plástica de polietileno de baixa densidade (PEBD) sobre a temperatura do ar, umidade relativa do ar, déficit de saturação e tensão de vapor d'água no ar. Pelos resultados encontrados neste trabalho as médias mensais de temperatura do ar no interior da estufa plástica foram superiores em 7,5%, a umidade relativa do ar em 7%, o déficit de saturação em 34% e a tensão atual de vapor d'água no ar em 4,7%, em relação aos valores determinados à campo. Observou-se maior efeito da cobertura plástica sobre as temperaturas máximas, as quais levaram as médias mensais a ficar entre 3,8 a 7,8 oC acima dos valores médios determinados no campo. Os valores médios mensais mínimos de temperatura e umidade relativa do ar entre a estufa e o campo apresentaram menor amplitude de variação que os valores máximos.

A system for environmental monitoring of hydroelectric reservoirs in Brazil

Environmental monitoring of aquatic systems is an important tool to support policy makers and environmental managers' decisions. Long-term, continuous collection of environmental data is fundamental to the understanding of an aquatic system. This paper aims to present the integrated system for environmental monitoring (SIMA), a long-term temporal series system with a web-based archive for limnological and meteorological data. The following environmental parameters are measured by SIMA: chlorophyll-a (µgL-1), water surface temperature (ºC), water column temperature by a thermistor string (ºC), turbidity (NTU), pH, dissolved oxygen concentration (mg L-1), electric conductivity (µS cm-1), wind speed (ms-1) and direction (º), relative humidity (%), shortwave radiation (Wm-2) and barometric pressure (hPa). The data were collected in a preprogrammed time interval (1 hour) and were transmitted by satellite in quasi-real time for any user within 2500 km of the acquisition point. So far, 11 hydroelectric reservoirs are being monitored with the SIMA buoy. Basic statistics (mean and standard deviation) and an example of the temporal series of some parameters were displayed at a database with web access. However, sensor and satellite problems occurred due to the high data acquisition frequency. Sensors problems occurred due to the environmental characteristics of each aquatic system. Water quality sensors rapidly degrade in acidic waters, rendering the collected data invalid. Data is also rendered invalid when sensors become infested with periphyton. Problems occur with the satellites' reception of system data when satellites pass over the buoy antenna. However, the data transfer at some inland locations was not completed due to the satellite constellation position. Nevertheless, the integrated system of water quality and meteorological parameters is an important tool in understanding the aquatic system dynamic. It can also be used to create hydrodynamics models of the aquatic system to allow for the study of meteorological implications to the water body.

Modelo hidrológico SWAT na determinação das perdas de solo na bacia hidrológica do Rio Pardo - Botucatu/SP

The objective of this work was to evaluate the sediment production in the initial part of the Pardo River Basin - Botucatu/SP from 1994 to 1999, using the mathematical hydrological model SWAT. It was used topographic maps and satellite data manipulated in GIS using the software SPRING 5.1.6. The simulation of sediment production was generated with the aid of an interface between the hydrological model SWAT 2009 with ArcView ®, version 9.3. The maps of Soil, Land Use and Digital Elevation Model (DEM) were generated in the GIS-SPRING 5.1.6 and exported to ArcSWAT 2009. The tabular data related to the parameters of soil and meteorological parameters were entered directly to the SWAT. The model allowed to estimate the sediment production. A sediment average production rate of 33.866 ton ha-1 over the six years of study was computed in the point of discharge of the basin.

Modelos de previsão de ocorrência de adultos de diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) em cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Astronomical site testing in the era of the extremely large telescopes

The quality of astronomical sites is the first step to be considered to have the best performances from the telescopes. In particular, the efficiency of large telescopes in UV, IR, radio etc. is critically dependent on atmospheric transparency. It is well known that the random optical effects induced on the light propagation by turbulent atmosphere also limit telescope’s performances. Nowadays, clear appears the importance to correlate the main atmospheric physical parameters with the optical quality reachable by large aperture telescopes. The sky quality evaluation improved with the introduction of new techniques, new instrumentations and with the understanding of the link between the meteorological (or synoptical parameters and the observational conditions thanks to the application of the theories of electromagnetic waves propagation in turbulent medias: what we actually call astroclimatology. At the present the site campaigns are evolved and are performed using the classical scheme of optical seeing properties, meteorological parameters, sky transparency, sky darkness and cloudiness. New concept are added and are related to the geophysical properties such as seismicity, microseismicity, local variability of the climate, atmospheric conditions related to the ground optical turbulence and ground wind regimes, aerosol presence, use of satellite data. The purpose of this project is to provide reliable methods to analyze the atmospheric properties that affect ground-based optical astronomical observations and to correlate them with the main atmospheric parameters generating turbulence and affecting the photometric accuracy. The first part of the research concerns the analysis and interpretation of longand short-time scale meteorological data at two of the most important astronomical sites located in very different environments: the Paranal Observatory in the Atacama Desert (Chile), and the Observatorio del Roque de Los Muchachos(ORM) located in La Palma (Canary Islands, Spain). The optical properties of airborne dust at ORM have been investigated collecting outdoor data using a ground-based dust monitor. Because of its dryness, Paranal is a suitable observatory for near-IR observations, thus the extinction properties in the spectral range 1.00-2.30 um have been investigated using an empirical method. Furthermore, this PhD research has been developed using several turbulence profilers in the selection of the site for the European Extremely Large Telescope(E-ELT). During the campaigns the properties of the turbulence at different heights at Paranal and in the sites located in northern Chile and Argentina have been studied. This given the possibility to characterize the surface layer turbulence at Paranal and its connection with local meteorological conditions.

Entwicklung einer online Kopplungsmethode von GC mit ECD- und ICPMS-Detektion zur Bestimmung biogener leichtflüchtiger bromierter und iodierter Kohlenwasserstoffe in Meerwasser und der Atmosphäre

In dieser Arbeit wurde ein zweidimensionales Kopplungssystem zur Bestimmung von leichtflüchtigen bromierten und iodierten Kohlenwasserstoffen (LHKW) in Wasser- und Luftproben entwickelt. Hierzu wurde ein Gaschromatograph mit einem Elektroneneinfangdetektor (ECD) on-line an ein elementselektives induktiv gekoppeltes Plasma-Massenspektrometer (ICPMS) gekoppelt. Dieses extrem nachweisstarke Analysensystem ermöglicht eine simultane Identifizierung unbekannter und koeluierender Peaks sowie eine vereinfachte Quantifizierung mittels ICPMS. Beim Vergleich des GC-ECD-ICPMS-Kopplungssystem mit den herkömmlichen Detektionsmethoden wie dem Massenspektrometer mit Elektronenstoss-Ionisation und dem Atomemissionsdetektor mit mikrowelleninduziertem Plasma schnitt das neu entwickelte Kopplungssystem ausgezeichnet ab. Für die Isolierung der LHKW aus Meerwasserproben wurde die Purge und Trap Technik verwendet, Luftproben wurden durch Besaugung auf Adsorptionsmaterial angereichert. Im Rahmen des BMBF-Teilprojektes ReHaTrop/AFOHAL wurden im August 2001 und im April/Mai 2002 an der Deutschen Nordseeküste Probenahmen durchgeführt. Die Konzentrationen der Wasserproben lagen im Bereich von 0,1-158 ng L-1, die der Luftproben im Bereich von 0,01-470 pptv. Die Messungen bestätigen die wichtige Rolle von Makroalgen im Zusammenhang mit der Produktion von halogenierten Kohlenwasserstoffen. Die Konzentration der iodierten und bromierten Kohlenwasserstoffe war immer höher in Proben, die direkten Kontakt mit Makroalgen hatten. Inkubationsexperimente zeigen für verschiedene braune und grüne Makroalgen individuelle „Fingerprints“ der biogenen LHKW-Produktion. Bei den Messungen an der Nordseeküste wurden Abhängigkeiten zwischen den LHKW und meteorologischen Parametern gefunden.

Untersuchungen zur troposphärischen Photochemie am GAW-Observatorium Izana

Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurden Fragestellungen der troposphärischen Ozonproduktion, des photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems, des Einflusses von heterogenen Reaktionen an Mineralstauboberflächen und der Bedeutung lokaler anthropogener Emissionen für Spurengasmessungen an einem Gebirgsobservatorium untersucht. Dazu wurde insbesondere ein atmosphärenchemisch-meteorologischer Datensatz ausgewertet, welcher während der Feldmesskampagne MINATROC II im Juli/August 2002 am Global Atmosphere Watch (GAW) Observatorium Izana (2360m über NN) auf Teneriffa gewonnen wurde. Der Datensatz enthält Messdaten von Aerosolen, Spurengasen, Strahlungsgrößen und meteorologischen Parametern. Eine dichte Sahara-Staubwolke passierte die Messstation zwischen dem 28. und 31.07.2002. Die Mischungsverhältnisse von O3, H2O2, NOx und ROx zeigten während dieses Ereignisses Abnahmen zwischen 10% und 50%. Insbesondere infolge der Reduktion von NO und HO2 wurde eine deutliche Verringerung der Netto-Ozon-Produktion in der Staubwolke berechnet. Die Bewertung der verschiedenen Terme der Ozonproduktion bzw. –vernichtung zeigte relativ geringe Beiträge der einzelnen photochemischen Verlustreaktionen am Ozonbudget. Im Rahmen einer Boxmodellstudie, welche die Eingangsdaten von MINATROC II verwendete, wurde ein Vergleich zwischen Simulation und Messung kurzlebiger Spurengase angestellt. Die Modellrechnungen weisen darauf hin, dass die reduzierten H2O2-Mischungsverhältnisse in der Sahara-Staubwolke unter Berücksichtigung heterogener Reaktionen von HO2 bzw. H2O2 an Stauboberflächen erklärt werden können. Die Betrachtungen zum photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems ergeben hauptsächlich stark überhöhte Leighton-Verhältnisse. Die Abweichungen der Messdaten vom photostationären Gleichgewichtszustand sind dabei zum Verschmutzungsgrad der Atmosphäre antikorreliert. Eine Reihe potentieller Einflüsse auf das NO2-NO-O3-ROx-System wurde diskutiert, wobei gezeigt werden konnte, dass das bisherige Betrachtungsmodell nicht ausreicht, um die beobachteten Abweichungen vom photostationären Gleichgewicht zu erklären. Während für die Nachtmessungen von MINATROC II Bedingungen der freien Troposphäre vorlagen, waren die Messungen am Tage von der Kopplung zwischen photochemischer Aktivität und thermisch getriebener Hangströmung betroffen. Die zum Messort gelangte anthropogen beeinflusste Grenzschichtluft konnte dabei auf maximalen Mischungsanteilen zwischen 15% und 85% quantifiziert werden. Abschließend wurden verschiedene Aspekte der Quellen und der Verteilung anthropogener Verschmutzungen auf Teneriffa im Zusammenhang der zuvor behandelten Fragen diskutiert.

Oxidation photochemistry in the remote marine boundary layer

Die bedeutendste Folge der Luftverschmutzung ist eine erhöhte Konzentration an Ozon (O3) in der Troposphäre innerhalb der letzten 150 Jahre. Ozon ist ein photochemisches Oxidationsmittel und ein Treibhausgas, das als wichtigste Vorstufe des Hydroxyradikals OH die Oxidationskraft der Atmosphäre stark beeinflusst. Um die Oxidationskraft der Atmosphäre und ihren Einfluss auf das Klima verstehen zu können, ist es von großer Bedeutung ein detailliertes Wissen über die Photochemie des Ozons und seiner Vorläufer, den Stickoxiden (NOx), in der Troposphäre zu besitzen. Dies erfordert das Verstehen der Bildungs- und Abbaumechanismen von Ozon und seiner Vorläufer. Als eine für den chemischen Ozonabbau wichtige Region kann die vom Menschen weitgehend unberührte marine Grenzschicht (Marine boundary layer (MBL)) angesehen werden. Bisher wurden für diese Region jedoch kaum Spurengasmessungen durchgeführt, und so sind die dort ablaufenden photochemischen Prozesse wenig untersucht. Da etwa 70 % der Erdoberfläche mit Ozeanen bedeckt sind, können die in der marinen Granzschicht ablaufenden Prozesse als signifikant für die gesamte Atmosphäre angesehen werden. Dies macht eine genaue Untersuchung dieser Region interessant. Um die photochemische Produktion und den Abbau von Ozon abschätzen zu können und den Einfluss antrophogener Emissionen auf troposphärisches Ozon zu quantifizieren, sind aktuelle Messergebnisse von NOx im pptv-Bereich für diese Region erforderlich. Die notwendigen Messungen von NO, NO2, O3, JNO2, J(O1D), HO2, OH, ROx sowie einiger meteorologischer Parameter wurden während der Fahrt des französischen Forschungsschiffes Marion-Dufresne auf dem südlichen Atlantik (28°S-57°S, 46°W-34°E) im März 2007 durchgeführt. Dabei sind für NO und NO2 die bisher niedrigsten gemessenen Werte zu verzeichnen. Die während der Messcampagne gewonnen Daten wurden hinsichtlich Ihrer Übereinstimmung mit den Bedingungen des photochemischen stationären Gleichgewichts (photochemical steady state (PSS)) überprüft. Dabei konnte eine Abweichung vom PSS festgestellt werden, welche unter Bedingungen niedriger NOx-Konzentrationen (5 bis 25pptv) einen unerwarteten Trend im Leighton-Verhältnis bewirkt, der abhängig vom NOx Mischungsverhältnis und der JNO2 Intensität ist. Signifikante Abweichungen vom Verhältnis liegen bei einer Zunahme der JNO2 Intensität vor. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Abweichung vom PSS nicht beim Minimum der NOx-Konzentrationen und der JNO2 Werte liegt, so wie es in bisherigen theoretischen Studien dargelegt wurde und können als Hinweis auf weitere photochemische Prozesse bei höheren JNO2-Werten in einem System mit niedrigem NOx verstanden werden. Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchung, ist die Verifizierung des Leighton-Verhältnisses, das zur Charakterisierung des PSS dient, bei sehr geringen NOx-Konzentrationen in der MBL. Die bei dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnisse beweisen, dass unter den Bedingungen der marinen Granzschicht rein photochemischer Abbau von Ozon stattfindet und als Hauptursache hierfür während des Tages die Photolyse gilt. Mit Hilfe der gemessenen Parameter wurde der kritische NO-Level auf Werte zwischen 5 und 9 pptv abgeschätzt, wobei diese Werte im Vergleich zu bisherigen Studien vergleichsweise niedrig sind. Möglicherweise bedeutet dies, dass das Ozon Produktion/ Abbau-Potential des südlichen Atlantiks deutlich stärker auf die Verfügbarkeit von NO reagiert, als es in anderen Regionen der Fall ist. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde desweiteren ein direkter Vergleich der gemessenen Spezies mit dem Modelergebnis eines 3-dimensionalen Zirkulationsmodel zur Simulation atmosphären chemischer Prozesse (EMAC) entlang der exakten Schiffsstrecke durchgeführt. Um die Übereinstimmung der Messergebnisse mit dem bisherigen Verständnis der atmosphärischen Radikalchemie zu überprüfen, wurde ein Gleichgewichtspunktmodel entwickelt, das die während der Überfahrt erhaltenen Daten für Berechungen verwendet. Ein Vergleich zwischen der gemessenen und der modellierten ROx Konzentrationen in einer Umgebung mit niedrigem NOx zeigt, dass die herkömmliche Theorie zur Reproduktion der Beobachtungen unzureichend ist. Die möglichen Gründe hierfür und die Folgen werden in dieser Doktorarbeit diskutiert.