The Uniform World Model: A Methodology for Predicting the Health Impacts of Air Pollution

47 p.

Analyses of planetary atmospheres across the spectrum : from Titan to exoplanets

Planetary atmospheres exist in a seemingly endless variety of physical and chemical environments. There are an equally diverse number of methods by which we can study and characterize atmospheric composition. In order to better understand the fundamental chemistry and physical processes underlying all planetary atmospheres, my research of the past four years has focused on two distinct topics. First, I focused on the data analysis and spectral retrieval of observations obtained by the Ultraviolet Imaging Spectrograph (UVIS) instrument onboard the Cassini spacecraft while in orbit around Saturn. These observations consisted of stellar occultation measurements of Titan's upper atmosphere, probing the chemical composition in the region 300 to 1500 km above Titan's surface. I examined the relative abundances of Titan's two most prevalent chemical species, nitrogen and methane. I also focused on the aerosols that are formed through chemistry involving these two major species, and determined the vertical profiles of aerosol particles as a function of time and latitude. Moving beyond our own solar system, my second topic of investigation involved analysis of infra-red light curves from the Spitzer space telescope, obtained as it measured the light from stars hosting planets of their own. I focused on both transit and eclipse modeling during Spitzer data reduction and analysis. In my initial work, I utilized the data to search for transits of planets a few Earth masses in size. In more recent research, I analyzed secondary eclipses of three exoplanets and constrained the range of possible temperatures and compositions of their atmospheres.

Emissões de compostos orgânicos voláteis de um aterro controlado e o potencial formador de ozônio

O presente estudo teve como objetivo quantificar as emissões de Compostos Orgânicos Voláteis do Aterro Controlado Morro do Céu localizado na cidade de Niterói, Rio de Janeiro, Brasil. Para tanto, vinte amostras foram coletadas, usando uma bomba de ar operada a bateria durante dois dias de dezembro de 2009. Uma câmara de fluxo cilíndrica de PVC de 30L foi inserida 5 cm no solo do aterro, e as amostras foram coletadas através de uma válvula na parte superior da câmera. Os resultados indicaram um valor de 1.980 Kg Km-2 h-1. O modelo Gaussiano de dispersão atmosférica ISCST3 foi utilizado para calcular a difusão e transporte dos poluentes a fim de estimar as concentrações de COV no bairro, usando dados topográficos, meteorológicos e de emissões. Valores de 525 μg m-3 de COV foram encontrados a 500 metros do aterro. As emissões do aterro foram usadas em conjunto com dados meteorológicos, utilizando o modelo de trajetória OZIPR e o mecanismo químico SAPRC para demonstrar o impacto na formação do ozônio troposférico na região. É conhecido que o ozônio é formado pela reação entre COV, NOx e luz solar. A contribuição de valores elevados de COV provenientes das emissões do aterro conduzirá a uma nova situação com valores mais elevados de ozônio na região. Os resultados da modelagem indicaram um aumento maior que 1000% nos níveis de ozônio na região do aterro, se comparado com a modelagem do ozônio para a região metropolitana do Rio de Janeiro. Os resultados mostram ser necessário que maior atenção seja dada à política de gerenciamento de RSU no Brasil, incluindo a escolha adequada para o local de instalação, o monitoramento da área durante e após o período de operação e técnicas mais adequadas de disposição dos resíduos sólidos urbanos

Field and Laboratory Studies of Atmospheric Organic Aerosol

This thesis is the culmination of field and laboratory studies aimed at assessing processes that affect the composition and distribution of atmospheric organic aerosol. An emphasis is placed on measurements conducted using compact and high-resolution Aerodyne Aerosol Mass Spectrometers (AMS). The first three chapters summarize results from aircraft campaigns designed to evaluate anthropogenic and biogenic impacts on marine aerosol and clouds off the coast of California. Subsequent chapters describe laboratory studies intended to evaluate gas and particle-phase mechanisms of organic aerosol oxidation.

The 2013 Nucleation in California Experiment (NiCE) was a campaign designed to study environments impacted by nucleated and/or freshly formed aerosol particles. Terrestrial biogenic aerosol with > 85% organic mass was observed to reside in the free troposphere above marine stratocumulus. This biogenic organic aerosol (BOA) originated from the Northwestern United States and was transported to the marine atmosphere during periodic cloud-clearing events. Spectra recorded by a cloud condensation nuclei counter demonstrated that BOA is CCN active. BOA enhancements at latitudes north of San Francisco, CA coincided with enhanced cloud water concentrations of organic species such as acetate and formate.

Airborne measurements conducted during the 2011 Eastern Pacific Emitted Aerosol Cloud Experiment (E-PEACE) were aimed at evaluating the contribution of ship emissions to the properties of marine aerosol and clouds off the coast of central California. In one study, analysis of organic aerosol mass spectra during periods of enhanced shipping activity yielded unique tracers indicative of cloud-processed ship emissions (m/z 42 and 99). The variation of their organic fraction (f₄₂ and f₉₉) was found to coincide with periods of heavy (f₄₂ > 0.15; f₉₉ > 0.04), moderate (0.05 < f₄₂ < 0.15; 0.01 < f₉₉ < 0.04), and negligible (f₄₂ < 0.05; f₉₉ < 0.01) ship influence. Application of these conditions to all measurements conducted during E-PEACE demonstrated that a large fraction of cloud droplet (72%) and dry aerosol mass (12%) sampled in the California coastal study region was heavily or moderately influenced by ship emissions. Another study investigated the chemical and physical evolution of a controlled organic plume emitted from the R/V Point Sur. Under sunny conditions, nucleated particles composed of oxidized organic compounds contributed nearly an order of magnitude more cloud condensation nuclei (CCN) than less oxidized particles formed under cloudy conditions. The processing time necessary for particles to become CCN active was short ( < 1 hr) compared to the time needed for particles to become hygroscopic at sub-saturated humidity ( > 4 hr).

Laboratory chamber experiments were also conducted to evaluate particle-phase processes influencing aerosol phase and composition. In one study, ammonium sulfate seed was coated with a layer of secondary organic aerosol (SOA) from toluene oxidation followed by a layer of SOA from α-pinene oxidation. The system exhibited different evaporative properties than ammonium sulfate seed initially coated with α-pinene SOA followed by a layer of toluene SOA. This behavior is consistent with a shell-and-core model and suggests limited mixing among different SOA types. Another study investigated the reactive uptake of isoprene epoxy diols (IEPOX) onto non-acidified aerosol. It was demonstrated that particle acidity has limited influence on organic aerosol formation onto ammonium sulfate seed, and that the chemical system is limited by the availability of nucleophiles such as sulfate.

Flow tube experiments were conducted to examine the role of iron in the reactive uptake and chemical oxidation of glycolaldehyde. Aerosol particles doped with iron and hydrogen peroxide were mixed with gas-phase glycolaldehyde and photochemically aged in a custom-built flow reactor. Compared to particles free of iron, iron-doped aerosols significantly enhanced the oxygen to carbon (O/C) ratio of accumulated organic mass. The primary oxidation mechanism is suggested to be a combination of Fenton and photo-Fenton reactions which enhance particle-phase OH radical concentrations.

Stationary Eddies and Zonal Variations of the Global Hydrological Cycle in a Changing Climate

This thesis advances our physical understanding of the sensitivity of the hydrological cycle to global warming. Specifically, it focuses on changes in the longitudinal (zonal) variation of precipitation minus evaporation (P - E), which is predominantly controlled by planetary-scale stationary eddies. By studying idealized general circulation model (GCM) experiments with zonally varying boundary conditions, this thesis examines the mechanisms controlling the strength of stationary-eddy circulations and their role in the hydrological cycle. The overarching goal of this research is to understand the cause of changes in regional P - E with global warming. An understanding of such changes can be useful for impact studies focusing on water availability, ecosystem management, and flood risk.

Based on a moisture-budget analysis of ERA-Interim data, we establish an approximation for zonally anomalous P - E in terms of surface moisture content and stationary-eddy vertical motion in the lower troposphere. Part of the success of this approximation comes from our finding that transient-eddy moisture fluxes partially cancel the effect of stationary-eddy moisture advection, allowing divergent circulations to dominate the moisture budget. The lower-tropospheric vertical motion is related to horizontal motion in stationary eddies by Sverdrup and Ekman balance. These moisture- and vorticity-budget balances also hold in idealized and comprehensive GCM simulations across a range of climates.

By examining climate changes in the idealized and comprehensive GCM simulations, we are able to show the utility of the vertical motion P - E approximation for splitting changes in zonally anomalous P - E into thermodynamic and dynamic components. Shifts in divergent stationary-eddy circulations dominate changes in zonally anomalous P - E. This limits the local utility of the "wet gets wetter, dry gets drier” idea, where existing P - E patterns are amplified with warming by the increase in atmospheric moisture content, with atmospheric circulations held fixed. The increase in atmospheric moisture content manifests instead in an increase in the amplitude of the zonally anomalous hydrological cycle as measured by the zonal variance of P - E. However, dynamic changes, particularly the slowdown of divergent stationary-eddy circulations, limit the strengthening of the zonally anomalous hydrological cycle. In certain idealized cases, dynamic changes are even strong enough to reverse the tendency towards "wet gets wetter, dry gets drier” with warming.

Motivated by the importance of stationary-eddy vertical velocities in the moisture budget analysis, we examine controls on the amplitude of stationary eddies across a wide range of climates in an idealized GCM with simple topographic and ocean-heating zonal asymmetries. An analysis of the thermodynamic equation in the vicinity of topographic forcing reveals the importance of on-slope surface winds, the midlatitude isentropic slope, and latent heating in setting the amplitude of stationary waves. The response of stationary eddies to climate change is determined primarily by the strength of zonal surface winds hitting the mountain. The sensitivity of stationary-eddies to this surface forcing increases with climate change as the slope of midlatitude isentropes decreases. However, latent heating also plays an important role in damping the stationary-eddy response, and this damping becomes stronger with warming as the atmospheric moisture content increases. We find that the response of tropical overturning circulations forced by ocean heat-flux convergence is described by changes in the vertical structure of moist static energy and deep convection. This is used to derive simple scalings for the Walker circulation strength that capture the monotonic decrease with warming found in our idealized simulations.

Through the work of this thesis, the advances made in understanding the amplitude of stationary-waves in a changing climate can be directly applied to better understand and predict changes in the zonally anomalous hydrological cycle.

Características biogeoquímicas da interação atmosfera criosfera na Antártica ocidental

O manto polar antártico retêm informação paleoclimatologica por entres suas camadas de neve e gelo. O gelo antártico tem revelado a base de dados paleoclimática de maior resolução para os últimos 800 mil anos. Os padrões de transporte atmosférico refletem a composição e a fonte do particulado encontrado na neve e no gelo do continente Antártico. Estando relacionado a processos climáticos, as características desse transporte alteram em quantidade e qualidade as espécies químicas que se depositam sobre o manto de gelo. Dessa forma, o estudo dos depósitos de particulado ao longo das camadas de neve/gelo na Antártica pode sugerir mudanças nos padrões de transporte atmosférico. Atualmente a comunidade científica discute as diferenças de padrões climáticos entre o leste e o oeste antártico. Enquanto de forma geral observa-se instabilidade no setor oeste, o clima da antártica oriental demonstra relativa estabilidade climática. Neste estudo, analisamos dois testemunhos de gelo recente de duas regiões com características climáticas diferentes do continente Antártico. No Platô Detroit situado na Península Antártica (6410′S/0600′O), analisamos a variabilidade de Black Carbon (BC) ao longo de 20 metros de neve. O BC encontrado na Península Antártica apresentou baixas concentrações comparáveis as encontradas no gelo do Artico período pré-industrial. Nossos resultados sugerem que sua variabiliade corresponde à sazonalidade dos períodos de queimada nos continentes do Hemisfério Sul. No interior do continente Antártico, analisamos o particulado em geral por um processo de microanálise ao longo de um testemunho de 40 metros extraído em Mont Johns (79o55′S/09423′O). Encontramos uma tendência negativa na deposição de poeira mineral (AlSi) entre 1967 e 2007. Nossos resultados sugerem que esta tendência seja resultado de um crescente isolamento atmosférico da região central do continente antártico pelo aumento da intensidade dos ventos ao redor da Antártica. Este aumento na intensidade dos ventos reflete por sua vez o resfriamento da alta atmosfera no centro antártico causado pela depleção da camada de ozônio na região. Adicionalmente, amostras de diferentes microambientes de Patriot Hills (8018′S/08121′O) foram coletadas de maneira asséptica para análise microbiológica. As amostras foram cultivadas em meio R2 e paralelamente o DNA total extraído foi sequenciado pela técnica de pirosequenciamento. Os resultados preliminares desta analise mostram grande riqueza de espécies dos mais variados grupos. Os resultados deste trabalho caracterizam três diferentes parâmetros relacionados a deposição atmosférica em duas áreas pouco exploradas e de grande interesse científico do continente antártico.

Impacto das motocicletas na qualidade do ar das grandes cidades

O crescimento do número de motocicletas nas grandes cidades, em função de fatores como o baixo custo e a alta mobilidade nos centros urbanos, tem sido considerado um importante fator de deterioração da qualidade do ar. Nesse contexto, o monitoramento das emissões gasosas provenientes do escapamento desses veículos é fundamental para o conhecimento da contribuição dessa classe de transporte no agravamento da poluição atmosférica. A partir dessas informações tornam-se possíveis o monitoramento e o controle da qualidade do ar. Para tanto, amostras das emissões de diferentes motocicletas foram coletadas, por meio de dinamômetro, e analisadas por cromatografia gasosa. As emissões das motocicletas foram utilizadas em conjunto com dados meteorológicos utilizando o modelo de trajetória OZIPR e o mecanismo químico SAPRC para demonstrar o impacto na formação do ozônio troposférico na região. As simulações indicam que a concentração de ozônio na troposfera poderá ultrapassar o padrão nacional estabelecido pela Resolução CONAMA 03/90 em até três anos. Além disso, acrescenta-se que as taxas de emissões de compostos legislados emitidos pelas motocicletas utilizadas neste estudo (HC, CO e NOx) já atendem aos níveis preconizados em todas as fases do PROMOT. Assim, além da adoção do PROMOT, se fazem necessárias medidas adicionais para o gerenciamento da emissão de poluentes provindos de fontes móveis. A alteração do tipo de combustível ou até mesmo da fonte de energia, elétrica, por exemplo, seria uma alternativa para o controle da poluição atmosférica

In Vitro Surfactant and Perfluorocarbon Aerosol Deposition in a Neonatal Physical Model of the Upper Conducting Airways

Objective: Aerosol delivery holds potential to release surfactant or perfluorocarbon (PFC) to the lungs of neonates with respiratory distress syndrome with minimal airway manipulation. Nevertheless, lung deposition in neonates tends to be very low due to extremely low lung volumes, narrow airways and high respiratory rates. In the present study, the feasibility of enhancing lung deposition by intracorporeal delivery of aerosols was investigated using a physical model of neonatal conducting airways. Methods: The main characteristics of the surfactant and PFC aerosols produced by a nebulization system, including the distal air pressure and air flow rate, liquid flow rate and mass median aerodynamic diameter (MMAD), were measured at different driving pressures (4-7 bar). Then, a three-dimensional model of the upper conducting airways of a neonate was manufactured by rapid prototyping and a deposition study was conducted. Results: The nebulization system produced relatively large amounts of aerosol ranging between 0.3 +/- 0.0 ml/min for surfactant at a driving pressure of 4 bar, and 2.0 +/- 0.1 ml/min for distilled water (H(2)Od) at 6 bar, with MMADs between 2.61 +/- 0.1 mu m for PFD at 7 bar and 10.18 +/- 0.4 mu m for FC-75 at 6 bar. The deposition study showed that for surfactant and H(2)Od aerosols, the highest percentage of the aerosolized mass (similar to 65%) was collected beyond the third generation of branching in the airway model. The use of this delivery system in combination with continuous positive airway pressure set at 5 cmH(2)O only increased total airway pressure by 1.59 cmH(2)O at the highest driving pressure (7 bar). Conclusion: This aerosol generating system has the potential to deliver relatively large amounts of surfactant and PFC beyond the third generation of branching in a neonatal airway model with minimal alteration of pre-set respiratory support.

Estudo dos compostos reduzidos de enxofre na formação do ozônio troposférico na cidade do Rio de Janeiro

O petróleo é uma complexa mistura de compostos orgânicos e inorgânicos em que predominam os hidrocarbonetos e que apresentam contaminações variadas, entre essas os compostos de enxofre. Esses além de gerarem inconvenientes durante os processos de refino do petróleo, como corrosão nos equipamentos e envenenamento de catalisadores dos processos de craqueamento, também representam um grande problema para o meio ambiente e para a saúde da população, principalmente em relação à poluição atmosférica. Além das emissões de compostos de enxofre oriundas da própria refinaria, com destaque para os óxidos de enxofre e o sulfeto de hidrogênio, os compostos de enxofre, que não são retirados durante o refino e estão presentes nos derivados do petróleo, provocam a emissão de uma grande quantidade de poluentes na atmosfera durante o processo de queima dos combustíveis. Os efeitos dos CRE na atmosfera urbana ainda não são muito conhecidos, o que justifica um estudo mais profundo desses compostos, que além de causarem danos a saúde da população, podem influenciar na formação do ozônio troposferico

A influência da deposição atmosférica da poeira mineral da Patagônia na biomassa fitoplanctônica do setor Atlântico do Oceano Austral

O Oceano Austral é a região oceânica de maior extensão em que os macronutrientes necessários à produção primária permanecem em níveis elevados por todo ano. Essa condição é conhecida como High Nutrient Low Clorophyll (HNLC) e é determinada, em grande parte, pela relativa escassez de micronutrientes, particularmente o ferro. Diversos experimentos comprovaram que a entrada de ferro neste sistema intensifica a produção biológica, aumentando a fixação do carbono e, eventualmente, sua exportação para águas profundas. Este fenômeno recebeu muita atenção nos últimos 20 anos devido a sua possível influencia no clima, via ciclo do carbono. A relação inversa entre concentração de CO2 na atmosfera e o fluxo de poeira mineral observados em registros glaciais da Antártica Central sugere que a deposição atmosférica pode ser uma importante via para o aporte de micronutrientes. Porém, a contribuição da deposição de poeira mineral para a produção primária nesta região permanece para ser demonstrada e seu possível papel no sistema climático ainda não é conclusivo. No caso do setor Atlântico do Oceano Austral, que recebe influência da Patagônia, os baixos fluxos modernos de poeira mineral e a baixa solubilidade do ferro associado à estrutura dos alumíniossilicato levam muitos autores a postular que fontes oceânicas de micronutrientes sejam mais determinantes. Faltam, no entanto, evidências experimentais. Neste trabalho, abordamos o estudo da fertilização do setor Atlântico do Oceano Austral pela poeira da Patagônia utilizando duas ferramentas: (1) o sensoriamento remoto orbital de aerossóis minerais e clorofila-a em escala interanual; e (2) um experimento de fertilização, com poeira da Patagônia, realizado na Passagem de Drake, considerando fluxos estimados para a era moderna e para o último glacial. Após doze dias de bioensaio, os tratamentos de adição de poeira mostraram a elevação da clorofila-a e da abundância de células em níveis acima dos controles. Níveis intermediários e maiores de adição não diferiram entre si na intensidade de resposta biológica, separando-se apenas da menor adição. Esses resultados indicam que a poeira da Patagônia, mesmo nos fluxos atuais, é capaz de prover os micronutrientes escassos na coluna dágua, com potencial para deflagrar aumentos significativos de biomassa. Através da análise por sensoriamento remoto, identificamos uma região de alta correlação entre poeira e clorofila-a, que está localizada entre a Frente Subtropical e a Frente Polar, se estendendo da Argentina ao sul da África. Esta região difere das águas ao sul da Frente Polar pela menor profundidade da camada de mistura, menor concentração de silicatos, baixa biomassa de diatomáceas e, estima-se, maior estresse fisiológico devido à escassez de ferro e menor aporte oceânico deste nutriente. Em conjunto, essas características parecem criar condições que tornam a resposta biológica mais sensível à deposição de poeira mineral. Estes resultados lançam nova luz sobre o controle atual da produção primária na região e sobre a hipótese da regulação climática pelo fitoplâncton no Oceano Austral, mediado pela deposição de poeira da Patagônia.

Tuberculosis in seals caused by a novel member of the Mycobacterium tuberculosis complex: Mycobacterium pinnipedii sp. nov.

A comparison of Mycobacterium tuberculosis complex isolates from seals (pinnipeds) in Australia, Argentina, Uruguay, Great Britain and New Zealand was undertaken to determine their relationships to each other and their taxonomic position within the complex. Isolates from 30 cases of tuberculosis in six species of pinniped and seven related isolates were compared to representative and standard strains of the M. tuberculosis complex. The seal isolates could be distinguished from other members of the M. tuberculosis complex, including the recently defined ‘Mycobacterium canettii’ and ‘Mycobacterium caprae’, on the basis of host preference and phenotypic and genetic tests. Pinnipeds appear to be the natural host for this ‘seal bacillus’, although the organism is also pathogenic in guinea pigs, rabbits, humans, Brazilian tapir (Tapirus terrestris) and, possibly, cattle. Infection caused by the seal bacillus is predominantly associated with granulomatous lesions in the peripheral lymph nodes, lungs, pleura, spleen and peritoneum. Cases of disseminated disease have been found. As with other members of the M. tuberculosis complex, aerosols are the most likely route of transmission. The name Mycobacterium pinnipedii sp. nov. is proposed for this novel member of the M. tuberculosis ...

Estudo de níveis de ozônio troposférico usando métodos de estatística univariada e multivariada para duas localidades da cidade do Rio de Janeiro

Com cada vez mais intenso desenvolvimento urbano e industrial, atualmente um desafio fundamental é eliminar ou reduzir o impacto causado pelas emissões de poluentes para a atmosfera. No ano de 2012, o Rio de Janeiro sediou a Rio +20, a Conferência das Nações Unidas sobre Desenvolvimento Sustentável, onde representantes de todo o mundo participaram. Na época, entre outros assuntos foram discutidos a economia verde e o desenvolvimento sustentável. O O3 troposférico apresenta-se como uma variável extremamente importante devido ao seu forte impacto ambiental, e conhecer o comportamento dos parâmetros que afetam a qualidade do ar de uma região, é útil para prever cenários. A química das ciências atmosféricas e meteorologia são altamente não lineares e, assim, as previsões de parâmetros de qualidade do ar são difíceis de serem determinadas. A qualidade do ar depende de emissões, de meteorologia e topografia. Os dados observados foram o dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO), ozônio (O3), velocidade escalar vento (VEV), radiação solar global (RSG), temperatura (TEM), umidade relativa (UR) e foram coletados através da estação móvel de monitoramento da Secretaria do Meio Ambiente (SMAC) do Rio de Janeiro em dois locais na área metropolitana, na Pontifícia Universidade Católica (PUC-Rio) e na Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) no ano de 2011 e 2012. Este estudo teve três objetivos: (1) analisar o comportamento das variáveis, utilizando o método de análise de componentes principais (PCA) de análise exploratória, (2) propor previsões de níveis de O3 a partir de poluentes primários e de fatores meteorológicos, comparando a eficácia dos métodos não lineares, como as redes neurais artificiais (ANN) e regressão por máquina de vetor de suporte (SVM-R), a partir de poluentes primários e de fatores meteorológicos e, finalmente, (3) realizar método de classificação de dados usando a classificação por máquina de vetor suporte (SVM-C). A técnica PCA mostrou que, para conjunto de dados da PUC as variáveis NO, NOx e VEV obtiveram um impacto maior sobre a concentração de O3 e o conjunto de dados da UERJ teve a TEM e a RSG como as variáveis mais importantes. Os resultados das técnicas de regressão não linear ANN e SVM obtidos foram muito próximos e aceitáveis para o conjunto de dados da UERJ apresentando coeficiente de determinação (R2) para a validação, 0,9122 e 0,9152 e Raiz Quadrada do Erro Médio Quadrático (RMECV) 7,66 e 7,85, respectivamente. Quanto aos conjuntos de dados PUC e PUC+UERJ, ambas as técnicas, obtiveram resultados menos satisfatórios. Para estes conjuntos de dados, a SVM mostrou resultados ligeiramente superiores, e PCA, SVM e ANN demonstraram sua robustez apresentando-se como ferramentas úteis para a compreensão, classificação e previsão de cenários da qualidade do ar

Quantificação de metais e arsênio em aerossóis grossos, finos, ultrafinos e nanoparticulados por ICP-OES em ar ambiente e emissões veiculares de motores operando com diesel/biodiesel

Na frota automotiva nacional, veículos movidos a diesel e biodiesel são utilizados em larga e pequena escala, respectivamente, fazendo com que haja uma preocupação com os gases da exaustão provenientes destes motores. Ao ser fabricado, o veículo passa por testes rigorosos das emissões gasosas, segundo as regras do PROCONVE. Porém, estes testes regulam apenas as substâncias químicas contidas na legislação vigente, cujos riscos à saúde humana e ao meio ambiente são conhecidos. Portanto, conhecer o maior número de componentes ainda não contemplados pela legislação, em especial metais no material particulado, é de suma importância para subsidiar futuras alterações e inclusões na lista de componentes regulados. De acordo com o tamanho das partículas do material particulado, podendo chegar a escalas nanométricas, a inalação deste material pode causar lesões graves no organismo, pois têm a capacidade de atingir órgãos internos. O estudo é baseado na amostragem do material particulado proveniente dos gases de motores alimentados com diesel e/ou biodiesel em diferentes proporções de combustível e ar ambiente com impactador em cascata; determinando metais e arsênio na atmosfera de diferentes localidades do estado do Rio de Janeiro e no material particulado dos gases de escape de motores de ônibus/caminhão (EURO III), por intermédio de abertura ácida do material coletado e da técnica analítica ICP-OES. Os resultados obtidos para motor EURO III variaram de 100 a 10000 ng m-3, com a redução de emissão conforme adição de biodiesel no diesel sendo comprovada. Porém, em todas as proporções de combustíveis empregadas, houve grande incidência de emissão de partículas em escala manométrica, sendo esse comportamento também observado nas amostragens em ar ambiente. Neste caso, teores de 1,0 a 45,0 ng m-3 evidenciaram Caxias e Madureira como locais mais poluídos dos amostrados. Ni é o metal que possui situação mais alarmante, pois em todos os tamanhos de partícula e locais amostrados, os teores deste elemento foram superiores ao permitido pela legislação internacional. A análise estatística multivariada propôs que os combustíveis B10 e B15 são quimicamente semelhantes, enquanto B5 e B20 sofrem fortes alterações no decorrer de sua combustão e a correlação de Pearson mostrou em ar ambiente, que locais com níveis próximos de poluição apresentaram similaridade nos resultados, a qualidade do ar de Madureira é afetado predominantemente pela construção civil e tráfego, a presença da Baía de Guanabara ao redor da Cidade Universitária influencia nas emissões, a refinaria em Caxias é responsável por emissões importantes de metais e no Parque Nacional de Itatiaia , ao contrário de que se supunha, não está totalmente livre de poluição

Patterns of orographic uplift in the Sierra Nevada and their relationship to upper-level atmospheric circulation

We examine monthly and seasonal patterns of precipitation across various elevations of the eastern Central Valley of California and the Sierra Nevada. A measure of the strength of the orographic effect called the “precipitation ratio” is calculated, and we separate months into four groups based on being wet or dry and having low or high precipitation ratios. Using monthly maps of mean 700-mb height anomalies, we describe the northern hemisphere mid-tropospheric circulation patterns associated with each of the four groups. Wet months are associated with negative height anomalies over the eastern Pacific, as expected. However, the orientation of the trough is different for years with high and low precipitation ratios. Wet months with high ratios typically have circulation patterns factoring a west-southwest to east-northeast storm track from around the Hawaiian Islands to the Pacific Northwest of the United States. Wet months with low precipitation ratios are associated with a trough centered near the Aleutians and a northwest to southeast storm track. Dry months are marked by anticyclones in the Pacific, but this feature is more localized to the eastern Pacific for months with low precipitation ratios than for those with high ratios. Using precipitation gauge and snow course data from the American River and Truckee-Tahoe basins, we determined that the strength of the orographic effect on a seasonal basis is spatially coherent at low and high elevations and on opposite sides of the Sierra Nevada crestline.