Time characteristics of the atmospheric particulate matter concentration in the city of São Carlos - SP

A cidade de São Carlos, uma cidade de porte médio do estado de São Paulo, pode ser considerada como representativa da região sudeste brasileira, com atividades agrícolas praticamente equivalente às atividades industriais. Dentro desse perfil, possui uma série de fontes de poluição atmosférica, que incluem uma frota considerável de veículos automotores, queimadas agrícolas e emissões industriais diversas. A evolução temporal desta poluição ambiental tem sido motivo de preocupação, uma vez que pode causar danos à saúde humana e ao meio ambiente. O presente trabalho estudou estas características temporais, especificamente para o caso de material particulado (MP) em suspensão na atmosfera, a partir de dados experimentais e através de modelos estatísticos. Foram coletadas e analisadas as concentrações de MP10, MP2,5 e MP10-2,5 na cidade de São Carlos. O período de estudos compreende os dados de 1997 a 2006 para o MP10 e de 2001 a 2006 para MP2,5 e MP10-2,5. Foram usadas médias mensais para a obtenção dos modelos e os 30 (trinta) ou 6 (seis) dados finais foram usados para a validação da previsão. A seleção do melhor modelo foi feita buscando o menor valor de AIC (Critério de Informação de Akaike), por meio da variação sucessiva dos parâmetros. Dos 10 modelos com menor valor de AIC, foram escolhidos o de menor valor e outros com um menor número de parâmetros. Na análise estatística, ocorreu a eliminação de modelos que não atenderam aos requisitos de testes de Shapiro-Wilk (normalidade) e de estacionariedade. Nos três casos, a comparação com Holt-Winters confirma que os modelos SARIMA representaram melhor os conjuntos de dados estudados. O modelo encontrado para a série de dados de MP10 foi o SARIMA(1,0,0)×(1,0,1)6. No segundo caso, a concentração de MP2,5 o melhor modelo encontrado foi o SARIMA(2,1,3)×(1,0,1)6. No terceiro caso, a concentração de MP10-2,5, o modelo encontrado foi o SARIMA(2,0,2)×(1,0,0)6.The city of São Carlos, of medium size of São Paulo State, can be considered as representative of the Brazilian Southeast area, with agricultural activities practically equivalent to the industrial ones. As part of that profile, it possesses a series of sources of atmospheric pollution that include a considerable fleet of vehicles, agricultural burns and several industrial emissions. The time evolution of this environmental pollution has been reason of concern, once it can cause damages to the human health and to the environment. The present work studied these time characteristics, specifically for the case of particulate matter (PM) suspended in the atmosphere, from experimental data and through statistical models. The concentrations of PM10, PM2.5 and PM10-2.5 in the city of São Carlos were collected and analyzed. The period of study comprises the years from 1997 to 2006 for PM10 and from 2001 to 2006 for PM2,5 and PM10-2,5. Monthly averages were used for obtaining the models and the 30 (thirty) or 6 (six) final data were used for the validation of the forecast. The selection of the best model was made considering the smallest value of AIC (Akaike Information Criterion), through the successive variation of the parameters. Of the 10 models with smaller value of AIC, was chosen the one of smaller value and other with a smaller number of parameters. In the statistical analysis, the models that did not comply with the requirements of the Shapiro-Wilk tests (normality) and of steadiness were eliminated. In the three cases the model SARIMA represented the groups of studied data better, when compared with the Holt-Winters correlation. The model found for the series of data of PM10, was the SARIMA(1,0,0)×(1,0,1)6. In the second case, the concentration of PM2.5 the best model was the SARIMA(2,1,3)×(1,0,1)6. In the third case, the concentration of PM10-2.5, the best model was the SARIMA(2,0,2)×(1,0,0)6