Atmospheric concentrations of gases and particles: identification of local sources and long-range transport in the medium-sized cities of Botucatu (SP) and Londrina (PR).

No Brasil, 22% da população brasileira vive em municípios com mais de 1 milhão de habitantes, e esse percentual sobe para 57% quando consideramos cidades de médio porte com população acima de 100.000 habitantes. Essas cidades podem ter sua qualidade do ar impactada pela poluição emitida por fontes locais e distantes, e a ausência de estudos nessas regiões limita possíveis ações que visem melhorar o controle das emissões atmosféricas. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo analisar a qualidade do ar e avaliar o impacto das fontes locais e de transporte das plumas de poluentes em duas cidades brasileiras de médio porte. As amostragens ocorreram no ano de 2019 nas cidades de Botucatu/SP (junho a agosto) e Londrina/PR (setembro a dezembro). Concentrações horárias (O3, NOx, SO2, CO, CO2, MP2,5, MP2,5-10, MP10) e diárias (MP2,5, OC, BC) dos poluentes atmosféricos foram consideradas nas análises junto com as variáveis meteorológicas (direção e velocidade do vento, temperatura, radiação, precipitação). O O3 (média móvel de 8 h) e o material particulado foram os únicos poluentes que ultrapassaram os limites recomendados pela norma nacional de qualidade do ar (CONAMA Nº 491/2018) e pela Organização Mundial de Saúde (OMS). O O3 apresentou concentrações médias de 37 ppb para ambas as cidades, e o material particulado apresentou concentrações de 7,8 ± 2,9 µg m-3 (MP2,5), 13,4± 6,8 µg m-3 (MP2,5-10) e 20,5 ± 9,2 µg m-3 (MP10) para Botucatu e de 8,4± 9,8 µg m-3 (MP2,5), 12,4 ± 13,6 µg m-3 (MP2,5-10) e 21,6 ± 19,6 µg m-3 (MP10) para Londrina. O transporte regional contribuiu com 57,1 % do total de O3 durante eventos de poluição na cidade de Botucatu. Em Londrina essa contribuição foi superior a observada em Botucatu, pois a contribuição local foi menor. A fração secundária do MP2,5 também foi estimada utilizando o CO como traçador de aerossol primário e o O3 como índice de atividade fotoquímica, e os valores obtidos foram de 39 % (Botucatu) e 56 % (Londrina). Para a identificação de perfis e contribuições de fontes aplicou-se o modelo de Fatoração de Matriz Positiva (PMF), onde as principais fontes encontradas foram ressuspensão de solo/queima de biomassa (24 %), abrasão de freios/pneus (15 %), transporte de longa distância/ aerossol secundário (19 %), exaustão (15 %) e óleo combustível/ lubrificante/ aerossol secundário (27 %) para Botucatu. Para Londrina foram identificadas as fontes de queima de biomassa/veicular (26 %), óleo combustível/lubrificante (49 %), abrasão de pneus/freios (7 %), ressuspensão de solo/queima de biomassa (16 %) e industrial (2 %). A pesquisa mostrou que apesar das baixas concentrações de determinados poluentes, as contribuições regionais nas cidades analisadas foram significativas, ou seja, melhorar a qualidade do ar de grandes centros urbanos e reduzir a queima de biomassa impactariam diretamente na qualidade do ar dessas cidades de médio porte. Além disso, no período estudado as fontes veiculares explicaram mais de 50 % da massa do MP2,5 nas duas cidades, indicando a importância dessa fonte (local e de transporte) na região.In Brazil, 22% of the Brazilian population lives in municipalities with more than 1 million inhabitants. This percentage rises to 57% when considering medium-sized cities with over 100,000 inhabitants. These cities may have air quality impacted by pollution emitted by local and distant sources. The absence of studies in these regions limits possible actions that aim to improve the control of atmospheric emissions. In this way, the present work aims to evaluate the impact of local sources and transport of pollutant plumes in two medium-sized Brazilian cities and their main sources. Sampling occurred in 2019 at Botucatu/SP (June to August) and Londrina/PR (September to December) cities. Hourly (O3, NOx, SO2, CO, CO2, PM2.5, PM2.5-10, PM10) and daily (PM2.5, OC, BC) concentrations of atmospheric pollutants were considered in the analyzes along with the meteorological variables (direction and wind speed, temperature, radiation, precipitation). O3 (8 h moving average) and particulate matter were the only pollutants that exceeded the limits recommended by the national air quality standard (CONAMA No. 491/2018) and by the World Health Organization (WHO). O3 showed mean concentrations of 37 ppb for both cities, and particulate matter showed concentrations of 7.8 ± 2.9 µg m-3 (PM2.5), 13.4 ± 6.8 µg m-3 (PM2 .5-10), and 20.5 ± 9.2 µg m-3 (PM10) for Botucatu and 8.4 ± 9.8 µg m-3 (PM2.5), 12.4 ± 13.6 µg m-3 (PM2.5-10) and 21.6 ± 19.6 µg m-3 (PM10) for Londrina. Regional transport contributed 57.1% of the total O3 during pollution events in Botucatu. In Londrina, this contribution was higher than that observed in Botucatu, as the local contribution was smaller. The secondary fraction of PM2.5 was also estimated using CO as the primary aerosol tracer and O3 as an index of photochemical activity, and the values obtained were 39 % (Botucatu) and 56 % (Londrina). The Positive Matrix Factorization (PMF) model was applied to identify profiles and sources contributions. The main sources found were soil resuspension/ biomass burning (24 %), brake/ tire abrasion (15 %), long-range transport/ secondary aerosol (19 %), exhaustion (15 %), and fuel oil/ lubricat/ secondary aerosol (27 %) in Botucatu. For Londrina, the sources of biomass burning/ vehicular (26 %), fuel oil/ lubricant (49 %), tire abrasion/ brakes (7 %), soil resuspension/ biomass burning (16 %), and industrial (2 %). The research showed that despite the low concentrations of certain pollutants, the regional contributions in the cities analyzed were significant. That is, improving the air quality of large urban centers and reducing the burning of biomass would directly impact the air quality of these medium-sized cities. In addition, in the period studied, vehicular sources explained more than 50 % of the mass of PM2.5 in the two cities, indicating the importance of this source (local and transport) in these regions