Previsão da concentração de material particulado inalável, na Região da Grande Vitória, ES, Brasil, utilizando o modelo SARIMAX / Inhalable particulate matter concentration forecast, in the Greater Vitória Region, ES, Brazil, using the SARIMAX model

RESUMO Este trabalho objetivou modelar e prever a concentração média diária de material particulado inalável (MP10), na Região da Grande Vitória (RGV), Espírito Santo, Brasil, utilizando o modelo SARIMAX para o período de 01/01/2012 a 30/04/2015. Os dados deste estudo foram do tipo séries temporais de concentrações de MP10 e de variáveis meteorológicas (velocidade do vento, umidade relativa, precipitação pluvial e temperatura), obtidas junto ao Instituto Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos (IEMA), sendo escolhida a estação da Enseada do Suá para fazer o estudo de predição e previsão. Baseando-se em indicadores de desempenho de modelagem, verificou-se que o modelo SARIMAX (1,0,2) (0,1,1)7 é o mais acurado entre os estudados, objetivando fazer predições e previsões da qualidade do ar na RGV. Em comparação com os modelos ARMA, o desempenho estatístico do modelo SARIMAX foi superior, no que diz respeito à predição de eventos de qualidade do ar regular. Dentre as variáveis meteorológicas avaliadas, a velocidade do vento e a precipitação pluvial foram significativas e melhoraram o ajuste do modelo. Em termos de previsão da qualidade do ar, os modelos de séries temporais mostraram resultados satisfatórios.

ABSTRACT This study aimed to model and forecast the average daily concentration of inhalable particulate matter (PM10), in the Greater Vitoria Region (GVR), Espírito Santo, Brazil, using the SARIMAX model, for the period from January 1st, 2012 to April 30th, 2015. Data set from the State Environmental Institute was used. The Enseada do Suá station was chosen for purposes of prediction and forecasting. Some meteorological parameters (wind speed, relative humidity, rainfall and temperature) measured at the GVR were taken as explanatory variables of PM10 concentrations. Based on modelling performance indicators, it was verified the SARIMAX model (1.0.2) (0.1.1)7 is the most accurate between the ones studied, purposing to predict and forecast the air quality in the GVR. The statistical performance of the SARIMAX model was better than the ARMA model, with regard to prediction of regular air quality events. Among the evaluated meteorological variables, wind speed and rainfall were significant and improved the model estimated. Regarding to air quality forecasting, the time series models showed satisfactory results.

Genotoxicidade in vitro das frações orgânica e solúvel em água de material particulado de ar em três locais do Estado de São Paulo / Genotoxicity in vitro of organic and soluble water fractions of airborne particulate matter in three sites of São Paulo State

O aumento na poluição ambiental é na atualidade uma das grandes preocupações em nível mundial. Especificamente, a poluição atmosférica por material particulado tem demostrado ser um fator determinante no desenvolvimento de doenças cardiopulmonares e câncer de pulmão nas populações expostas. O material particulado é constituído por uma mistura complexa de compostos orgânicos e inorgânicos, muitos dos quais possuem potencial mutagênico e genotóxico. As características destes compostos variam em função da suas propriedades físicas, químicas e em razão das condições meteorológicas prevalecentes. A maior parte dos estudos tem se focado em avaliar o potencial genotóxico da fração orgânica do material particulado e poucos estudos têm explorado a fração solúvel em água e a contribuição diferencial das diversas espécies químicas presentes nesta fração para o dano genotóxico. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos mutagênicos e genotóxicos in vitro da fração orgânica e da fração solúvel em água de material particulado (MP10) coletado em três locais diferentes do estado de São Paulo e estabelecer a relação entre a composição química e o efeito biológico observado. Para isto, realizou­-se a extração orgânica e solúvel em água de 12 amostras de MP10. A mutagenicidade e genotoxicidade foram avaliadas usando o ensaio de Salmonella/microssoma e o teste de micronúcleos (MN) em células A549 e 16 hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) e 15 metais hidrossolúveis presentes nas amostras foram determinados quimicamente. Adicionalmente, foi determinada a metodologia de extração da fracção solúvel em água e se avaliou a estabilidade química e biológica desta fração. Os resultados indicam que a extração assistida por micro-ondas é um método eficiente para a extração da fração solúvel em agua do MP e que um tempo superior a 60 dias de armazenamento e congelamento deste tipo de extrato tem um efeito significativo sobre os resultados analíticos e a resposta biológica. Foi demonstrado ainda que as duas frações de MP estudadas são responsáveis pela indução do dano ao DNA e que não existe uma relação direta entre a concentração de MP e o efeito genotóxico observado, confirmando a importância do uso de bioensaios na avaliação da genotoxicidade de misturas complexas como o MP. Os HPAs prevalecentes nas amostras de PM10 foram fluorantene e benzo(ghi)perileno. Nos extratos solúveis em água, as maiores concentrações de metais foram determinadas para zinco, ferro e cobre. Confirmou-se que a indução de MN e o ensaio de Salmonella/microssoma representam uma poderosa ferramenta na avaliação da polução atmosférica e que as análises químicas por si só não são suficientes para a proteção e predição dos efeitos biológicos em populações expostas

The increase of environmental pollution is today one a major concern worldwide. Specifically, air pollution by particulate matter has been shown to be a determining factor in the development of cardiopulmonary disease and lung cancer in exposed populations. The particulate material consists of a complex mixture of organic and inorganic compounds, many of which have mutagenic and genotoxic activity. The characteristics of these compounds vary according to their physical and chemical properties and also to the prevailing weather conditions. Most studies have focused on evaluating the genotoxic potential of the organic fraction of particulate material, but few studies have explored the water­-soluble fraction, and the differential contributions of different chemical species present in this fraction to genotoxic damage. The aim of this study was to evaluate the in vitro mutagenic and genotoxic effects of organic and water-soluble fractions of 12 samples of particulate matter (PM10) collected at three different sites in the state of São Paulo and establish the relationship between the chemical composition and the biological effect observed. The mutagenicity and genotoxicity were evaluated using the Salmonella/microssome test and the micronucleus assay (MN) in A549 cells and 16 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and 15 water-soluble metals present in the samples were chemically determined. Additionally, the extraction method of water- soluble fraction was determined and the chemical and biological stability of this fraction evaluated. The results indicate that the microwave­-assisted extraction is an efficient method for the extraction of the water-soluble compounds of PM and that the freezing and storage of the extract over 60 days has a significant effect on the mutagenic and analytical results of PM samples. It was demonstrated that the two PM fractions studied are responsible for the induction of DNA damage and that there is no direct relationship between the MP concentration and the genotoxic effect observed, confirming the importance of using bioassays in the genotoxicity evaluation of complex mixtures as PM. The PAHs prevailing in our samples were fluoranthene and benzo(ghi)perylene. In the water-soluble extracts, highest concentrations of the elements studied were found for zinc, iron, and copper in the three places of sampling. We confirmed that MN induction and Salmonella/microsome assay represents a powerful tool to evaluate the atmospheric air pollution and that the total concentration of PM and the chemical analyses alone would not be sufficient for the prognosis of biological effects in exposed populations

Utilização de regressão logística simples na verificação da qualidade do ar atmosférico de Uberlândia / Use of simple logistic regression when checking the atmospheric air quality in Uberlândia

O objetivo desta pesquisa foi analisar a qualidade do ar atmosférico de Uberlândia, em Minas Gerais, por meio de modelos de regressão logística simples. O equipamento utilizado na obtenção dos dados de poluição foi o amostrador de partículas suspensas menores que 10 µm (MP10). As medidas de concentração do material particulado foram realizadas no terminal central de ônibus urbanos de Uberlândia. Neste trabalho, foram utilizados os dados do período de 2003 a 2008. As variáveis preditoras referentes ao clima (umidade relativa, velocidade do vento, precipitação diária e temperatura média) e o fluxo de veículos foram utilizadas de forma contínua no modelo logístico. Já as variáveis relacionadas ao dia da semana e à estação do ano foram codificadas de forma binária. Os resultados revelaram que existe uma relação significativa das variáveis temporais e climáticas com a qualidade do ar de Uberlândia. Os modelos logísticos simples mostraram que a precipitação, a umidade relativa, o verão, a primavera, o sábado e o domingo contribuem significativamente para se obter qualidade do ar boa, enquanto o inverno e o fluxo de veículos crescente tendem a piorar a qualidade do ar.

The objective of this paper was to analyze the air quality in Uberlândia, in Minas Gerais, by simple logistic regression models. The PM10 sampler was used to obtain data of the pollution that considers only concentration of suspended particles smaller than 10 µm. The temperature, precipitation, relative humidity, wind speed, day of the week and seasons of year were used as predictions variables in this study. The day of week and seasons of year were used as binary system and as predictions variables too. The results showed that there is a significant relation among the temporal and climatic variables with the air quality of Uberlândia. The simple logistic models show that precipitation, humidity, summer, spring, Saturday, and Sunday significantly contribute to achieve good air quality, while the winter and the increasing flow of vehicles tend to worsen the air quality.