Maria do Rosário Coelho de Brito e Maia do Amaral Fernandes EFEITO DE FONTES FIXAS E COMBUSTÍVEIS NA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA: APLICAÇÃO DA ANÁLISE MULTIVARIADA ÀS CARACTERÍSTICAS DE EFLUENTES GASOSOS Dissertação apresentada para provas de Mestrado em Química, Área de especialização em Controle de Qualidade e Ambiente Orientador Professor Doutor Sebastião J. Formosinho Sanches Simões Coorientador Professor Doutor Artur José Monteiro Valente setembro 2012 Universidade de Coimbra Ao José, porto de abrigo neste meu mar tão agitado. Agradecimentos Esta dissertação de Mestrado em Química – Controlo da Qualidade e Ambiente – do Departamento de Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra é o culminar de um período de aprendizagem, científica e pessoal, que só foi possível com o apoio incondicional e dedicação de muitos. Assim, começo por agradecer ao Senhor Professor Doutor Sebastião J. Formosinho Sanches Simões pela confiança demonstrada ao aceitar este desafio. Permitiu-me regressar “à escola”, revisitando as memórias de todos os seus ensinamentos pessoais e científicos. Agradeço, com especial apreço, ao Senhor Professor Doutor Artur José Monteiro Valente, pela disponibilidade, paciência, sugestões e valiosos comentários que, por mínimos que pudessem parecer, foram de grande contributo para o meu crescimento técnico, científico e pessoal. Agradeço ao Senhor Professor Doutor Alberto António Caria Canelas Pais, pela disponibilização das ferramentas de processamento e know-how, sem as quais este trabalho não poderia ter sido finalizado, e, principalmente pelas horas cativantes, chamadas de “aulas”, que me fizeram repensar o sentido da Álgebra Matemática. Aos mais próximos: um Enorme Obrigada à minha família, em especial ao meu irmão Tógé, e à minha mana emprestada Graça, pela força, ânimo e apoio incondicional; um Muito Obrigada às minhas amigas, Tânia e Isabel, por tudo e tudo; um Imenso Obrigada a todos aqueles que não estando presentes, acreditam e me encorajam sempre a aceitar os desafios e “continuar o caminho caminhando”. Abreviaturas AEA - Agência Europeia do Ambiente. APA- Agência Portuguesa do Ambiente. BREFs - BAT Reference Document. CAE: Código de Atividade Económica. CCDR – Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional. CELE – Comércio Europeu de Licenças de Emissão. CEN - Comité Europeu de Normalização. COVs – Compostos Orgânicos Voláteis, expressos em massa de carbono. COVSNM - Compostos Orgânicos Voláteis não metânicos, expressos em massa de carbono. DL – Decreto-Lei. EN – European Normalization. EPA - Environmental Protection Agency (US). FID – Flame Ionization Detection. GLP – Gás de Petróleo Liquefeito. ICP – Inductive Conductive Plasma. INERPA – Inventário Nacional de Emissões Atmosféricas. IPAC – Instituto Português de Acreditação. IPPC - Integrated Pollution Prevention and Control (PCIP – Poluição e Controlo Integrados de Poluição). IPQ – Instituto Português de Qualidade. ISO - International Organization for Standardization. IV-NDIR - Infravermelho não dispersivo. LMM - Limiar mássico máximo» o valor do caudal mássico de um dado poluente atmosférico acima do qual se torna obrigatória a monitorização em contínuo desse poluente. LM - Limiar mássico mínimo» o valor do caudal mássico de um dado poluente atmosférico abaixo do qual não é m obrigatório o cumprimento do respetivo valor limite de emissão. ME – Métodos extrativos. MNE – Métodos não extrativos. MTD – Melhores Técnicas Disponíveis (no Inglês BAT – Best Avaliable Techniques). nm – Nanómetro. PCA – Principal Components Analysis. PCIP - Poluição e Controlo Integrados de Poluição. PLS – Partial Least Squares. PTE - Politereftalato de etila ppm – partes por milhão. PRTR – Pollutant Release and Transfer Register. RSNC – Processo de redução seletiva não catalítica i RSC - Processo de redução seletiva catalítica SI – Sistema Internacional de Unidades. SNIAmb - Sistema Nacional de Informação de Ambiente. OMS - Organização Mundial de Saúde. MWt - Mega Watt kWt - Kilo Watt UE – União Europeia. VLE – Valor Limite de Exposição. ii Lista de símbolos Apresenta-se nesta secção a simbologia utilizada ao longo do texto. Sempre que possível foram utilizadas grandezas do SI. Nos casos em que considerámos relevante, e passível de existir qualquer tipo de ambiguidade, a identificação da simbologia é apresentada no corpo do texto. A – Área da secção de escoamento (m2) c - Concentração do poluente i (mg/m3) i c - Concentração mássica do poluente i (kg/m3) mi d – Diâmetro da conduta de escoamento (m) d – Diâmetro hidráulico h d – Diâmetro interno do bocal (mm) n H – Humidade do fluxo gasoso (%) wc I (%) - Taxa de isocinetismo (%) m – Massa do poluente i (g) i m – Massa de partículas recolhidas no filtro (mg) p m - Massa do resíduo seco de acetona de lavagem (mg) ar m - Massa do resíduo seco de acetona no branco (mg) ab m – Massa de água recolhida no sistema de borbulhadores (mg) wc m – Massa total de partículas recolhidas descontando o branco da acetona (mg) t M – Peso molecular da água (g/mol) w MM - Massa molecular (g/mol) Q – Caudal mássico (kg/h) m Q – Caudal mássico do poluente i (kg/h) mi Q – Caudal Volumétrico (m3/h) v Q – Caudal Volumétrico corrigido da humidade do efluente (m3/h) vs Q – Caudal Volumétrico corrigido às condições PTN(m3/h) vPTN O – Oxigénio medido no fluxo gasoso (%) 2m O . - Oxigénio de referência (valor legislado) (%) 2ref P – Pressão medida no fluxo gasoso (kPa) m P – Pressão de referência (101,3 kPa) ref P – Pressão ambiente (kPa) amb P – Pressão absoluta (kPa) ab t – tempo de amostragem (min) a T – Temperatura medida no fluxo gasoso (K) m T – Temperatura de referência (273,15 K) ref  – Velocidade de escoamento do fluxo gasoso (m/s) a V – Volume de gás amostrado no fluxo gasoso (m3) a iii V – Volume de gás amostrado em condições padrão (Nm3) g V Volume de uma mole de gás em condições PTN ref-  – densidade do gás seco (kg/m3) MM – Massa molecular do gás (g/mol) (cid:1798) – Matriz original n – Número de objetos m – Número de variáveis P –Componente principal (cid:1798)(cid:3561) – Matriz de dados normalizados (cid:1824) – Observação j para o objeto i (cid:2191)(cid:2192) (cid:2159) – Matriz de correlação (cid:2159)(cid:2197)(cid:2200) (cid:2159) - Matriz de Covariância (cid:2159)(cid:2197)(cid:2204)  - Número de graus de liberdade  - Número de graus de liberdade efetivos ef xy – correlação entre as variáveis x e y iv