Departamento de Ambiente e Ordenamento Curso: Licenciatura em Engenharia do Ambiente Orientadora: Profª Drª Teresa Nunes Disciplina: Projecto Estudo da Influência dos Fogos Florestais na Qualidade do Ar em 2009 Elaborado por: Daniel Almeida nº40032 Elisabete Martins nº41942 Helena Oliveira nº41925 Ano lectivo 2009/2010
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Estudo da Influência dos Fogos Florestais na Qualidade do ... · Avaliação das emissões gasosas de fogos florestais sobre a qualidade do ar 19 5.3.1 Exemplo de estudo: Porto 19
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Departamento de Ambiente e Ordenamento
Curso: Licenciatura em Engenharia do Ambiente
Orientadora: Profª Drª Teresa Nunes
Disciplina: Projecto
Estudo da Influência dos Fogos Florestais na
Qualidade do Ar em 2009
Elaborado por:
Daniel Almeida nº40032
Elisabete Martins nº41942
Helena Oliveira nº41925
Ano lectivo 2009/2010
Estudo da influência dos fogos florestais na qualidade do ar em 2009
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Agradecimentos
A realização deste trabalho não seria possível sem o apoio essencial da nossa orientadora
professora Dra. Teresa Nunes, a qual tentou sempre ajudar mostrar e transmitir todo o seu
conhecimento científico nesta matéria. Gostaríamos então de agradecer por tudo isto e pelo clima
de amizade durante as nossas reuniões.
Agradecemos também ás CCDRs Norte e Centro pelo apoio dado através do envio dos dados
de qualidade do ar para as diferentes estações.
Estudo da influência dos fogos florestais na qualidade do ar em 2009
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Resumo
A queima de biomassa vegetativa contribui significativamente para a emissão de gases
poluentes e matéria particulada. Torna-se então importante a quantificação destes poluentes, para
avaliar as consequências na qualidade do ar atmosférico assim como avaliar os impactos na
saúde pública. Uma análise dos dados de Qualidade do Ar através das medições feitas nas
Estações da Rede Nacional constitui um parâmetro essencial para o conhecimento das áreas
afectadas pelos fogos.
As áreas ardidas em 2009, sofreram um aumento relativamente a 2008, embora, quando
comparadas com as áreas ardidas nos restantes anos da última década é dos anos que se
encontram abaixo da média e contabilizando uma área total ardida de 86016 ha. Os distritos mais
afectados pelos incêndios foram Porto, Braga, Vila Real e Guarda.
Neste trabalho foram desenvolvidos dois métodos para o cálculo das estimativas de emissões
de poluentes atmosféricos, o Método 1 recorrendo a valores de três diferentes biomas mais
representativos em Portugal Continental e o Método 2 recorrendo a valores de biomassa por tipo
de ocupação do solo . No primeiro método para o cálculo de emissões de gases com efeito estufa
obteve-se o valor de 4824.3 kton CO2 equivalente, enquanto que no segundo método obteve-se
1955.2 kton CO2 equivalente.
A análise aos dados recolhidos de qualidade do ar, permitiu-nos constatar que os fogos
florestais têm um contributo bastante importante na degradação da qualidade do ar atmosférico.
Os dados de qualidade do ar retirados das estações de monitorização de influência de fundo
permitem uma melhor visualização gráfica do aumento das concentrações de poluentes
provenientes da pluma de fumo derivada do incêndio.
Estudo da influência dos fogos florestais na qualidade do ar em 2009
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1. INTRODUÇÃO 4
2. INFLUÊNCIA DA QUEIMA DE BIOMASSA VEGETATIVA NA QUALIDADE DO AR 2
3. OS INCÊNDIOS 3
3.1. Factores que condicionam os fogos 3
3.1.1. Condições meteorológicas 3
3.1.2. Condições topográficas 3
3.1.3. Combustível 4
3.2. Tipos de Incêndios Florestais 4
3.2.1 Incêndios de Superfície 4
3.2.2 Incêndios de Copa 5
3.2.3 Incêndios Subterrâneos 5
3.3. Fogos controlados 5
4. METODOLOGIA 6
4.1. Inventariado 6
4.2. Quantificação da emissão de carbono 7
4.2.1 Método 1 7
4.2.2 Método 2 8
4.3. Dados das Estações de Qualidade do ar 13
5. RESULTADOS/DISCUSSÃO 14
5.1. Levantamento das áreas ardidas 14
5.2. Estimativa de Emissões 15
5.2.1 Método 1 15
5.2.2 Método 2 17
5.2.3 Método 1 vs Método 2 18
5.3. Avaliação das emissões gasosas de fogos florestais sobre a qualidade do ar 19
5.3.1 Exemplo de estudo: Porto 19
5.3.2 Exemplo de estudo: Guarda 23
5.3.3 Exemplo de estudo: Vila Real 23
6 CONCLUSÕES 23
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 25
Estudo da influência dos fogos florestais na qualidade do ar em 2009
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1. Introdução
É cada vez mais urgente que compreendamos a importância das florestas. Estas, ao longo dos
anos, têm sido extremamente fustigadas por incêndios, o que acontece, tanto a nível nacional,
como a nível mundial. Essa importância deriva principalmente da nossa necessidade em proteger
os recursos naturais e, consequentemente, para que seja possível manter a qualidade de vida no
planeta. Em Portugal a floresta representa cerca de 38% do território nacional e quase um terço
da superfície terrestre do planeta está coberta por floresta.
A análise das áreas ardidas ao longo das duas últimas décadas, quer em termos absolutos,
quer comparando com as dos outros países do sul da Europa, revela que Portugal Continental se
encontra sujeito a um regime de incêndios particularmente severo (EUROPEAN
COMMISSION, 2005) e que mostra tendência para se agravar (Pereira et al., 2002).
O problema dos Incêndios florestais é das catástrofes naturais mais graves em Portugal, tanto
pela sua dimensão, como pela sua enorme frequência e ainda, como se sabe, pelo facto de ser um
enorme perigo para os bens e para as populações. A gravidade desta catástrofe natural deriva
ainda de outros factores, nomeadamente, das condições meteorológicas do dia em que o incêndio
ocorre (direcção e intensidade do vento, humidade relativa do ar, temperatura), podendo essas
mesmas mudar o sentido do incêndio, propagá-lo mais rapidamente ou ainda aumentar a sua
intensidade. Sendo o clima temperado mediterrâneo bastante propício a incêndios, uma vez que,
nos Verões, as temperaturas são geralmente elevadas, superiores em média a 20º, a precipitação
é, normalmente, reduzida, a evaporação é forte e a vegetação é seca, faz com que Portugal seja
um país bastante afectado por este problema.
Assumindo que os fogos florestais são catástrofes naturais estamos a dizer que são
fenómenos da natureza o que nem sempre é verdade. Aliás, a maior parte das vezes os incêndios
ocorrem pela mão do homem (tanto acidentalmente como propositadamente). Por exemplo, nos
EUA estima-se que os seres humanos são responsáveis por cerca de 90% da queima de biomassa
com apenas uma pequena percentagem de incêndios naturais a contribuírem para o montante
total de queima da vegetação (NASA 2001). No entanto, em Portugal no ano de 2009 cerca de
60% dos incêndios ocorreram por acção do Homem em que 32% foram por nigligência e 28%
intencional, estima-se também cerca de 1% de fogos naturais e 39% de origem desconhecida
(Relatório Anual de Incêndios).
Concomitantemente, com a destruição da floresta e ecossistemas, as emissões de poluentes
gasosos e particulados para a atmosfera provocados pela queima de biomassa assume particular
destaque, uma vez que, a queima de biomassa é uma fonte de gases com efeito de estufa tal como
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o dióxido de carbono, o metano e o óxido nitroso, entre outros e ainda porque na escala global, a
queima de biomassa é muito mais ampla e generalizada do que se pensava anteriormente.
(NASA 2007) Além disso, a queima de biomassa é uma fonte de gases quimicamente activos,
incluindo o monóxido de carbono, hidrocarbonetos não metano e óxido nítrico. (Levine 1994)
que afectam os processos fotoquímicos atmosféricos e a qualidade do ar.
A preocupação com estes gases tem vindo a crescer à medida que os seus efeitos se têm
vindo a repercutir no clima do nosso planeta, na sua atmosfera e, consequentemente, em todos os
seres vivos que o habitam. Visto isto têm sido desenvolvidas maneiras de estudar as suas
emissões para, posteriormente, se arranjarem soluções para as controlar de forma a que os seus
1 – B e α da Floresta temperada e Cerrado de Seiler e Crutzen (1980) e Floresta Mediterrânea de Rodriguez Murrilo (1994).
4.2.2 Método 2 A perda anual de carbono em biomassa resultante dos fogos florestais foi estimada do
seguinte modo:
M(C) = Σi Σn Ai Bni αni CF (3)
Onde:
A i– Área ardida na classe de ocupação do solo i (ha ano-1), Bni – Biomassa na componente n
(folhada, arbustos, copa), presente na classe de ocupação i (t dm ha-1), ααααni – Factor de combustão
relativo à componente n da biomassa, na classe de ocupação do solo i, CF – fracção de carbono
em matéria seca, (t C (t dm)-1).
Espécies florestais mais abundantes em Portugal
Em Portugal Continental destacam-se
várias espécies devido à sua abundância no
território nacional, nomeadamente o pinheiro
bravo, o eucalipto, o sobreiro, a azinheira, outras
resinosas, etc. Na figura seguinte é apresentada a
distribuição das principais espécies florestais ao
longo do território português. É visível a
predominância do pinheiro bravo e do eucalipto
na zona norte e centro do país enquanto que mais
a sul se sobressai o sobreiro e a azinheira, sendo
notória também a presença do pinheiro manso.
Figura 1: Distribuição de espécies florestais em Portugal,
(Fonte: “Floresta, muito mais que árvores”, 2009).
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Biomassa presente nos diferentes tipos de ocupação do solo
Portugal tem um clima essencialmente do tipo Temperado Mediterrâneo (Couto 1992),
segundo Joffre e Rambal (2002) as zonas de mato e povoamentos florestais do tipo
Mediterrâneo, apresentam uma enorme variabilidade de biomassa acima do solo. Então, fazer
uma estimativa de biomassa presente nos diferentes tipos de ocupação do solo pode ser uma
tarefa extremamente árdua, essencialmente devido há enorme heterogeneidade dos ecossistemas
e ao carácter dinâmico da vegetação.
Neste trabalho optou-se por dividir a quantificação da biomassa em dois grupos: Florestas
(onde temos os povoamentos florestais) e Matos.
Floresta
A floresta, segundo a UNECE/FAO define-se como formações de vegetação constituídas por
árvores lenhosas tendo uma cobertura da copa maior que 10%, ocupando uma área mínima de
0.5 ha e 20 m largura e ainda um potencial de crescimento no mínimo até 5 m de altura. As áreas
sob florestação e reflorestação, que alcançarão um mínimo de densidade da copa de 10% e um
mínimo de altura de 5 m também estão incluídas nesta definição.
Para o método 1, os diferentes tipos de biomassa considerados na quantificação de emissões
da queima de biomassa vegetativa foram os seguintes: Folhada, Arbustos e Copa das árvores, é
importante ter um conhecimento destes três parâmetros uma vez que, dependendo da sua
intensidade, um fogo pode afectar não só a superfície de um solo de povoamento florestal mas
também as copas das próprias árvores.
Folhada
A folhada pode ser considerada como as folhas, pequenos ramos, flores, os frutos ou ainda os
fragmentos de casca que caem e se vão acumulando formando uma camada à superfície do solo
(Matthews 1997). Uma vez que vão sofrendo decomposição, estes materiais constituem uma
fonte de alimento para o solo já que no processo se vão libertando nutrientes. Formando-se a
“manta morta”, esta pode ser facilmente consumida pelo fogo, devido ao seu baixo teor de
humidade.
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Arbustos
Para além da folhada e das copas das árvores existentes nos povoamentos florestais, existem
também os arbustos, que podem apresentar-se como uma importante fonte de combustível. Um
fogo pode propagar-se facilmente para as copas das árvores se existir uma grande acumulação e
conexão entre estes dois estratos vegetativos.
Copas das árvores
Muitas vezes as copas das árvores não são afectadas agressivamente pelo fogo, devido a
vários factores como a ligação entre os estratos de combustível ou ainda porque a intensidade do
fogo não é suficiente para provocar danos na árvore, porém quando a copa da árvore é afectada
com grande intensidade esta pode ficar demasiado danificada, tendo poucas hipóteses de
sobreviver, uma vez que perdeu grande parte do seu material fotossintético.
Na Tabela seguinte encontram-se os valores bibliográficos de biomassa de folhada, arbustiva
e das copas das árvores consideradas.
Tabela 2:Valores de biomassa arbustiva, folhada e copas das árvores.
Ocupação do solo Biomassa Arbustiva
t dm/ha1 Biomassa Copas
t dm/ha2 Biomassa Folhada
t dm/ha1
Pinheiro Bravo 7.8 78.9 10.0
Eucalipto 5.6 38.6 6.0
Sobreiro 4.7 19.9 7.0 Azinheira 3.3 12.1 7.0
Pinheiro Manso 5.6 79.0 6.5
Castanheiro 7.2 22.8 4.5 Outras folhosas 7.2 22.6 4.5
Outras resinosas 9.3 92.7 7.0
Outros Carvalhos 7.2 22.6 4.5
Floresta mista 8.0 58.8 8.0 Carrasco a) 3.0 12.1 7.0 2-- Tiago Pereira da Silva (ISA), et al., 2006 "Estimativa de Emissões Atmosféricas Originadas por Fogos Rurais em Portugal".
2– PORTUGUESE NATIONAL INVENTORY REPORT ON GREENHOUSE GASES, 1990-2007.
a) Considerou-se que a biomassa do Carrasco igual à biomassa da Azinheira
Matos
Em Portugal Continental a sua vegetação é constituída essencialmente por vegetação rasteira
ou matos e as florestas são denominadas como não naturais visto que há uma intervenção
humana na sua gestão, por outro lado os matos são áreas em que geralmente não há uma
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intervenção humana na sua gestão sendo assim, há um grande acumular de vegetação, carga
combustível necessária para uma fácil propagação do fogo. É neste tipo de vegetação massiva
que resulta grande parte das áreas ardidas em Portugal.
Foi então decidido dividir os Matos em dois tipos de biomassa: Arbustiva e Folhada.
Na quantificação da biomassa de matos consideraram-se os valores que se encontram na
seguinte tabela
Tabela 3: Valores de biomassa correspondentes para Matos.
Ocupação do solo Biomassa Arbustiva (t dm/ha)1 Biomassa Folhada (t dm/ha)1
Matos 14.00 2.9 1 - Tiago Pereira da Silva (ISA), et al., "Estimativa de Emissões Atmosféricas Originadas por Fogos Rurais em Portugal".
Factores de Combustão e fracção de Carbono presente na biomassa
Os factores de combustão podem-se traduzir como sendo a percentagem de biomassa que é
efectivamente consumida quando há um fogo (Palacios-Orueta et al., 2002).
O factor de combustão é um dos parâmetros mais importantes na quantificação de emissões
pelos fogos e este está dependente do tipo de vegetação, clima, tipo de solo, tempo desde o
último fogo, entre outros.
Devido a estas variáveis, torna-se muito difícil a sua determinação, recorrendo-se muitas
vezes a fogos experimentais para estimar estes valores (Botelho et al., 1994, Fernandes et al.,
1998). Porém, um fogo experimental nunca é igual a um fogo normal, onde não há manipulação
humana. Um fogo controlado tende a ser menos severo que um fogo normal, além de que um
fogo experimental é essencialmente direccionado para os combustíveis à superfície (folhada e
arbustos) e não arbóreo.
A fracção de carbono representa a percentagem de carbono em matéria existente nos
diferentes tipos de ocupação do solo. Este é um parâmetro importante na quantificação de
emissão de carbono para a atmosfera a partir da queima de biomassa vegetativa.
A tabela seguinte apresenta os factores de combustão e fracção de carbono usados no cálculo
anual de perdas de carbono devido aos fogos.
Tabela 4: Factores de combustão e teor em carbono considerados para os diferentes tipos de biomassa.
Biomassa Factor de combustão Teor em carbono
Copas 0.04 a) 0.50 c)
Arbustiva 0.80 b) 0.50 c)
Folhada 0.63 b) 0.37 d)
a) A fracção de biomassa afectada pelo fogo foi estimada assumindo os seguintes parâmetros (PNAC 2003):
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50% das árvores na área ardida são afectadas; 10% do total da biomassa das árvores afectadas correspondendo às
partes finas das árvores (galhos e folhas) é consumida; 80% dos materiais finos ardem.
b) Botelho et al.1994 e Fernandes et al. 2000a.Fracção de Carbono
c) IPCC
d) LULUCF GPG
Factores de Emissão
Os factores de emissão, permitem converter a queima de biomassa em emissões de gases e
aerossóis, matéria particulada. Estes geralmente são calculados como a massa de espécie emitida
por quilograma de matéria seca ardida (B. Langmann et al., 2009). Os factores de emissão têm
uma incerteza típica na ordem dos 20-30% para as medições mais frequentes como é o exemplo
do CO (Andreae e Merlet, 2001) mas as incertezas podem ser maiores para os compostos e
ecossistemas que ainda não foram estudados a detalhe como por exemplo o HCHO. Os factores
de emissão podem apresentar uma grande variabilidade para os diferentes ecossistemas e variam
ao longo da estação por causa das condições meteorológicas ou do teor de humidade (Korontzki
et al., 2003). Contudo esta variabilidade ainda não é considerada nos inventários de queima de
biomassa pelos fogos.
Os factores de emissão do CO2, TPM e PM2.5 foram obtidos a partir da média dos factores de
emissão para os diferentes tipos de ecossistema em Andreae e Merlet (2001).
Os factores de emissão usados no cálculo das emissões dos diferentes gases estão na seguinte
tabela.
Tabela 5: Factores de emissão utilizados no cálculo de emissões.