Análise temporal da concentração de poluentes atmosféricos e violações dos padrões de qualidade do ar no Brasil

Abstract

A ocorrência simultânea de violações dos padrões de qualidade do ar em diferentes estações de monitoramento pode ser reflexo de padrões comuns de emissões e influências sazonais diretas. Dessa forma, a investigação dos dados disponíveis através de métodos estatísticos de avaliação de tendências e sazonalidades das concentrações de poluentes e da análise da sincronicidade das violações desses poluentes ainda é pouco explorada no escopo nacional. O presente trabalho objetiva avaliar a sincronicidade e a variabilidade espaço temporal das concentrações de poluentes na rede de monitoramento do Brasil. Utilizando dados organizados e oferecidos pelo Instituto de Energia e Meio Ambiente (IEMA), o estudo analisa as tendências temporais das concentrações de MP2,5, MP10, O3, NO2, CO e SO2 por meio do teste de Mann-Kendall, examina a sazonalidade dessas concentrações, quantificando-a com o Índice de Sazonalidade de Markham (MSI) e em seguida avalia as excedências dos padrões de qualidade do ar estabelecidos na CONAMA 506/2024 e investiga a sincronicidade das violações através de uma metodologia adaptada de estudos de eventos hidrológicos extremos. Os resultados obtidos revelaram padrões espaciais distintos: enquanto São Paulo e Rio de Janeiro apresentaram tendências de redução para MP2,5 e MP10, Bahia e Paraná registraram aumentos para esses poluentes. Identificou-se forte sazonalidade com altas de inverno, de junho a setembro, com picos claros acima das médias anuais para MP10 na região Sudeste. A análise de sincronicidade expôs clusters regionais extensos, com violações de CO em sincronia em raios de até 500 km no estado do Espírito Santo e 400 km em Minas Gerais, já O3 atingiu 468 km na Bahia. Quanto aos níveis observados de poluentes em comparação com os padrões intermediários e final da legislação, MP2,5 demonstra perspectiva de futuro crítica, com 80% das medições excedendo o padrão final da CONAMA 506/2024, exigindo ações céleres de redução de emissões.

The simultaneous occurrence of air quality standard violations at different monitoring stations may reflect common emission patterns and direct seasonal influences. However, the investigation of available data through statistical methods to assess trends and seasonality of pollutant concentrations, as well as the analysis of the synchronicity of these violations, remains little explored at the national level. This study aims to evaluate the synchronicity and spatio temporal variability of pollutant concentrations within Brazil's monitoring network. Using data organized and provided by the Institute of Energy and Environment (IEMA), the study analyzes temporal trends of PM2.5, PM10, O3, NO2, CO, and SO2 concentrations through the Mann Kendall test, examines the seasonality of these concentrations quantified by the Markham Seasonality Index (MSI), and then evaluates exceedances of the air quality standards established in CONAMA 506/2024, investigating the synchronicity of violations through a methodology adapted from studies of extreme hydrological events. The results revealed distinct spatial patterns: while São Paulo and Rio de Janeiro showed decreasing trends for PM2.5 and PM10, Bahia and Paraná registered increases for these pollutants. Strong seasonality was observed, with winter highs from June to September and clear peaks above annual averages for PM10 in the Southeast region. The synchronicity analysis revealed extensive regional clusters, with CO violations occurring in synchrony within radii of up to 500 km in Espírito Santo and 400 km in Minas Gerais, while O3 reached 468 km in Bahia. Regarding observed pollutant levels compared to the intermediate and final standards of the legislation, PM2.5 shows a critical outlook, with 80% of measurements exceeding the final standard of CONAMA 506/2024, highlighting the need for prompt emission reduction actions.