Aerossol
Um aerossol é uma mistura de partículas sólidas ou gotículas líquidas muito finas suspensas em um gás, geralmente o ar. Essa suspensão, que inclui tanto as partículas quanto o gás que as mantém dispersas, pode ter origens naturais ou ser resultado de atividades humanas. O tamanho das partículas pode variar bastante, com diâmetros inferiores ou superiores a 10 micrômetros, e seu tempo de permanência no ar depende de fatores como tamanho, densidade e movimento do gás. A compreensão dos aerossóis é crucial, pois eles impactam desde a saúde humana até o clima da Terra.
Pontos-chave
- Aerossol é um sistema de partículas sólidas ou líquidas suspensas em um gás.
- Partículas de aerossol podem ser inaladas, afetando a saúde dependendo de sua composição, tamanho e concentração.
- Aerossóis atmosféricos, como os de origem vulcânica ou poluição, influenciam o clima da Terra.
- A medição de aerossóis pode ser feita diretamente (in situ) ou por sensoriamento remoto.
- O diâmetro aerodinâmico é usado para prever onde as partículas se depositam no sistema respiratório.
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A inalação de aerossóis pode levar ao depósito de partículas no sistema respiratório. Os efeitos na saúde são influenciados pela composição, concentração e tamanho das partículas, além do tempo de exposição. A exposição contínua à poluição por partículas aumenta o risco de doenças cardiorrespiratórias e respiratórias crônicas. Exposições de curta duração podem agravar condições preexistentes, elevando a morbidade e a mortalidade. Eventos históricos de alta poluição, como o Grande Nevoeiro de Londres em 1952, demonstram esses riscos. Além disso, alguns aerossóis podem veicular agentes infecciosos, transmitindo doenças pela inalação.
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Um aerossol é um sistema onde partículas sólidas ou líquidas estão suspensas em um gás, sendo o ar o meio mais comum. Meteorologistas frequentemente se referem a essas partículas como material particulado. Classificações como PM2,5 e PM10 são importantes para estudar a poluição do ar e seus efeitos na saúde. O termo 'aerossol' foi popularizado por Frederick G. Donnan durante a Primeira Guerra Mundial, derivado de 'aerosolum', significando uma nuvem de partículas microscópicas no ar, por analogia com 'hidrossol'. Aerossóis primários são introduzidos diretamente no gás, enquanto os secundários se formam a partir da transformação de gases em partículas.
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Os seres humanos criam aerossóis intencionalmente para diversas finalidades. Existem também diversos dispositivos específicos projetados para a geração controlada de aerossóis, utilizados em diferentes setores e aplicações.
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Aerossóis atmosféricos, como os provenientes de vulcões, poeira de desertos, sal marinho e emissões humanas, impactam o clima da Terra. Partículas vulcânicas podem resfriar o planeta por anos ao dispersar a luz solar. A poeira desértica e os aerossóis de sulfato de origem humana alteram as propriedades das nuvens e o transporte de radiação. Gotículas de água e cristais de gelo em nuvens também se enquadram na definição física de aerossol, embora na meteorologia sejam distinguidos como hidrometeoros.
Efeitos Climáticos e Ambientais
Vulcões liberam gases que, ao reagir na atmosfera, formam partículas de ácido sulfúrico e sulfatos, que podem ser removidos pela chuva. A deposição desses aerossóis pode prejudicar o ambiente e a saúde. Aerossóis interagem com a energia da Terra, afetando o clima. Trilhas de navios, formadas por exaustão, podem modificar nuvens marítimas ao atuar como núcleos de condensação, alterando o tamanho e a refletividade das nuvens.
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A física dos aerossóis estuda o comportamento e as propriedades das partículas em suspensão. Isso inclui a velocidade com que caem (velocidade terminal), como seu tamanho é caracterizado (diâmetro aerodinâmico) e a dinâmica de populações inteiras de partículas.
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A detecção de aerossóis pode ser realizada diretamente no local (in situ) ou à distância (sensoriamento remoto). Técnicas de amostragem seletiva por tamanho são desenvolvidas para identificar onde as partículas se depositam no sistema respiratório, o que é fundamental para avaliar os riscos à saúde.
Observações In Situ
A amostragem gravimétrica coleta partículas em filtros para determinar sua massa. Em ambientes ocupacionais, partículas depositadas nas paredes do dispositivo de amostragem também podem ser incluídas na medição. Existem diversas técnicas disponíveis para medições diretas de aerossóis.
Sensoriamento Remoto
A profundidade óptica de aerossóis (AOD) é uma medida usada para quantificar a extinção da luz solar por aerossóis na atmosfera. Redes como a AERONET da NASA utilizam fotômetros solares para calcular a AOD em diferentes comprimentos de onda. Técnicas de sensoriamento remoto também incluem o uso de radiômetros para inferir a intensidade da radiação solar.
Amostragem Seletiva por Tamanho
O local de deposição das partículas no sistema respiratório (nariz, garganta, pulmões) determina seus efeitos na saúde. Amostradores especiais são desenvolvidos para coletar frações específicas de partículas: inalável (que entra pelo nariz/boca), torácica (que penetra além da laringe) e respirável (que alcança as vias aéreas profundas). Separadores ciclônicos e impactadores são exemplos de equipamentos usados nesses processos.
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Aerossóis podem ser medidos in situ ou por técnicas de sensoriamento remoto, realizadas no solo ou a partir de plataformas aéreas.
Observações in situ
A amostragem gravimétrica recolhe partículas em filtros para determinar a massa coletada. Em amostradores ocupacionais, partículas depositadas nas paredes internas do dispositivo também podem integrar a amostra, e não apenas aquelas retidas no filtro. Algumas técnicas disponíveis para medições in situ são:
Sensoriamento remoto
Uma grandeza usada na observação atmosférica é a profundidade óptica de aerossóis, ou AOD, um número adimensional relacionado à extinção do feixe solar por absorção e espalhamento ao longo da coluna atmosférica. A rede AERONET da NASA calcula a AOD espectral a partir de medições da radiação solar direta feitas com fotômetros solares em diferentes comprimentos de onda. Radiômetros de banda sombreada podem inferir a intensidade do feixe direto por medições sucessivas das componentes global e difusa da radiação solar. Entre as técnicas de sensoriamento remoto estão:
Amostragem seletiva por tamanho
Partículas podem se depositar no nariz, na boca, na faringe e na laringe, na região extratorácica, em partes mais profundas do trato respiratório, da traqueia aos bronquíolos terminais, ou na região alveolar. O local em que as partículas de aerossol se depositam no sistema respiratório determina em grande medida os efeitos da exposição sobre a saúde. Isso levou ao desenvolvimento de amostradores de aerossol que selecionam subconjuntos das partículas capazes de alcançar determinadas partes do sistema respiratório. Entre esses subconjuntos da distribuição de tamanhos, relevantes para a saúde ocupacional, estão as frações inalável, torácica e respirável. A fração capaz de entrar em cada parte do sistema respiratório depende da deposição de partículas nas regiões superiores das vias aéreas. A fração inalável, definida como a fração da massa das partículas presentes no ar que pode entrar pelo nariz ou pela boca, depende da velocidade e da direção do vento e da distribuição de tamanhos por diâmetro aerodinâmico. A fração torácica é a fração da massa das partículas do aerossol ambiente que penetra além da laringe. A fração respirável é a fração da massa das partículas do ar que alcança as vias aéreas não ciliadas, na região de troca gasosa. Para medir a fração respirável, usa-se um pré-coletor em conjunto com um filtro de amostragem. O pré-coletor retém partículas de maneira semelhante à remoção que ocorre nas vias aéreas, enquanto o filtro recolhe as partículas que serão medidas. É comum usar um separador ciclônico como pré-coletor, embora também sejam empregados impactadores, elutriadores horizontais e filtros de membrana de poros grandes.
