Estimativa dos impactes do Fumo resultante de fogo controlado e incĂȘndios florestais

Desenvolvido e postado por: Emanuel de Oliveira SMPC/GTF de Vila Nova de Cerveira Publicado no Blogue dos GTF's do Alto Minho 2...


Desenvolvido e postado por: Emanuel de Oliveira
SMPC/GTF de Vila Nova de Cerveira
Publicado no Blogue dos GTF's do Alto Minho
21/11/2011

O fumo resultante da queima dos combustĂ­veis em incĂȘndios florestais ou fogo controlado produz materiais particulados cuja densidade limitam a visibilidade e produz gases nocivos que agravam situaçÔes de doenças respiratĂłrias nos indivĂ­duos mais susceptĂ­veis. Estas pequenas partĂ­culas sĂŁo inalĂĄveis e respirĂĄveis.
As partĂ­culas respirĂĄveis em suspensĂŁo, derivado do seu Ă­nfimo tamanho, tĂȘm um tempo de residĂȘncia especialmente longo na atmosfera e penetram profundamente nos pulmĂ”es. Estas pequenas partĂ­culas constituintes do fumo causam ainda a dispersĂŁo da luz, reduzindo a visibilidade.

Nos Estados Unidos, devido aos grandes incĂȘndios florestais, foram estabelecidas normas nacionais para a qualidade do ar relativamente aos poluentes considerados perigosos para a saĂșde pĂșblica e para o meio ambiente. Assim foram atribuĂ­dos nĂ­veis mĂĄximos para concentraçÔes no ar de 1 hora, 8 horas e 24 horas dos seguintes poluentes e: dois tipos de Material Particulado fino (PM10 e PM2.5), diĂłxido de enxofre (SO2), diĂłxido de azoto (NO2), ozono, monĂłxido de carbono e chumbo (Tabela 1).

As PartĂ­culas Finas ou InalĂĄveis sĂŁo classificadas em dois tipos:

PM10 – sĂŁo aquelas cujo diĂąmetro aerodinĂąmico Ă© menor que 10 ”m, sendo classificadas como partĂ­culas inalĂĄveis grossas (2,5 a 10”m).
PM2.5 – sĂŁo as partĂ­culas inalĂĄveis finas (<2,5”m).

As partículas finas, devido ao seu ínfimo tamanho, podem atingir os alvéolos pulmonares, jå as partículas ditas grossas ficam retidas na parte superior do sistema respiratório.

Este poluente – Material Particulado InalĂĄvel - Ă© o que inspira maior preocupação derivado do fumo dos incĂȘndios florestais ou dos fogos controlados. Estudos realizados nos EUA indicam que 90% das partĂ­culas do fumo emitido durante a queima sĂŁo PM10 e cerca de 90% de PM10 Ă© PM2.5 (Ward e Hardy, 1991). O mais recente estudo sobre os efeitos de partĂ­culas na saĂșde humana indicam que sĂŁo as partĂ­culas finas, especialmente PM2.5, as responsĂĄveis pelos efeitos na saĂșde, incluindo mortalidade, agravamento de doenças crĂłnicas e pelo aumento do internamento hospitalar (Dockery e outros 1993, EPA , 1996).
Tabela 1 - Quantidade de EmissÔes de Poluentes na Queima de Combustíveis Florestais
Sendo assim cabe-nos, como tĂ©cnicos responsĂĄveis pela planificação de fogos controlados e, em matĂ©ria de protecção civil, apoiar tecnicamente na decisĂŁo no combate aos incĂȘndios florestais e na planificação de emergĂȘncia para a protecção de bens e vidas, tendo tambĂ©m em consideração com particular preocupação, o impacte dos fumos na saĂșde pĂșblica.
Hoje podemos contar com uma ferramenta muito Ăștil na planificação das queimas e na emergĂȘncia em incĂȘndios, auxiliando-nos na prevenção, pela aplicação de medidas e acçÔes que minimizem o impacte do fumo no ambiente e na saĂșde pĂșblica. Esta ferramenta digital Ă© o VSmoke-Web Ă© uma aplicação web baseada no programa VSmoke (Lavdas, 1996), e foi concebida para auxiliar na planificação das queimas prescritas levadas a cabo no sul dos Estados Unidos.

O VSmoke Ă© um simples modelo de dispersĂŁo gaussiana do fumo que calcula isolinhas de concentração de fumo de superfĂ­cie. A saĂ­da do modelo representa o pico de concentração horĂĄria de PM2.5 ou visibilidade (em desenvolvimento). Os valores de contorno e as suas cores correspondem ao PM 2.5 limites para o Índice de Qualidade do Ar (IQA) e reflectem os impactos potenciais para a saĂșde pĂșblica, variando de moderada a perigosos (mais informação sobre o IQA em AIRNow).

Índice da Qualidade do Ar

O Índice de Qualidade do Ar (AQI – Air Quality Index) indica o quanto Ă© perigoso respirar o ar relativamente Ă  quantidade dos vĂĄrios poluentes, tais como o ozono e pequenas partĂ­culas (PM2.5). O fumo de incĂȘndios florestais contĂ©m grandes quantidades de pequenas partĂ­culas perigosas (0.4 - 0.7 micrĂłmetros de diĂąmetro). Nas ĂĄreas onde o AQI nĂŁo estĂĄ determinado, a medição do PM2.5 permite determinar a qualidade do ar. Os nĂ­veis do Ă­ndice AQI ou as concentraçÔes de PM2.5 reflectem o risco que Ă© respirar o ar:
Tabela 2 - NĂ­vel de Risco para a SaĂșde com base no Índice de Qualidade do Ar (AQI)

Ora, vamos tomar agora um exemplo real e ver como funciona esta aplicação gratuita via web. A ĂĄrea em causa foi seleccionada uma vez que se encontra numa Zona de Interface Urbano Florestal e sempre que ocorre um incĂȘndio florestal implica uma considerĂĄvel concentração de meios. No mapa abaixo, podemos observar a ĂĄrea proposta para queima:
Localização da Parcela de Queima no GoogleEarth
A localização da queima pode ser definida clicando no mapa ou inserindo os valores da Latitude e Longitude, obtidos atravĂ©s do GoogleEarth. Atenção que os valores a Latitude e Longitude devem ser inseridos em graus decimais (41.936286°; -8.729300°) ou graus + minutos decimais.

CARACTERÍSTICAS DA PARCELA

Área de Queima: 3 hectares, isto é 7,41 acres
Carga de CombustĂ­vel: cerca de 41 ton (SI), isto Ă© 45,1 toneladas curtas (Avoirdupois, US) de matos (Ulex europaeus).
Tabela 3 - Estimativa da Carga de CombustĂ­vel
EmissĂ”es PM2.5: Como valores de referĂȘncia ao nĂ­vel de emissĂ”es de PM2.5 por tonelada (curta) para os matos, utilizamos o valor atribuĂ­do a Chaparral, em fogo mĂ©dio, cujo valor libertado de PM2.5 por tonelada (curta, US) Ă© de 17,3 lbs (libras).

Outras CaracterĂ­sticas:

  • Para uma efectividade muito alta, superior 75% (Buckley & Corkish, 1991) o grau de consumo de matos deverĂĄ ser entre 80% a 90%, pelo que optaremos por 85%. Para que os resultados sejam satisfatĂłrios, os combustĂ­veis deverĂŁo estar secos.
  • Tratando-se de uma queima, o mĂ©todo de ignição adoptado serĂĄ de fogo de cauda, preferencialmente contra declive e contra-vento.
  • O vento esperado nesta encosta com exposição Sul, normalmente Ă© de SE ou SW. Pelo que normalmente dada as caracterĂ­sticas do relevo, produzem-se ventos errĂĄticos e ventos de Sul anunciam normalmente instabilidade atmosfĂ©rica. A velocidade do vento considerada Ă© o intervalo Ăłptimo para a queima (prescrição) nesta regiĂŁo, cerca de 12 km/h.
  • A altura da coluna de fumo dependerĂĄ da hora da queima e da estabilidade atmosfĂ©rica, mas neste exemplo vamos tomar como valor de referĂȘncia os 900 metros.(ver GlossĂĄrio abaixo)


1. Estimativa do Impacte do Fumo resultante da Queima com Vento de Sudoeste (SW)
1.1 - Vista Geral da Aplicação com os dados (clique para aumentar)
 1.2 - Vista Particular do Impacte do Fumo (clique para aumentar)
2. Estimativa do Impacte do Fumo resultante da Queima com Vento de Sudeste (SE)

2.1 - Vista Geral da Aplicação com os dados (clique para aumentar)
2.2 - Vista Particular do Impacte do Fumo (clique para aumentar)
CONCLUSÕES DO EXERCÍCIO

Em ambas situaçÔes, derivadas da direcção do vento de componente Sul, o impacte do fumo na saĂșde pĂșblica afectarĂĄ de forma considerĂĄvel as zonas populacionais.
A queima efectuada com vento SW afectarå lugares mais dispersos e rurais, com baixa concentração de população.
Pelo contrĂĄrio, a queima efectuada com vento SE seria aquela que inspira maiores preocupaçÔes, pelo que nĂŁo se deveria executar, pois o fumo terĂĄ um forte impacte na população, correndo sĂ©rios riscos para toda a população. É de salientar que dentro do perĂ­metro definido pelas isolinhas de AQI, um Hospital, um Lar de Idosos e um Centro Escolar do Ensino BĂĄsico (com cerca de 300 crianças), encontram-se dentro dos nĂ­veis de Risco para a SaĂșde de Muito Mau e Perigoso.
Assim concluĂ­mos que devemos de evitar nesta parcela a queima com ventos do quadrante Sul e optarmos antes por acçÔes que reĂșnam condiçÔes que minimizem o impacte sobre a população.

GLOSSÁRIO INGLÊS (US)-PORTUGUÊS (PT-PT)

MEDIDAS E CONVERSÕES (http://www.convertworld.com/pt/)
1 hectare = 2.47105 acres
1 kg = 2,2 lbs
1 lb = 0,45 kg
1000 lb = 0.5 ton (toneladas curtas, Avoirdupois, US)
Velocidade do Vento: 1 km/h = 1 mph


MÉTODO DE IGNIÇÃO (campo 2)
Backing/spot – fogo de cauda/fogo por pontos
Aerial/head – fogo de copas/comportamento de cabeça

CARGA DE COMBUSTÍVEL (campo 3)
Grass-erva, pasto
Shrub-arbustos
Litter-resĂ­duos
Slash-corte

Light - Ligeira
Moderate - Moderada
Heavy - Pesada

CONDIÇÕES DE HUMIDADE DO COMBUSTÍVEL (campo 5)
Wet – molhado
Damp -hĂșmido
Dry – seco
Very dry – muito seco

MIXING HEIGHT/ALTURA DA COLUNA DE FUMO (campo 6)

A Altura da Coluna de Fumo (Mixing Height) Ă© a altura da coluna de fumo acima do nĂ­vel do solo, a qual encontra-se relativamente vigorosa.
A baixa altura da coluna significa que os poluentes emitidos ficam retidos junto Ă  superfĂ­cie do solo.
A alta altura da coluna indica uma boa dispersĂŁo dos poluentes libertados pela queima.
A altura da coluna serve também para estimar em que medida o fumo se elevarå e para interpretar as interacçÔes produzidas durante a queima dos combustíveis e o comportamento do fogo.

A Altura da coluna Ă© geralmente mais baixa Ă  noite ou de manhĂŁ cedo e mais alta a meio da tarde. Este padrĂŁo diĂĄrio provoca muitas vezes fumo que se concentra nas bacias e vales durante a manhĂŁ e que se dispersa posteriormente no ar da tarde.
A altura média da coluna de fumo pela manhã rondarå entre os 300 m e para mais de 900 m acima do nível do solo (Holzworth 1972).
A altura mĂĄxima da coluna produz-se pela manhĂŁ nas zonas costeiras que estĂŁo influenciadas pelo ar hĂșmido do mar e pela nebulosidade que inibem o arrefecimento por radiação durante a noite.
Durante a tarde altura média da coluna costuma ser maior do que pela manhã e varia entre menos de 600 m e mais de 1.400 m a partir do nível do solo.

As alturas mais baixas das colunas de fumo produzem-se durante o Inverno e ao longo da costa.
As alturas das colunas de fumo variam consideravelmente entre os locais e de dia para dia, pelo que Ferguson e outros autores (2001) geraram mapas detalhados e estimativas das Alturas das Colunas de Fumo nos Estados Unidos.

CLASSES DE ESTABILIDADE AMOSFÉRICA (campo 6)
Neutral – Neutro
Slightly Unstable – Ligeiramente InstĂĄvel
Moderately Unstable – Moderadamente InstĂĄvel
Extremely Unstable – Extremamente InstĂĄvel

FASE DE COMBUSTÃO (ver tabela 1 de EmissÔes de Poluentes)
Flaming – arde com intensidade, com chama
Smoldering – fogo latente, arde sem chama
Fire average – fogo mĂ©dio

COMMENTS

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Estimativa dos impactes do Fumo resultante de fogo controlado e incĂȘndios florestais
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