Estimativa dos impactes do Fumo resultante de fogo controlado e incêndios 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 combustíveis em incêndios florestais ou fogo controlado produz materiais particulados cuja densidade limitam a visibilidade e produz gases nocivos que agravam situações de doenças respiratórias nos indivíduos mais susceptíveis. Estas pequenas partículas são inaláveis e respiráveis.
As partículas respiráveis em suspensão, derivado do seu ínfimo tamanho, têm um tempo de residência especialmente longo na atmosfera e penetram profundamente nos pulmões. Estas pequenas partículas constituintes do fumo causam ainda a dispersão da luz, reduzindo a visibilidade.

Nos Estados Unidos, devido aos grandes incêndios florestais, foram estabelecidas normas nacionais para a qualidade do ar relativamente aos poluentes considerados perigosos para a saúde pública e para o meio ambiente. Assim foram atribuídos níveis máximos para concentrações no ar de 1 hora, 8 horas e 24 horas dos seguintes poluentes e: dois tipos de Material Particulado fino (PM10 e PM2.5), dióxido de enxofre (SO2), dióxido de azoto (NO2), ozono, monóxido de carbono e chumbo (Tabela 1).

As Partículas Finas ou Inaláveis são classificadas em dois tipos:

PM10 – são aquelas cujo diâmetro aerodinâmico é menor que 10 µm, sendo classificadas como partículas inaláveis grossas (2,5 a 10µm).
PM2.5 – são as partículas inaláveis finas (<2,5µm).

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

Este poluente – Material Particulado Inalável - é o que inspira maior preocupação derivado do fumo dos incêndios florestais ou dos fogos controlados. Estudos realizados nos EUA indicam que 90% das partículas do fumo emitido durante a queima são PM10 e cerca de 90% de PM10 é PM2.5 (Ward e Hardy, 1991). O mais recente estudo sobre os efeitos de partículas na saúde humana indicam que são as partículas finas, especialmente PM2.5, as responsáveis pelos efeitos na saúde, incluindo mortalidade, agravamento de doenças crónicas e pelo aumento do internamento hospitalar (Dockery e outros 1993, EPA , 1996).

Tabela 1 - Quantidade de Emissões de Poluentes na Queima de Combustíveis Florestais

Sendo assim cabe-nos, como técnicos responsáveis pela planificação de fogos controlados e, em matéria de protecção civil, apoiar tecnicamente na decisão no combate aos incêndios florestais e na planificação de emergência para a protecção de bens e vidas, tendo também em consideração com particular preocupação, o impacte dos fumos na saúde pública.
Hoje podemos contar com uma ferramenta muito útil na planificação das queimas e na emergência em incêndios, auxiliando-nos na prevenção, pela aplicação de medidas e acções que minimizem o impacte do fumo no ambiente e na saúde pública. Esta ferramenta digital é o VSmoke-Web é 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 é um simples modelo de dispersão gaussiana do fumo que calcula isolinhas de concentração de fumo de superfície. A saída do modelo representa o pico de concentração horária 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 saúde pública, 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 é perigoso respirar o ar relativamente à quantidade dos vários poluentes, tais como o ozono e pequenas partículas (PM2.5). O fumo de incêndios florestais contém grandes quantidades de pequenas partículas perigosas (0.4 - 0.7 micrómetros de diâmetro). Nas áreas onde o AQI não está determinado, a medição do PM2.5 permite determinar a qualidade do ar. Os níveis do índice AQI ou as concentrações de PM2.5 reflectem o risco que é respirar o ar:

Tabela 2 - Nível de Risco para a Saúde 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 área em causa foi seleccionada uma vez que se encontra numa Zona de Interface Urbano Florestal e sempre que ocorre um incêndio florestal implica uma considerável concentração de meios. No mapa abaixo, podemos observar a área 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 através 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 Combustível: cerca de 41 ton (SI), isto é 45,1 toneladas curtas (Avoirdupois, US) de matos (Ulex europaeus).

Tabela 3 - Estimativa da Carga de Combustível

Emissões PM2.5: Como valores de referência ao nível de emissões de PM2.5 por tonelada (curta) para os matos, utilizamos o valor atribuído a Chaparral, em fogo médio, cujo valor libertado de PM2.5 por tonelada (curta, US) é de 17,3 lbs (libras).

Outras Características:

• Para uma efectividade muito alta, superior 75% (Buckley & Corkish, 1991) o grau de consumo de matos deverá ser entre 80% a 90%, pelo que optaremos por 85%. Para que os resultados sejam satisfatórios, os combustíveis deverão estar secos.
• Tratando-se de uma queima, o método de ignição adoptado será de fogo de cauda, preferencialmente contra declive e contra-vento.
• O vento esperado nesta encosta com exposição Sul, normalmente é de SE ou SW. Pelo que normalmente dada as características do relevo, produzem-se ventos erráticos e ventos de Sul anunciam normalmente instabilidade atmosférica. A velocidade do vento considerada é o intervalo óptimo para a queima (prescrição) nesta região, cerca de 12 km/h.
• A altura da coluna de fumo dependerá da hora da queima e da estabilidade atmosférica, mas neste exemplo vamos tomar como valor de referência os 900 metros.(ver Glossário 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 situações, derivadas da direcção do vento de componente Sul, o impacte do fumo na saúde pública afectará de forma considerável as zonas populacionais.
A queima efectuada com vento SW afectará lugares mais dispersos e rurais, com baixa concentração de população.
Pelo contrário, a queima efectuada com vento SE seria aquela que inspira maiores preocupações, pelo que não se deveria executar, pois o fumo terá um forte impacte na população, correndo sérios riscos para toda a população. É de salientar que dentro do perímetro definido pelas isolinhas de AQI, um Hospital, um Lar de Idosos e um Centro Escolar do Ensino Básico (com cerca de 300 crianças), encontram-se dentro dos níveis de Risco para a Saúde de Muito Mau e Perigoso.
Assim concluímos que devemos de evitar nesta parcela a queima com ventos do quadrante Sul e optarmos antes por acções que reúnam condições 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-resíduos
Slash-corte

Light - Ligeira
Moderate - Moderada
Heavy - Pesada

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

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

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

A Altura da coluna é geralmente mais baixa à noite ou de manhã cedo e mais alta a meio da tarde. Este padrão diário provoca muitas vezes fumo que se concentra nas bacias e vales durante a manhã e que se dispersa posteriormente no ar da tarde.
A altura média da coluna de fumo pela manhã rondará entre os 300 m e para mais de 900 m acima do nível do solo (Holzworth 1972).
A altura máxima da coluna produz-se pela manhã nas zonas costeiras que estão influenciadas pelo ar húmido 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 Instável
Moderately Unstable – Moderadamente Instável
Extremely Unstable – Extremamente Instável

FASE DE COMBUSTÃO (ver tabela 1 de Emissões de Poluentes)
Flaming – arde com intensidade, com chama
Smoldering – fogo latente, arde sem chama
Fire average – fogo médio