Impact of the meteorological variables and of restrictions to urban mobility associated with the COVID-19 pandemic on the concentrations of particulate matter (PM10)

Autores

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v18.07.p5323-5338

Palavras-chave:

Atmospheric pollution, Generalized Additive Model (GAM), SARS-CoV-2, Temporal variability of air pollutants

Resumo

Este estudo investigou a associação de parâmetros meteorológicos e os diferentes períodos de mobilidade urbana relacionados à COVID-19 nas concentrações de MP10 em uma cidade de pequeno porte no Sul do Brasil. O monitoramento do material particulado abrangeu um período de dois anos, de 2019 a 2021, que compreendeu as fases de pré-confinamento, confinamento (“lockdown”) e período de relaxamento das restrições de mobilidade social. Os dados meteorológicos e as concentrações de MP10, monitoradas com um amostrador de grandes volumes (“high vol”) instalado na região central da cidade, foram implementadas em um Modelo Aditivo Generalizado (GAM) como variáveis preditoras das concentrações do poluente monitorado. Os resultados indicaram que a velocidade e a direção do vento não foram significativas na variação das concentrações de MP10. As estações do ano influenciaram significativamente, com maiores concentrações de MP10 no inverno, devido às piores condições de dispersão de poluentes. Durante o período de confinamento social, observou-se uma redução média de 40% nas concentrações de MP10, corroborando a eficácia das restrições de mobilidade na qualidade do ar. O estudo concluiu que, embora a precipitação e a umidade relativa interfiram significativamente nas concentrações de particulado, a mobilidade social e as estações do ano também foram fatores preponderantes na melhoria da qualidade do ar. O trabalho destacou ainda a importância de monitorar a poluição do ar em cidades de pequeno porte (e sem estações de monitoramento de qualidade do ar), onde os impactos de poluentes do ar na saúde pública também podem ser significativos.

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Biografia do Autor

Ana Flávia Scudeler, UTFPR

Possui graduação em TURISMO com ênfase em Empreendedorismo pelo Centro Universitário da Grande Dourados (2006). Pós graduada em Gestão Sustentável do Turismo pela Universidade Estácio de Sá na cidade do Rio de Janeiro (2012). Graduada em Engenharia Ambiental na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Francisco Beltrão.

Elaine Schornobay Lui, UTFPR

Doutorado e Mestrado em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos (USP), graduação em Engenharia Ambiental pela Universidade Estadual do Centro Oeste do Paraná (UNICENTRO). Tem experiência na área Hidráulica e Saneamento e atua em pesquisas de Controle Ambiental, principalmente no estudo de emissões atmosféricas e qualidade de ambientes internos. Atualmente atua como docente da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) campus Toledo.

Davi Zacarias de Souza, UTFPR

Graduado em Ciências, Hab. Química - Bacharel e Licenciatura - Faculdades Oswaldo Cruz (1993); Mestre (2006) e Doutor (2011) em Ciências (IPEN/USP). Atua no Magistério Superior como professor efetivo de cargo e docente permanente do PPG Mestrado Acadêmico em Engenharia Ambiental (PPGEA) da UTFPR-Francisco Beltrão, foi coordenador da proposta APCN (2014-2016) e do programa entre 2016 - 2018. Supervisor do Laboratório Multiusuário LabAna/UTFPR-FB (desde 2019). Desenvolve pesquisa na linha de Análise Ambiental do PPGEA sobre ar e solo. Possui experiência em Química Analítica, com ênfase em Química Ambiental, especialmente nos seguintes temas: poluição atmosférica, material particulado, biomarcadores. Técnicas trabalhadas: CG/DIC, CG/EM, CLAE, CI. Estágio doutoral no "ILMATIETEEN LAITOS" (Instituto de Meteorologia da Finlândia), Helsinki, Fi, 2009. Técnicas estudadas: cromatografia de íons ICS2000 e ICS3000-MS, e analisador de carbono orgânico e elementar (OC/EC - Sunset Laboratory Inc).

Kelly Geronazzo Martins, UNICENTRO

Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Paraná (2001), mestrado em Ciências do Solo pela Universidade Federal do Paraná (2004) e doutorado em Engenharia Florestal, área de concentração: Conservação da Natureza, pela Universidade Federal do Paraná (2012). Atualmente é professora da Universidade Estadual do Centro-Oeste, lotada no departamento de Engenharia Ambiental. E do programa de pós-graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental UNICENTRO/UEPG. Tem experiência na área de Ecologia teórica e aplicada.

Referências

Al-Jallad, F., Katheeri, E., Omar, M., 2013. Levels of Particulate Matter in Western UAE Desert and factors affecting their distribution. In: International Conference on Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution, 21th. Longhurst, JWS, Brebbia CA, eds, WIT Press.

Ard, K., Thomas, J., Bullock, C., 2024. Toxic air pollution and cognitive decline: Untangling particulate matter. Health & Place 89, 103330. https://doi.org/10.1016/j.healthplace.2024.103330

Barmpadimos, I., Hueglin, C., Keller, J., Henne, S., Prévôt, A.S.H., 2011. Influence of meteorology on PM10 trends and variability in Switzerland from 1991 to 2008. Atmospheric Chemistry and Physics 11, 1813-1835. https://www.10.5194/acp-11-1813-2011

Bodor, K., Szép, R., Bodor, Z., 2022. The human health risk assessment of particulate air pollution (PM2.5 and PM10) in Romania. Toxicology Reports 09, 556-562. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2022.03.022

CETESB. Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. Qualidade do ar no Estado de São Paulo, 2016. São Paulo (SP): CETESB, 2017. 198p. [in Portuguese]

Chen Z., Chen, D., Zhao, C., Kwan, M., Cai, J., Zhuang, Y., Zhao, B., Wang, X., Chen, B., Yang, J., Li, R., He, B., Gao, B., Wang, K., Xu, B., 2020. Influence of meteorological conditions on PM2.5 concentrations across China: A review of methodology and mechanism. Environment International 139, 105558. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105558

CFR. Code of Federal Regulations, 2024. Title 40 - Protection of Environment. Chapter I - Environmental Protection Agency. Subchapter C - Air Programs. Available at https://www.ecfr.gov/current/title-40/chapter-I/subchapter-C/part-58#58.3. Accessed 11 Dec. 2024.

CONAMA. Conselho Nacional do Meio Ambiente, 2024. Ministério do Meio Ambiente e Mudança do Clima, Brasil. Resolução n. 506, de 05 de julho – Estabelece padrões nacionais de qualidade do ar e fornece diretrizes para sua aplicação. 5p. [in Portuguese]

Costa, L.G., Cole, T.B., Dao, K., Chang, Y.-C., Coburn, J., Garrick, J.M., 2020. Effects of air pollution on the nervous system and its possible role in neurodevelopmental and neurodegenerative disorders. Pharmacology & Therapeutics 210, 107523. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2020.107523

Elminir, H.K., 2005. Dependence of urban air pollutants on meteorology. Science of The Total Environment 350, 225-237. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.01.043

Filonchyk, M., Hurynovich, V., Yan, H., 2021. Impact of Covid-19 lockdown on air quality in the Poland, Eastern Europe. Environmental Research 198, 110454. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110454.

Gao, B., Ouyang, W., Cheng, H., Xu, Y., Lin, C., Chen, J., 2019. Interactions between rainfall and fine particulate matter investigated by simultaneous chemical composition measurements in downtown Beijing. Atmospheric Environment 218, 117000. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.117000

Giaccherini, M., Kopinska, J., Palma, A., 2021. When particulate matter strikes cities: Social disparities and health costs of air pollution. Journal of Health Economics 78, 102478. https://doi.org/10.1016/j.jhealeco.2021.102478

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Censo Agropecuário 2017 - Resultados definitivos. Available at https://cidades.ibge.gov.br/brasil/pr/francisco-beltrao/pesquisa/24/76693. Accessed 30 Nov. 2023. [in Portuguese].

IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, 2022. Frota de veículos (Ministério da Infraestrutura, Secretaria Nacional de Trânsito). Available at https://cidades.ibge.gov.br/brasil/pr/francisco-beltrao/pesquisa/22/28120?indicador=28122. Accessed 01 Dec. 2023 [in Portuguese]

Kanniah, K.D., Zaman, N.A.F.K., Kaskaoutis, D.G., Latif, M.T., 2020. COVID-19's impact on the atmospheric environment in the Southeast Asia region. Science of The Total Environment 736, 139658. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139658.

Liu, X., Niu, J., Wang, Z., Pan, X., Su, F., Yao, D., Zhu, M., Yan, J., Yan, J., Yao, G., 2023. A comprehensive investigation of PM2.5 in the Huaihe River Basin, China: Separating the contributions from meteorology and emission reductions. Atmospheric Pollution Research 14, 101647. https://doi.org/10.1016/j.apr.2023.101647

Luan, T., Guo, X., Zhang, T., Guo, L., 2019. Below-Cloud Aerosol Scavenging by Different-Intensity Rains in Beijing City. Journal of Meteorological Research 33, 126-137. https://doi.org/10.1007/s13351-019-8079-0

Mahato, S., Pal, S., Ghosh, K.G., 2020. Effect of lockdown amid COVID-19 pandemic on air quality of the megacity Delhi, India. Science of The Total Environment 730, 139086. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139086

Maleki, M., Anvari, E., Hopke, P.K., Noorimotlagh, Z., Mirzaee, S.A., 2021. An updated systematic review on the association between atmospheric particulate matter pollution and prevalence of SARS-CoV-2. Environmental Research 195, 110898. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.110898

Martins, E.H., de Souza Eicardi, M., Nogarotto, D.C., Pozza, S.A., 2024. Health and economic benefits of lowering particulate matter (PM) levels: scenarios for a Southern Brazilian metropolis. Aerosol Science and Engineering 9, 1-12. https://doi.org/10.1007/s41810-024-00239-3

McMullen, N., Annesi-Maesano, I., Renard, J.-B., 2021. Impact of rain precipitation on urban atmospheric particle matter measured at three locations in France between 2013 and 2019. Atmosphere 12, 769. https://doi.org/10.3390/atmos12060769

Millán-Martínez, M., Sánchez-Rodas, D., de la Campa, A.M.S., de la Rosa. J., 2022. Impact of the SARS-CoV-2 lockdown measures in Southern Spain on PM10 trace element and gaseous pollutant concentrations, Chemosphere 303, 134853. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134853

NCHM. National Center for Hydrology, 2024. Weather and Climate Services Division, Rainfall classification: Intensity of Rainfall in 24 Hours. Available at https://www.nchm.gov.bt/attachment/ckfinder/userfiles/files/Rainfall%20intensity%20classification.pdf. Accessed 27 Mar. 2025.

NWS. National Weather Service, 2024. Beaufort Wind Scale. Available at https://www.weather.gov/mfl/beaufort. Accessed 27 Mar. 2025.

Odo, D.B., Yang, I.A., Dey, S., Hammer, M.S., Van Donkelaar, A., Martin, R.V., Dong, G.-H., Yang, B.-Y., Hystad, P., Knibbs, L.D., 2023. A cross-sectional analysis of long-term exposure to ambient air pollution and cognitive development in children aged 3-4 years living in 12 low- and middle-income countries. Environmental Pollution 318, 120916. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120916

Ouyang, W., Guo, B., Cai, G., Li, Q., Han, S., Liu, B., Liu, X., 2015. The washing effect of precipitation on particulate matter and the pollution dynamics of rainwater in downtown Beijing. Science of The Total Environment 505, 306-314. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.09.062

PMFB. Prefeitura Municipal de Francisco Beltrão, 2023. Plano Diretor, Francisco Beltrão Aspectos físicos e políticos (2013 – 2023). Available at https://franciscobeltrao.pr.gov.br/secretarias/obras-e-urbanismo/aspectos-fisicos-e-politicos. Accessed 03 Dec. 2023. [in Portuguese]

PMFB. Prefeitura Municipal de Francisco Beltrão, 2017. Revisão – Plano Diretor, Francisco Beltrão. Cap. 5 - Aspectos sócio-econômicos. Available at https://franciscobeltrao.pr.gov.br/wp-content/uploads/2019/01/PDM-2017-V1-5-SÓCIO-ECONÔMICOS-Final.pdf. Accessed 06 Dec. 2023. [in Portuguese]

Quérel, A., Lemaitre, P., Monier, M., Porcheron, E., Flossmann, A.I., Hervo, M., 2014. An experiment to measure raindrop collection efficiencies: influence of rear capture. Atmospheric Measurement Techniques 07, 1321-1330. https://doi.org/10.5194/amt-7-1321-2014

Roldán-Henao, N., Hoyos, C.D., Herrera-Mejía, L., Isaza, A., 2020. An investigation of the precipitation net effect on the particulate matter concentration in a narrow valley: role of lower-troposphere stability. Journal of Applied Meteorology and Climatology 59, 401-426. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-18-0313.1

Samoli, E., Peng, R., Ramsay, T., Pipikou, M., Touloumi, G., Dominici, F., Burnett, R., Cohen, A., Krewski, D., Samet, J., Katsouyanni, K., 2008. Acute effects of ambient particulate matter on mortality in Europe and North America: results from the APHENA study. Environmental Health Perspectives 116, 1480-86. https://doi.org/10.1289/ehp.113

Saqer, R., Issa, S., Saleous, N., 2024. Spatio-temporal characterization of PM10 concentration across Abu Dhabi Emirate (UAE). Heliyon 10, e32812. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e32812

Scapini, V., Torres, S., Rubilar-Torrealba, R., 2023. Meteorological, PM2.5 and PM10 factors on SARS-COV-2 transmission: the case of southern regions in Chile. Environmental Pollution 322, 120961. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120961

Silver, B., He, X., Arnold, S.R., Spracklen, D.V., 2020. The impact of COVID-19 control measures on air quality in China. Environmental Research Letters 15, 084021. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aba3a2

Tian, X., Cui, K., Sheu, H.-L., Hsieh, Y.-K., Yu, F., 2021. Effects of Rain and Snow on the Air Quality Index, PM2.5 Levels, and Dry Deposition Flux of PCDD/Fs. Aerosol and Air Quality Research 21, 210158. https://doi.org/10.4209/aaqr.210158

Unal, Y.S., Toros, H., Deniz, A., Incecik, S., 2011. Influence of meteorological factors and emission sources on spatial and temporal variations of PM10 concentrations in Istanbul metropolitan área. Atmospheric Environment 45, 5504-5513. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2011.06.039

USEPA. Environmental Protection Agency, 2011. Chapter I - Appendix J to Part 50 - Reference Method for the Determination of Particulate Matter as PM10 in the Atmosphere, Code of Federal Regulations (USA).

USEPA. Environmental Protection Agency, 2012. Chapter I - Appendix B to Part 50 - Reference Method for the Determination of Suspended Particulate Matter in the Atmosphere (High-Volume Method), Code of Federal Regulations (USA).

USEPA. Environment Protection Agency, 2023. Learn about how mobile source pollution affects your health. Last modified: May 18th. Disponível em: https://epa.gov/mobile-source-pollution/forms/contact-us-about-mobile-source-pollution. Accessed 09 Jun. 2023.

Wang, Y., He, L., 2020. Effect of rainfall intensity on PM10 and PM2.5 scavenging in Guangzhou at night. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 450, 012075. Xi’an, China.

WHO. World Health Organization, 2021. Global air quality guidelines. Particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Bonn, Germany.

WHO. World Health Organization, 2013. Health effects of particulate matter. Regional Office for Europe of the World Health Organization, Copenhagen.

Wood, S.N., 2017. Generalized Additive Models: An Introduction with R. 2nd ed. New York, Chapman and Hall/CRC.

Yang, Q., Yuan, Q., Li, T., Shen, H., Zhang, L., 2017. The relationships between PM2.5 and meteorological factors in China: seasonal and regional variations. International Journal of Environmental Research and Public Health 14, 1510. https://doi.org/10.3390/ijerph14121510

Zender-Świercz, E., Galiszewska, B., Telejko, M. Starzomska, M., 2024. The effect of temperature and humidity of air on the concentration of particulate matter - PM2.5 and PM10, Atmospheric Research 312, 107733. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2024.107733

Zhang, F., Cheng, H., Wang, Z., Lv, X., Zhu, Z., Zhang, G., Wang, X., 2014. Fine particles (PM2.5) at a CAWNET background site in Central China: Chemical compositions, seasonal variations and regional pollution events. Atmospheric Environment 86, 193-202. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.12.008

Zhao, X., Yu, X., Wang, Y., Fan, C., 2016. Economic evaluation of health losses from air pollution in Beijing, China. Environmental Science and Pollution Research 23, 11716-11728. https://doi.org/10.1007/s11356-016-6270-8

Zhao, Q., 2025. Particulate matter, socioeconomic status, and cognitive function among older adults in China. Archives of Gerontology and Geriatrics 131, 105756. https://doi.org/10.1016/j.archger.2025.105756

Zhou, Y., Yue, Y., Bai, Y., Zhang, L., 2020. Effects of Rainfall on PM2.5 and PM10 in the Middle Reaches of the Yangtze River. Advances in Meteorology 20, ID 2398146. https://doi.org/10.1155/2020/2398146

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Publicado

2025-12-29

Como Citar

Scudeler, A. F., Lui, E. S., de Souza, D. Z., Martins, K. G., & Nagel Schirmer, W. (2025). Impact of the meteorological variables and of restrictions to urban mobility associated with the COVID-19 pandemic on the concentrations of particulate matter (PM10). Revista Brasileira De Geografia Física, 18(07), 5323–5338. https://doi.org/10.26848/rbgf.v18.07.p5323-5338

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