Biomonitoramento da Qualidade do Ar na Ciclovia do Rio ...

Iniciação - Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística Edição Temática em Sustentabilidade Vol. 5 n°. 3 – Dezembro de 2015, São Paulo: Centro Universitário Senac ISSN 2179-474X Portal da revista: http://www1.sp.senac.br/hotsites/blogs/revistainiciacao/ E-mail: [email protected] Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-Não Comercial-SemDerivações 4.0

Internacional

Biomonitoramento da Qualidade do Ar na Ciclovia do Rio Pinheiros em São Paulo

Biomonitoring of the Air Quality in the Bike Path of Pinheiros River in São Paulo

Felipe Arrelaro Campello, Silvia Fazzolari Corrêa

Centro Universitário Senac - Senac

Área de Meio Ambiente- Bacharelado em Engenharia Ambiental

{[email protected], [email protected]}

Resumo. O ar é um dos elementos mais importantes para a sobrevivência na vida terrestre, sua formação se dá por inúmeros compostos presentes em diferentes concentrações. Com as diversas mudanças feitas pelo homem, a concentração de determinadas substâncias vem fazendo com que a qualidade do ar e eventualmente de todo o meio acabe por se deteriorar. Este projeto tem a intenção de analisar a qualidade do ar por meio de espécies vegetais que possuem grande sensibilidade a elementos específicos, para assim verificar se a prática de exercícios físicos na ciclovia do rio Pinheiros pode trazer prejuízos à saúde dos atletas. A colocação de tabaco (Nicotiana tabacum) em três estações da Linha 9 Esmeralda da CPTM, paralela à ciclovia do rio Pinheiros e à Av. nações Unidas (São Paulo) indicou forte presença de ozônio (O3), enquanto não houve resultados conclusivos para a planta coração roxo (Tradescantia pallida).

Palavras-chave: Ar, Monitoramento, Biomonitoramento, Qualidade, Concentração.

Abstract. Air is one of the most important elements for the survival of life in this planet, it’s is made by numerous compounds present in different concentrations. With the many changes made by man, the concentration of certain substances is leading the air quality and all life to eventual deterioration. This project is intended to analyze the air through plant specimens that have great sensitivity to specific elements present in the air, so as to verify that the physical exercise in the Pinheiros river bike path can bring harm to the health of athletes. The placement of tobacco (Nicotiana tabacum) in three stations of Line 9 Esmeralda CPTM, having bike path parallel to the Pinheiros River and the Nações Unidas Avenue (São Paulo), indicated a strong presence of ozone (O3), while there was no conclusive results for the purple heart plant (Tradescantia pallida).

Key words: Air Monitoring, Biomonitoring, Quality, Concentration.

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Iniciação - Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística - Vol. 5 no 3 - Dezembro de 2015 Edição Temática em Sustentabilidade

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1. Introdução

Biomonitoramento é um tipo de avaliação da qualidade ambiental de uma determinada área em certo período de tempo. Sua abordagem depende da questão a ser respondida, o que pode variar de poucos dias a vários anos. Os Bioindicadores podem ser espécies, grupos de espécies ou comunidades biológicas que tem suas funções vitais correlacionadas tão intensamente com determinados fatores ambientais, que podem ser usados para indicar uma mudança e auxiliar na avaliação de uma dada área, relacionando um determinado fator natural com um potencial poluente (PAULA, 2010). Existem dois grandes tipos de bioindicadores: Os bioindicadores sensíveis, que reagem modificando seu comportamento em relação ao comportamento normal. E os bioindicadores acumulativos, sendo aqueles que acumulam influências antrópicas, sem mostrar danos a ponto de serem reconhecidos em um curto espaço de tempo (OBERDAN et. al., 2008). Classificação dos bioindicadores:

Espécies sentinelas – introduzidas para indicar;

Espécies detectoras – ocorrem naturalmente e respondem ao stress de

forma mensurável;

Espécies exploradoras – reagem positivamente ao distúrbio ou agente

estressor;

Espécies acumuladoras – acumulam agentes estressores permitindo

avaliar a bioacumulação;

Espécies para bioensaios – usados na experimentação.

Alguns organismos monitores são utilizados em metodologias que acompanham as condições ambientais e que dão informações necessárias para o controle aplicado da poluição, especialmente da poluição do ar. Como por exemplo a Gramíneae Lolium Multiflorum que é utilizada para avaliar o acúmulo de poluentes como enxofre (RODRIGUES, 2010); o tabaco e o choupo que são empregados na avaliação do efeito do ozônio apresentando necrose foliar no caso de presença do poluente; liquens que são usados na determinação de efeitos fito-tóxicos e acúmulo de poluentes e a couve que é usada para indicar hidrocarbonetos aromáticos (OBERDAN et. al., 2008). A atmosfera terrestre apresenta aproximadamente 500 km de altura e é constituída basicamente de nitrogênio (78%), oxigênio (21%), argônio (0,07%) e dióxido de carbono (0,03%). A população humana está cada vez mais concentrada nos centros urbanos, pelas facilidades e comodidades que as cidades oferecem, mas com o grande aumento de veículos e o número de indústrias cada vez maior, uma maior queima de combustíveis fosseis é feita, contaminando o ar com diversos poluentes (PEDROSO, 2007). Poluente atmosférico é classificado como qualquer forma de matéria ou energia com intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os níveis estabelecidos e que tornem ou possam tornar o ar impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde, inconveniente ao bem estar público, danoso aos materiais, à fauna e à flora ou prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade (CONAMA, 1990). Nos últimos anos é possível se observar que a adesão pela prática de exercícios físicos tem sido cada vez maior, na procura de um melhor condicionamento físico e uma melhor qualidade de vida. Os locais de maior utilização para essas práticas são em geral praças, parques entre outras áreas e que, na maioria das vezes, estão muito próximos a ruas e avenidas, expondo os praticantes a diversos poluentes (SCALO, 2010). Uma pessoa adulta


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necessita em média de 8 litros de ar por minuto (GUARDANI, 2009); se nesse ar há a presença de monóxido de carbono (CO) produzido pelos carros e que tem uma afinidade 250 vezes maior que o oxigênio (O2) com a hemoglobina (Hb), a pessoa acaba por se intoxicar (SCALO, 2010). Além do CO, existem outros tipos de poluentes com efeitos variados como:

Material Particulado

É uma mistura de partículas tanto líquidas como sólidas suspensas no ar; a sua composição e o seu tamanho variam dependendo das fontes de emissão. A parte de menor tamanho deste material particulado pode ser inalada, apresentando uma característica importante que é a de transportar gases adsorvidos em sua superfície até as partes mais profundas das vias aéreas, onde acontecem as trocas de gases no pulmão. Conforme elas vão se depositando no sistema respiratório, estas partículas começam a ser removidas por alguns mecanismos de defesa. O primeiro deles é o espirro, onde as grandes partículas acabam se depositando e são expelidas. A tosse é um mecanismo semelhante que acontece quando há a invasão do além da laringe por partículas. Quando as partículas se depositam na superfície das células do trato respiratório, outro mecanismo de defesa entra em funcionamento: o aparelho muco-ciliar. Este muco é posto para fora do trato respiratório. As partículas que se depositam sobre o muco também são carregadas. Aquelas partículas que atingem as porções mais profundas das vias aéreas são fagocitadas pelos macrófagos alveolares, sendo então removidas via aparelho mucociliar ou sistema linfático (BRAGA et. al., 2011).

Ozônio (O3)

Presente na troposfera é formado por uma série de reações catalisadas pela luz do sol, envolvendo óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos, vindo de fontes de combustão móveis, como os carros, de fontes estacionárias, como indústrias e até mesmo fontes naturais como as árvores. O ozônio é um potente oxidante, citotóxico (provoca lesão das células), que atinge as porções mais distantes das vias aéreas (BRAGA et. al., 2011).

Dióxido de Enxofre (SO2)

Resultado da combustão de combustíveis fósseis, como carvão e petróleo, têm como fontes principais os automóveis e termoelétricas. O SO2 é altamente solúvel em água à 30°C; se inalado por uma pessoa em repouso é absorvido nas vias aéreas superiores. Já se a pessoa estiver praticando uma atividade física isso leva a um aumento da ventilação, com consequente aumento da absorção nas regiões mais profundas do pulmão. Ele pode ser eliminado de dois modos: pela expiração (através das narinas), e pela urina (BRAGA et. al., 2011).

Óxidos de Nitrogênio (NOX)

As principais fontes de óxido nítrico (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2) são os motores dos carros e as usinas termoelétricas; indústrias que utilizam combustíveis fósseis contribuem também, mas em menor escala. O NO2 quando é inalado atinge as porções mais profundas do pulmão por causa da sua baixa solubilidade e é tóxico pelo fato de ser um agente oxidante (BRAGA et. al., 2011).

Hidrocarbonetos (HC)

Os hidrocarbonetos são encontrados em geral no petróleo, no gás natural e no carvão. Pequenas quantidades destas substâncias, sobretudo líquidos, podem entrar nos pulmões e afetá-los diretamente. Entre os líquidos mais espessos, os


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óleos usados em alguns produtos são muito perigosos porque são extremamente irritantes e podem causar uma pneumonia grave por aspiração (MERCK, 2009).

A ciclovia situada na margem esquerda do Rio Pinheiros e bem ao lado da avenida marginal (Av. das Nações Unidas) na cidade de São Paulo e está a menos de 3 metros de distância de uma grande concentração de veículos e, assim sendo, constantemente exposta aos diversos poluentes aqui citados; com isso vê se necessária a análise da qualidade do ar da região para indicar se realmente é seguro a prática de exercícios físicos no local.

Figura 1 – Localização das Estações de Trem Amostradas.

Fonte: GoogleMaps, 2013.

2. Objetivos

Objetivo Geral Este projeto tem como objetivo geral utilizar a sensibilidade que alguns espécimes de plantas possuem para verificar a existência de poluição atmosférica que possa promover efeitos prejudiciais à saúde dos ciclistas ao longo da ciclovia do rio Pinheiros. Objetivos Específicos


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- Levantar bibliografia para determinar as melhores espécies indicadoras para a situação da ciclovia; - Determinar os melhores pontos de amostragem para a obtenção de resultados mais abrangentes e precisos; - Especificar a frequência na qual os espécimes devem ser averiguados; - Monitorar o ar ao longo da ciclovia e discutir resultados; - Aprofundar o conhecimento da técnica; - Apresentar proposta inicial de melhoria para a saúde dos ciclistas, dependendo dos resultados obtidos.

3. Metodologia

A região de estudo é a ciclovia do rio Pinheiros na zona Sul de São Paulo; sua extensão é de 18,8 km, indo da estação Jurubatuba até a estação Cidade Universitária (linha – 9 CPTM); nesta etapa, com a devida permissão do órgão responsável pelas estações (CPTM), o monitoramento foi feito até a estação Granja Julieta, um pouco mais de um terço de toda a ciclovia (7 Km). Este trecho foi dividido em 3 pontos de amostragem com uma distância de cerca de 2 Km entre eles. A qualidade do ar é classificada conforme o “índice de qualidade do ar”. Segundo a CETESB, esse índice indica a quantidade de determinados poluentes e de acordo com essa quantidade o local é classificado de qualidade boa, moderada, ruim, muito ruim ou péssima. Na tabela 1 apresenta-se o índice de qualidade do ar:

Tabela 1- Índice de Qualidade do Ar Qualidade Índice

Fonte: CESTESB, 2013.

Quando a qualidade do ar é classificada como boa, os riscos a saúde são praticamente nulos, já moderada, as pessoas mais sensíveis como crianças e idosos podem apresentar alguns sintomas de doenças respiratórias, no caso de ruim toda a população pode apresentar sintomas como tosse seca, cansaço entre outros, sendo muito ruim os sintomas anteriores se agravam em toda a população e quando classificada como péssima, toda a população pode apresentar sérios riscos de manifestações de doenças respiratórias e cardiovasculares e há o aumento de mortes prematuras em pessoas de grupos sensíveis(CETESB – 2013). Seguindo os dados fornecidos pela estação Santo Amaro da CETESB localizada na Rua Padre José Maria, 355 (estação mais próxima do experimento), medindo os níveis de partículas inaláveis (MP10), monóxido de carbono (CO) e ozônio (O3) os resultados são apresentados na tabela 2 a seguir:


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Tabela – 2 Medições da estação Santo Amaro (2012)

Fonte: CETESB, 2012.

Com base nessas informações tem-se que os principais poluentes são o monóxido de carbono (CO), o material particulado (MP) e o ozônio (O3). Seguindo esse dados, a melhor espécie para a detecção do O3 na atmosfera é o Tabaco (Nicotiana Tabacum), que se exposto ao mesmo apresenta sintomas de necrose foliar; para os outros poluentes foi utilizado o coração roxo ou Tradescantia (Tradescantia sp.) pois é uma espécie com alta sensibilidade aos poluentes antes citados (MONTEIRO – 2007). Forão utilizados quatro indivíduos de cada espécie: um em cada ponto de amostragem e um na câmara de ar como controle. A Nicotiana Tabacum, tabaco (Figura 2), é uma planta herbácea robusta (família das solanáceas) que é originária da América tropical (América do Sul, México e as Índias Ocidentais); hoje é cultivada em todo o mundo como a principal fonte comercial de tabaco, que é fumado ou mastigado. Planta de caule grosso que pode crescer de um a três metros de altura; Suas flores são tubulares, que variam nas cores branco ou creme a rosa e vermelho carmim que crescem em uma grande ramificação, com flores individuais de 3,5 a 5 cm de comprimento. As flores podem ser atraentes e aromáticas. Muitas espécies relacionadas a Nicotiana são cultivadas como plantas ornamentais, mas em cultivo comercial para o fumo, a inflorescência é geralmente cortada antes de totalmente desenvolvida para incentivar um maior crescimento das folhas (BAILEY et. al., 1976). A Trandescantia pallida (Figura 3) comumente conhecida como coração-roxo é uma planta herbácea, suculenta, que varia de 15 a 25 cm de altura, com folhas roxas; suas flores são pequenas (também roxas), pouco vistosas. A planta é pouco tolerante à baixas temperaturas do inverno, e exige poucos cuidados no dia-a-dia. Deve ser cultivada a pleno sol a fim de que a cor das folhas fique acentuada, mas também pode ser deixada em locais com bastante luz indireta. É muito utilizado como forração ou em maciços (LORENZI, 2008).


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Figura 2 - Nicotiana Tabacum.

Fonte: Monteiro, 2007.

Figura 3 - Tradescantia pallida cultivada na estufa do Centro Universitário SENAC.

Durante os levantamentos para a escolha das plantas bioindicadoras, em 18 de setembro de 2012 foi realizada uma entrevista com a Dra. Marisa Domingos, Pesquisadora do Núcleo de Pesquisa em Ecologia do Instituto de Botânica – Secretaria do Meio Ambiente de São Paulo e especialista em Bioindicação. Nesta ocasião, a pesquisadora chamou a atenção para, entre outros pontos, a necessidade do correto cultivo das plantas em ar limpo, sugerindo a construção de uma câmara de ar filtrado. A partir disso, foi desenvolvido o projeto entre outubro e novembro do mesmo ano, de acordo com o número e tamanho de mudas para cultivo, a ser construído em acrílico (Figura 4). Após a comunicação pessoal com um especialista em qualidade do ar, calculou-se a potência da bomba necessária para promover a circulação do ar pelo filtro e câmara, utilizando os seguintes cálculos:


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Onde: V = Velocidade, a = Aceleração, t = tempo; Vaz. = Vazão, V = Velocidade, A = Área.

Esferas de vidro foram utilizadas como meio de suporte na câmara inferior, permitindo maior fluxo e distribuição de ar no sistema. O sistema de filtragem contou com um filtro adsorvente preenchido com carvão ativado. A câmara foi construída entre fevereiro e início de junho, no Laboratório de Design do Centro Universitário Senac, com os materiais necessários providos pelo Setor de Pesquisa.

(1)

(2)

(3)

(4)

(4)


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Figura 4 – Projeto de câmara de ar filtrado

Considerando a necessidade de análise das estruturas de reprodução das plantas, conforme metodologia consagrada para este tipo de trabalho (LIRA et. al., 2008), começou-se a realizar treinamento em cortes histológicos de plantas, sob a orientação de um especialista em botânica. Foi contatado o chefe do Departamento de Meio Ambiente da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos - CPTM, para explicar o projeto e obter as devidas autorizações para a colocação das plantas nas estações de trem escolhidas. Com o acompanhamento de um representante da CPTM, foram realizadas visitas às estações Jurubatuba, Santo Amaro e Granja Julieta, quando o projeto foi apresentado para os responsáveis pelas estações que auxiliaram na escolha dos locais mais adequados para a colocação das plantas. Para a análise da Tradescantia foi utilizada a metodologia descrita por Ma (1981). Após cultivo em local ideal e depois exposta no local a ser analisado, a metodologia mostra que apenas inflorescências jovens devem ser coletadas e imediatamente fixadas em uma solução de ácido acético - álcool (1:3). Após 24 horas de fixação, são transferidos para Etanol 70% e mantidas em ambiente refrigerado (± 6ºC) até o momento da preparação. Para preparar as lâminas, as inflorescências são dissecadas com o auxílio de um bisturi sob um microscópio estéreo, a fim de isolar os botões florais. Uma vez que os botões tenham sido isolados, eles são dispostos por ordem de tamanho e o botão de tamanho médio é preferencialmente selecionado. Este é então transferido para uma lâmina de vidro e dissecado também com o auxílio de bisturi sob um microscópio estéreo, de modo a expor as anteras. Após descartar os fragmentos do botão, as anteras são maceradas usando uma vareta de vidro, e as gotas de aceto carmim (10 %) são adicionadas (Figura, 5). Após a maceração ter sido concluída, a lâmina é aquecida rapidamente no bico de Bunsen. Uma lamela é então colocada e depois pressionada para baixo, com auxílio do dedo e a lâmina é colocada sob um microscópio para identificar se há um número suficiente de tétrades. Após a


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confirmação de que há um número suficiente, a lâmina é considerada apropriada para análise e os outros botões de flores são descartados. Se não houver número suficiente de tétrades, o procedimento é repetido com outro botão, e assim por diante. O resultado esperado quando há poluição, é o aparecimento de micronúcleos fora das células das tétrades. A maior dificuldade na metodologia para Tradescantia é que não se tem garantia de florescimento nos momentos planejados para análise.

Figura 5 - Passo-a-passo do método de preparação utilizando aceto-carmim.

Fonte: Ma, 1981.

Para a análise da Nicotiana Tabacum foi utilizada a metodologia descrita por Sant’Anna (2007): depois de expostas, foram retiradas cinco folhas de cada indivíduo e fotografadas com a câmera a uma distância da 30 cm da folha. Utilizando-se o software CompuEye foram analisadas a superfície de cada folha separada gerando gráficos que mostram a área sadia e a área afetada de cada amostra. De acordo com a metodologia, em um período menor que 20 dias, uma superfície afetada maior que 10% já representa ação do O3. Desta forma foi feita uma média da área afetada em cada ponto de amostragem determinando qual ponto foi o mais afetado. No caso da Nicotiana Tabacum, o que se espera observar é a clorose inicial na presença de poluentes, que pode progredir para necrose foliar de acordo com o tempo de exposição. A frequência do experimento foi de apenas um período de amostragem, durante 17 dias em maio de 2014. Após cultivo em local ideal (Figura 6), foram expostos um indivíduo de Tradescantia e um indivíduo de tabaco em cada ponto de amostragem (Figuras 7, 8 e 9). Todos os pontos de amostragem estiveram a menos de 1 km da marginal Pinheiros e da ciclovia em si.


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Figura 6 - Câmara de Ar Filtrado com espécimes de Tradescantia em seu interior


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Figura 7 Figura 8

Figura 8

Pontos de Amostragem com Espécies no Local – Estações Jurubatuba (1), Sto. Amaro (2) e

Granja Julieta (3)

(1) (2)


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4. Resultados e Discussão

O efeito sobre a Trasdecantia foi analisado utilizando-se, primeiramente, algumas flores coletadas do jardim do SENAC para aprendizado e fixação da metodologia; em seguida, foram analisadas as plantas que estavam na câmara de ar, quando foram tomadas algumas fotos de referência (Figura 10). Entretanto, quando as plantas foram levadas aos locais de amostragem, não ocorreu o florescimento em todo o período e que ficaram expostas, impedindo a análise dos possíveis efeitos sobre esses indivíduos.

Figura 10 – Fotos retiradas das tétrades encontradas nos botões florais de

Trandescantia na câmara de ar filtrado no Senac (Aumento 100x)

Para a Nicotiana Tabacum, após a análise das plantas controle foi obtida uma média de superfície afetada (área total com pontos de clorose) das 5 amostras de 7%; desta forma ficou estabelecido, uma vez que o ar onde estes controles foram cultivados é considerado limpo, que todas as amostras que ultrapassassem esse valor seriam consideradas como “afetadas” e se chegassem a uma média menor ou igual a 7% seriam consideradas como “não-afetadas”. Para a análise da incidência de clorose e necrose, também se levou em consideração o tempo mínimo de exposição de 15 dias. Os resultados gerais para as análises das médias de áreas afetadas nas cinco folhas de cada planta em cada ponto de análise mostram que:

Estação Jurubatuba – Sua média chegou a 10,54%, indicando que a área possui um pequeno indício da presença de ozônio;

Estação Santo Amaro – Sua média chegou a 10,84%, indicando que a área possui indícios da presença de ozônio um pouco acima dos resultados obtidos na estação Jurubatuba;

Estação Granja Julieta – A média da Granja Julieta foi de 15,95%, isso indica que há forte indicio da presença de ozônio no ar da região, sendo a maior de todas as estações, uma vez que para um período tão pequeno não deveria haver nenhuma alteração nas folhas.


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A figura 11 sumariza estes resultados, comparando-os com as análises feitas nas folhas do grupo controle.

Figura 11. Gráfico Comparativo das médias de áreas

afetadas entre os pontos de Amostragem

5. Conclusão

Não foi possível evidenciar a presença de poluentes como material particulado e óxidos de enxofre, pois os indivíduos de Tradescantia não floriram quando ficaram expostos nas estações da Linha 9 Esmeralda da CPTM que foram estudadas. Porém, fica evidenciada a presença de ozônio (O3) nas estações de trem amostradas, e é interessante notar que os efeitos desse poluente sobre as plantas se intensifica à medida que os pontos de amostragem se aproximam da região mais central deste eixo de tráfego: as taxas de O3 são crescentes das estações Jurubatuba (no extremo sul desta linha) para Santo Amaro e finalmente Granja Julieta, mais próxima à região da Chácara Flora e Brooklin. No caso do uso específico da ciclovia, sobretudo por atletas em treinamento, essa questão pode ser preocupante, já que ozônio é um potente oxidante e citotóxico (provoca lesão das células), que atinge as porções mais distantes das vias aéreas. No entanto, as análises foram realizadas em apenas um pequeno período amostral, com poucos indivíduos de cada espécie e apenas três estações de trem. Recomenda-se que o estudo seja continuado para assegurar maior confiabilidade de dados, não apenas nas três estações iniciais, mas em outras ao lado das quais os índices de trânsito na av. das Nações Unidas sejam mais críticos. Outros fatores precisam também ser melhor averiguados, como as concentrações dos poluentes nas diferentes épocas do ano, as plumas de dispersão de poluentes atmosféricos ao longo do canal do rio Pinheiros e o tempo médio de exposição ao ar poluído a que esportistas regulares se sujeitam quando praticam ciclismo naquele local.


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6. Agradecimentos

Agradeço aos professores Indriunas, Saron e Licco, por ajudarem a dar uma base mais sólida para os resultados e também agradeço a CPTM e a Dra. Marisa Domingos pelo tempo e a disposição na realização deste projeto e também ao Leandro Dimitrov por me auxiliar com o projeto.

7. Referências

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Recebido em 07/04/2015 e Aceito em 12/08/2015.

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