Modelagem espacial da exposição humana às fontes de poluição do ar no Distrito Federal : o uso e ocupação do solo como variável preditora

• Main Author: Réquia Júnior, Weeberb João
• Other Authors: Koutrakis, Petros
• Language: Portuguese
• Published: 2016
• Subjects: Saúde; Sistema cardiopulmonar - doenças; Poluição; Solos - uso; Modelagem espacial
• Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/20255; http://dx.doi.org/10.26512/2015.11.T.20255

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2015. === Submitted by Fernanda Percia França ([e-mail]) on 2016-02-18T13:51:15Z No. of bitstreams: 1 2015_WeeberbJoãoRéquiaJúnior.pdf: 19180261 bytes, checksum: 82023acca7386484a0fec4ce3e65a1bd (MD5) === Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline([e-mail]) on 2016-05-16T11:53:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_WeeberbJoãoRéquiaJúnior.pdf: 19180261 bytes, checksum: 82023acca7386484a0fec4ce3e65a1bd (MD5) === Made available in DSpace on 2016-05-16T11:53:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_WeeberbJoãoRéquiaJúnior.pdf: 19180261 bytes, checksum: 82023acca7386484a0fec4ce3e65a1bd (MD5) === As fontes de poluição do ar são associadas com efeitos adversos na saúde humana. A ocorrência de doenças relacionadas ao sistema cardiorrespiratório é exemplo de um indicador da exposição que as pessoas estão sujeitas quando estão em contato com as fontes de poluição atmosférica. A medição dessa exposição é usada como ferramenta colaborativa para o processo de controle e gestão das fontes, que visam, principalmente, a promoção da qualidade de vida para a população. Dentre os métodos de mensuração (estações de monitoramento, sensoriamento remoto, modelos em uso do solo, biomonitoramento, equipamentos portáteis), o desafio consiste no equilíbrio entre a finalidade da mensuração e o custo econômico envolvido. Diante desse desafio operacional e econômico, a grande maioria dos centros urbanos ainda carecem de um sistema eficiente para mensuramento da exposição humana à poluição do ar, por exemplo, o Distrito Federal (DF). O método que representa os modelos com variáveis relacionadas ao uso e ocupação do solo é proeminente para os desafios encontrados em centros urbanos como o DF, e até mesmo para áreas que já possuem um monitoramento consolidado e eficiente. No entanto, os modelos em uso do solo ainda estão em processo inicial de pesquisa, gerando assim uma necessidade de aperfeiçoamento. Por exemplo, ainda pouco se sabe sobre a relação espacial entre o uso do solo, as fontes de poluição do ar e a saúde humana. Portanto, a presente pesquisa testou a hipótese de que a exposição da população do DF às fontes de emissões de poluentes do ar pode ser estimada por meio da classificação e mensuração do uso e ocupação do solo. Considerou-se como uso do solo neste trabalho três categorias: o relacionado com o tráfego de veículos, os demais tipos de uso e o uso relacionado com as tipologias urbanas – Tipos de Estruturas Urbanas (UST). Esta pesquisa teve sete objetivos específicos: 1) estimar as emissões das vias de tráfego; 2) construir um banco de dados geográficos para os dados de saúde; 3) avaliar a relação entre saúde e emissões decorrentes das vias de tráfego; 4) avaliar os padrões de distribuição espacial da ocorrência de doenças cardiorrespiratórias; 5) identificar as áreas prioritárias para mensuração da exposição humana às fontes de poluição atmosférica; 6) estimar o risco da ocorrência de doenças cardiorrespiratórias com base no uso e ocupação do solo; e 7) avaliar a relação entre UST e o risco de doenças cardiorrespiratórias. Os métodos utilizados são resumidos em: Bottom-up para o cálculo de emissões veiculares; Modelagem em Sistemas de Informações Geográficas (SIG) para criação de um banco de dados; Análise geoestatística com Global Moran’s I, Getis-Ord General G, semivariogramas e k-function; Analytic Hierarchy Process (AHP) para tomada de decisão em julgamento de valores, e; Regressão espacial do tipo Ordinary Least Square (OLS) e quantile regression para análise da relação entre fontes de poluição e saúde humana. Os resultados deste trabalho podem ser sintetizados em: Os veículos leves apresentam um comportamento espacial diferenciado nas emissões de poluentes; A ocorrência de doenças do sistema cardiorrespiratório possui um padrão espacial do tipo agrupado; O sistema atual de monitoramento no DF operado pelo governo (estações fixas) não monitora áreas que possuem nível de prioridade altíssimo; o número de veículos leves foi associado com o risco de ocorrência de internações por doenças cardiorrespiratórias (risco= 6 internações; 95% IC: 2,6; 14,6); Observou-se que um aumento de 2.500m de rodovias foi associado com um aumento de 46% no risco de doenças cardiorrespiratórias; Um aumento de 6.000 m de ruas e avenidas esteve associado com um aumento de 51% do risco de doenças cardiorrespiratórias; Um aumento de 1 km2 de áreas verdes intraurbana esteve associado com menos 2 internações por doenças cardiorrespiratórias; As pessoas que vivem ≤ 500 m dos pontos mais próximos de incêndios florestais possuem mais chances de terem doenças do sistema cardiorrespiratório que as pessoas que vivem > 500 m; As áreas residenciais com UST que possuem característica de prédios baixos (até 5 andares) foram associadas com um aumento significante na ocorrência de internações; As áreas residenciais com UST que possuem característica de prédios altos (até 34 andares) e as áreas rurais com UST que possuem característica de baixa densidade foram associadas com o decréscimo no risco de internações; As áreas com UST que possuem característica de áreas em urbanização, prédios públicos e áreas mistas entre residências e comércio foram associadas com um aumento no risco de internações por doenças cardiorrespiratórias. Por fim, com intuito de facilitar o acesso às descobertas desta tese, todos os resultados com formatos espaciais foram disponibilizados em uma plataforma GISWEB. Os resultados deste trabalho contribuem de forma prática e aplicada como ferramenta de apoio para a implantação de políticas que visam o planejamento e gestão da ocupação urbana, do meio ambiente e da saúde pública. Especificamente no DF, esta pesquisa pode contribuir diretamente para minimizar os desafios enfrentados pela região, quanto ao monitoramento da exposição humana às fontes de poluição (que é precário no DF), quanto ao crescimento acelerado da área urbana (em torno de 30% nos últimos 15 anos), quanto ao elevado número de veículos automotores (uma taxa de 0,6 veículos por habitante) e quanto ao alto número de pessoas que apresentaram doenças do sistema cardiorrespiratório (400 mil pessoas internadas e 15 mil óbitos nos últimos 5 anos). === Air pollution sources are associated with harmful effects on human health. Cardiorespiratory diseases occurrence are indicators of human exposure to air pollutants. The measurement of this exposure is used as collaborative toll for sources control and management in order to promote quality of life to population. Among the methods for measurement (monitoring station, remote sensing, land use models, biomonitoring, portables devices), the challenge is related to the equilibrium between the aim of the measurement and the cost. Faced with this operational and economic challenge, most of the urban centers still have a gap to measure human exposure to air pollution, for example, the Federal District (FD). The method which represents the land use models is prominent for the challenges in urban areas as the FD, and also for urban areas which already have a monitoring system consolidated. However, the land use models are in initial process of research, which need more development. For instance, it is still unclear the understanding of the spatial relationship between land use, air pollution sources and human health. Therefore, this research tested the hypothesis that in the FD human exposure to air pollution sources can be estimated by classification and measurement of land use. It was considered as land use in this study three categories: vehicular traffic, conventional land use, and land use related to urban typology – Urban Structure Types (UST). It was addressed seven specific objectives in this research: 1) to estimate emissions from the roads; 2) to create a geodatabase for health data; 3) to assess the relationship between health and vehicle emissions; 4) to evaluate spatial patterns of cardiorespiratory diseases; 5) to identify high-priority areas to measure human exposures to air pollution sources; 6) to estimate the cardiorespiratory disease risk related to land use; and 7) to evaluate the relationship between UST and cardiorespiratory diseases risk. The methods are as follows: bottom-up to calculate vehicular emissions; Modeling in Geographic Information System (GIS) for geodatabase creation; Geostatistical analysis with Global Moran’s I, Getis-Ord General G, semivariogram analysis and k-function; Analytic Hierarchy Process (AHP) for decision making and values judgment, and; Ordinary Least Square regression (OLS) and quantile regression for assessment of the relationship between sources and human health. The findings are as follows: the light vehicles presented a different (cluster) spatial patters of air pollution emissions; Spatial patterns of cardiorespiratory diseases are clustered; There are no air pollution monitoring stations in areas which were identified with high priorities levels to measure human exposures; the number of light vehicles was associated with hospital admissions risk (risk = 6 admissions; 95% CI: 2.6; 14.6); A 2,500 m increase in highways was associated with a 46% increase in cardiorespiratory diseases; A 6,000 m increase in streets and avenues was associated with a 51% increase in cardiorespiratory diseases. A 1km2 increase in green areas intra urban was associated with less 2 hospital admissions. Individuals who live ≤500 m from the nearest point of wildfire are more likely to have cardiorespiratory diseases than those living >500 m. Residential areas with UST - low buildings (up to 5 floors) were associated with increases in hospital admissions risk. Residential areas with UST – high buildings (up to 34 floors) and rural areas with UST – low density – were associated with decreased hospital admissions risk. UST classified in urbanization areas, public buildings and mixed areas (residences and commerce) were associated with increases in hospital admissions risk. Finally, in order to make easy the access to the results from this study, all findings with spatial format are available in a GISWEB platform. The results from this study contribute to create public policies in urban planning, land use, environment and public health. Specifically in the FD, this research can minimize the challenges present on the region, such as, human exposure monitoring to air pollution sources (which is inefficient); rapid urban growth (30% on the last 15 years); high number of vehicles (0.6 vehicles per inhabitants); and high number of people with cardiorespiratory diseases (400,000 hospital admissions and 15,000 deaths on the last 5 years).